广东省数学教育软件工程技术研究中心

Guangdong Enginnering Research Center for Mathematical Educational Software

广州大学数学教育软件研究中心

Research Center For Mathematical Educational Software, Guangzhou University


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院士介绍


栏目:院士风采    发布时间:2016-09-13

张景中:计算机科学家、数学家和数学教育家,1959年毕业于北京大学数学力学系,1995年当选中国科学院院士。现任广州大学计算机科学与教育软件学院、计算机教育软件研究所教授、广东省数学教育软件工程技术研究中心主任、广州大学学术委员会主任,兼任国际教育数学协会(IAEM)常务理事、国家数字化学习工程技术研究中心学术委员会主席、国家基础教育课程教材专家工作委员会委员、中国科协委员、四川省计算机学会理事长、《计算机应用》杂志主编等职务,第四届中国科普作家协会理事长。

张景中教授是国内外著名的机器证明、教育数学、教育信息技术领域专家,是教育数学学科的创立者,对几何定理可读机器证明、教育数学、距离几何及动力系统、学科教育信息技术学科领域以及数学科普做出了突出的贡献,成果显著。曾获国家发明二等奖、国家自然科学二等奖、国家科技进步二等奖(两次)、中国科学院自然科学一等奖、香港国际发明展览会金奖、全国多媒体教育软件大奖赛一等奖、全国优秀科普作品一等奖、国家图书奖、“五个一”工程奖、广东省优秀科普作品特等奖等、广州市首届优秀科普作品一等奖。

近年来,张景中教授致力于数学教育软件的研究、开发与普及工作,最新研究成果Z+Z智能教育平台《超级画板》在国际数学教育软件领域中处于领先水平,是国内外数学教学软件中功能最完备,学习使用最方便的教学工具和平台;2008年在墨西哥举办的国际数学教育大会上,《超级画板》是唯一被介绍展示的中国教育软件。目前在全国各地开展的“Z+Z智能教育平台应用于国家数学课程改革的实验研究”项目中使用的软件就是《超级画板》;201012月,在广州市政府及广州市教育局的支持下,启动了“Z+Z智能教育平台《超级画板》广州地区综合应用”项目,截止2011年7月3日,经过十二期的软件应用培训,已对广州市十区两市两千多位小学数学骨干教师进行了《超级画板》的初步培训;该项目旨在将高智能的工具平台有效地应用于数学教学和数学学习过程中,提高广州地区数学教育的质量,以及学生的数学素养。

目前,张景中教授及其数学教育软件科研团队正在筹建广州市数学教育软件工程技术研究中心,该中心的目标旨在通过教育技术实践活动和理论创新,提高教育信息化的应用水平,提升教育软件行业的国际竞争力,为广州市基础教育服务。

主要学术成就

1、提出了系统的面积方法,创建了几何定理可读证明自动生成的理论和算法,提出消点思想,把定理证明归结为几何不变量(长度、面积)的消去,并由此方法研制了世界上第一个能够自动产生几何定理可读证明的软件,这个软件能够在微机上快速地进行几何定理证明、计算和发明新的定理,给出的推理演算或证明过程有几何意义,易于理解,可以和人类手工证明相比美。这一成果使国内外科学家经多年努力而进展甚微的难题获得重大突破。可读证明自动生成方法也已在非欧几何定理的证明问题上得到实现。美国机器证明新成就奖及麦卡西程序检验奖获得者R.Boyer评价:“这一成果是自动推理领域三十年来最重要的进展……,是计算机处理几何问题道路上的里程碑”。

2、提出了定理机器证明的一系列新算法,包括通过用检验有限个实例证明一般数学公式的数值并行法、判定代数系统相关性的一结式法、求解代数方程组的WR分解算法、定理证明的弱非退化条件算法等等。这些工作在很大程度上推进了起源于我国科学家吴文俊1970年代开始发展的几何定理机器证明的代数方法—“吴方法”的研究,达到本方向的国际领先水平。

3、在数学研究工作中取得了国内外同行公认的成就,在众多迥然不同的领域中,提出了独到的见解和解决问题的方法,特别是在动力系统的周期轨、迭代根、同胚嵌入流、Smale马蹄构造、Feigenbaum方程求解等该领域前沿问题的研究中,提出了新的思想方法,在距离几何的研究中,提出了“度量方程”,解决了伪欧空间等距嵌入、Sale猜想等一些属于该领域长期未解决的难题,他和杨路同志合作完成的这些工作和发表和论文,实际上已经开辟了一个很活跃的研究领域。美国代数几何领域专家D.Pedoe在一个专栏评论中说:杨路、张景中,堪称中国几何领域的alpha和omega。

