“我们输入药材的总袋数、总重量以及每种药材的每袋克重,程序就能自动计算出每种药材的具体重量。”蓬江区丹灶小学五(2)班学生吴骐志一边操作电脑一边解释道。不一会儿,代码程序就分析出四君子汤的成分比例,并进一步识别出汤药的功效。
在上学期的寒假作业中,该校鼓励学生用学过的数学模型和Python编程结合起来,吴骐志灵机一动,联想到中医药知识和学过的“鸡兔同笼”问题,于是就将两者结合,编写了一套独特的代码。这一跨学科融合的实践,不仅让他感受到数学与编程的魅力,也让他对传统中医药文化有了全新的认识。
文/图 张翠玲
中药汤剂成分分析中代入“鸡兔同笼”
“鸡兔同笼”是小学数学中经典的逻辑问题:已知笼子里有若干只鸡和兔子,头的总数和腿的总数已知,如何求出鸡和兔子的数量?吴骐志将这一问题的解题思路迁移到了中药汤剂的成分分析中。
在中药汤剂的调配中,每种药材的比例直接影响药效。例如,甘草和茯苓是常见的药材,它们的重量比例决定了汤剂的功效。吴骐志通过数学建模,将甘草比作“鸡”,茯苓比作“兔子”,药材的总袋数和总重量则相当于“头”和“腿”的总数。利用假设法,先假设所有药材都是甘草,计算出总重量,再与实际重量进行比较,通过差值推算出茯苓的重量。这一过程与“鸡兔同笼”问题的解法如出一辙。
“这就像解数学题一样,只不过我们把鸡和兔子换成了甘草和茯苓。”吴骐志说,通过这种方式,不仅巩固了数学知识,还学会了如何将数学思维应用到实际问题中,“这个项目让我知道了不同的中药有不同的功效,然后用这些中药按照一定的比例又可以调配出不同的汤药包。比如,二陈汤包括半夏、陈皮、茯苓、甘草,可以祛湿气。”
在演示中,吴骐志通过已知的中草药成分重量,用Python代码推算出该配比属于哪种汤药。“反过来,如果我们已经知道是哪种汤药,也可以通过编程算出该汤药具体需要哪些中草药及其重量。”吴骐志说。
跨学科融合让学习更有趣
这一项目是该校跨学科融合教学的一次成功尝试,将数学、编程与中医药知识有机结合,让学生们在解决实际问题的过程中,感受到知识的魅力和应用的价值,也让学习更有趣。“我们希望可以打通教学壁垒,实现跨学科教育,培养优秀的复合型人才。同时,让学生初步了解编程语言,通过代码语言帮助学生倒推还原数学问题,分析解决过程,进一步提高学生的数学逻辑思维。”该校数学教师文佳颖说。
不仅如此,吴骐志还将劳动融合到该作业中。“这套代码写出来后,我立刻告诉了家人。因为我们家里也有茯苓、甘草,于是就用这套代码推算汤剂成分配比,动手做了一锅四君子汤,与家人分享。”吴骐志表示,接下来,他还打算学习更多汤药的配比,并将方子加入到这套代码中,不断完善内容,期待以后可以解决更多实际问题。