4、开拓了教育数学研究方向,提出新颖的学术思想,针对国际数学教育界近数十年来长期争论而未获解决的中学几何数学及大学微积分教学如何改革的难题,提出独具特色的论点和具体办法。

教书育人

张景中教授1995年调入广州大学(原广州师范学院),1996年初,在张景中教授以及相关人员的努力下,创办了计算机教育软件研究所。19989月招收了一届“信息与计算科学”本科试点班。张景中把他的教育思想转化为教学实践,要求学生在学习中理论与实践相结合,积极参与科研项目和学术活动。在张景中和软件所老师的悉心教导下,该班取得了突出成绩。

在广州大学课程与教学论学科建设中,张景中教授做出重要贡献。在他的倡导和努力下,1996年,广州大学(原广州师院)建立了第一个硕士点:“课程与教学论”硕士点,实现广州大学硕士点的零突破,张景中任该硕士点硕士生导师和学科带头人,1997年“学科教学论(数学)”被广州市教育局评为广州市重点学科,在学校的大力支持和学科骨干的努力下,经过近几年的发展,该硕士点现已经发展有十二个研究方向,其中软件所有:计算机自动推理及应用软件、教育软件的研究与应用及数学教育与奥林匹克数学三个方向,目前这三个方向共培养了46名硕士研究生,在读硕士研究生15人。

另外张景中教授任广州大学应用数学博士点的数学机械化的研究与应用研究方向博士生导师,从2007年开始起招收该方向的博士生,目前有4名在读博士研究生,20106月经毕业博士生1名。

努力教书育人是张景中教授一生的宗旨。无私奉献的精神,教书育人的硕果,使得张景中教授获得了广东省南粤教书育人优秀教师特等奖、全国优秀教师称号及全国“五一”劳动奖章等荣誉。

科普

作为一个著名数学家,张景中教授一贯主张把数学变得容易一些,因此张景中教授一直也致力于科普的创作。张教授的科普著作找到了一种大家都会喜欢大家都能接受的方式,就是不讲枯燥的数学理论,只通过日常生活中的浅显事例阐述数学思想。张教授曾说科普是一种责任,是一种挑战,也是一种安慰。

近年来,他出版的科普作品15种,科普文章70多篇,已超过200万字,多次在国家级评选中获奖。其中,“教育数学丛书”1995年获“第九届中国图书奖”。作品《数学家的眼光》2002年获广州市首届优秀科普作品一等奖,2003年获广东省优秀科普作品特等奖;此书仅在台湾就销售3万余册。作品《院士数学讲座专辑(3册)》2003年获第五届全国优秀科普作品奖一等奖和第六届国家图书奖。《院士数学讲座:帮你学数学》一书获中共中央宣传部颁发的精神文明建设“五个一工程”第九届“入选作品奖”。张景中教授被评为建国以来贡献突出的科普作家、被中国儿童出版社评为十大金作家之一、全国“10位传播科技的优秀人物”30位候选人之一、广东省资深科普作家、1999年当选为中国科普作家协会理事长。

2005年,《数学家的眼光》获国家科学技术进步二等奖。一本6万字的科普作品获此殊荣,这在科技界尚属第一次。

2009年,主编的科普丛书《好玩的数学》再次获得国家科学技术进步二等奖。

科研

张景中教授主要从事机器证明、距离几何及动力系统等领域的研究。近年来,张景中教授发表学术论文、著作及教材一百多篇(册)。其主要贡献是:提出了面积解题方法,并用之于机器证明的研究,使几何定理可读证明的自动生成这个多年来进展甚小的难题得到突破;创立计算机生成几何定理可读证明的原理和算法,这项成果被权威学者认为是使计算机能像处理算术一样处理几何工作的“里程碑”;创立定理机器证明的数值并行方法的原理和算法;对几何定理机器证明的吴方法进行了改进和发展,创立了含参结式法,升列组的WR分解算法,彻底解决了可约升列相对分解问题等。

张景中教授的研究成果《几何定理机器证明理论与算法新进展》,1995年获“中科院自然科学奖一等奖”,1997年获“国家自然科学奖二等奖

近年来,张景中教授承担了国家自然科学基金重点项目、中国科学院知识创新项目、国家973、教育部基础教育办、全国教育科学规划办项目、省高教厅项目、省教育厅项目、市科技局等多个项目,包括智能教育平台-平面几何、数学机械化与自动推理平台、数学技术课程建设与高素质软件人才培养、数理学科教学与计算机双向互辅研究、中学数学教学中的实验与论证、初中数学智能题库平台、高中数学新标准等理论和实践多方面的研究,并做出骄人的成绩。

在《智能教育平台》项目中,张景中教授将数学机械化的思想、方法和成果应用于计算机辅助教学,以求更多的用计算机代替教师和学生进行机械性重复性的对教学没有积极作用的劳动,提出了独具特色的“智能教育平台”的概念和理论,这种平台“在一定学科范围和一定教学层次上,能够满足人们‘引用知识、运用知识、传播知识、学习知识和发展知识’这五种需求的系统”,可作为解决教育资源问题的方案。同时,他具体分析了“智能教育平台”的结构和功能,指出了开发智能教育平台式教育软件的工具和基本方法,从根本上解决优秀教学资源不足这个瓶颈问题,因为大量的课件可以通过该平台根据教师的创意在课堂上边讲边做,或与学生共同做。

这种智能教育平台特色在于:1)与国内外常见的多媒体课件开发平台不同,它能够从学科专业层面支持教学的全过程,而不仅仅是多媒体编辑器;2)与题库、课件资源库不同,它所包含的学科内涵资源是即时生成的,并且提供了资源加工和创作的工具,使教师学生有广大的发挥空间;3)与国内外的数学软件、几何作图软件不同,它能提供自动推理、交互推理,逻辑动画生成,程序编写环境以及符号计算等丰富功能。

基于这种思想,及张景中教授的几何定理可读证明自动生成的理论,在张景中教授主持下,研发出“Z+Z智能教育平台”系列软件,包括“平面几何”、“解析几何”、“立体几何”、“三角函数”和“初中代数”。课题组开发的平台软件由人民教育出版社出版后,受到使用它的教师学生的好评,用它备课和开发课件,效率比常见的国外平台提高几倍到几十倍。

200012月,“Z+Z智能教育平台”荣获香港国际发明展览会金奖;200010月,“Z+Z智能教育平台——平面几何、解析几何”通过了教育部中小学教材审定委员会审查;2002年,“Z+Z智能教育平台——平面几何、解析几何”获中宣部、新闻出版总署颁发国家电子出版物提名奖;2003年“Z+Z智能教育平台”被编入北京师范大学出版的初中数学教材并向全国发行;20045月,“Z+Z智能教育平台——平面几何”获广东省科学技术奖三等奖。所策划开发的“快乐数学--小学生版”2002年获第六届全国多媒体教育软件大奖赛一等奖。

中国教育数学专业委员会

在张景中教授的积极倡导和努力,及全国数学界、教育界等同行专家的共同努力下,“中国高等教育学会教育数学专业委员会” 正式登记成立,为国家二级学会,挂靠广州大学,并于2003122728日在广州大学召开了筹备会、20045月在广州大学召开中国高等教育学会教育数学专业委员会成立大会暨第一届第一次理事会,张景中院士被推选为学会理事长。中国教育数学学会每年开展一次学术研讨会,取得越来越广泛的成绩(http://emath.gzhu.edu.cn)。

教育数学是张景中院士根据欧几里德的《几何原本》、柯西的《分析教程》和布尔巴基的《数学原理》等诸位教育数学大师的著名范例,创造性地提出并积极倡导的的一个全新的理论,经过多年的研究、实验,已经发展成为一门全新的学科。该学科的发展对于解决我国的数学教育的提高水平、拓广视野、改变方法、降低难度等问题,将提出各种可行方案,对我国的教育事业的发展产生重大影响。这门学科的任务是:基于数学教育的需要,根据教育数学的规律,对数学研究成果及数学教材进行数学上的再创造式的整理,提供教学法加工的材料。它是介于教育学与数学之间的以数学为主体的新兴的、交叉学科。教育数学是一个全新的理论、一门全新的学科,教育数学的发展,必将对我国的数学教育事业起着巨大的推动作用。



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