数学史在高等数学教学中的作用——数学人物.docx
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1、数学史在高等数学教学中的作用数学人物数学史是 研究 数学概念、数学 方法 和数学思想的起源与 发展 ,及其与 社会政治 、 经济 和一般文化的联系的一门 科学 。数学的发展决不是一帆风顺的,数学史是数学家们克服困难和战胜危机的斗争的记录,是蕴涵了丰富的数学思想的 历史 。无理量的发现,微积分和非欧几何的创立,乃至费马大定理的证明等等,无一不是经历了曲折艰难最终探索出来的。这样的例子在数学史上不胜枚举。在此奋斗的过程中所蕴涵的深刻的哲理,也不是通过 学习 通常的教科书中被“包装”过的定理就能轻而易举得到的。有一位学者曾收集了九百余条关于数学本质的言论,着成数学家谈数学本质1一书。书中的各家众说纷
2、纭,观点各不相同,但数学家们都认为对数学史的了解,包括对一些杰出的数学家的生平与事迹的了解会有助于吸收各种不同的数学经验,理解各种不同的数学思想观点,探求数学的本质。由此可见,数学史并不是单纯的数学成就的编年记录。那么是不是只有研究数学的人才需要了解数学史呢?或者说了解了数学史只是对学习和研究数学的人才有好处呢?数学科学作为一种文化,不仅是整个人类文化的重要组成部分,而且始终是推进人类文化的重要力量。它与其他很多学科都关系密切,甚至是很多学科的基础和生长点,对人类文明的发展起着巨大的作用。从数学史上看,数学和天文学一直都关系密切,海王星的发现过程就是一个很好的例子;它与物 理学 也是密不可分的
3、,牛顿、笛卡儿等人既是着名的数学家也是着名的物理学家。对于每一个希望了解整个人类文明史的人来说,数学史是必读的篇章。着名的 哲学 家在批评以往思想史家们忽视数学的地位时,曾打了一个比喻来说明数学是人类思想史的要素之一。他说:“假如有人说:编着一部思想史而不深刻研究每一个 时代 的数学概念,就等于是在哈姆雷特这一剧本中去掉了哈姆雷特这一角色,这一说法也许太过分了,我不愿说的这样过火。但这样做却肯定地等于是把奥菲莉这一角色去掉了。奥菲莉对整个剧情来说,是非常重要的2。”他仅是就思想史而言。实际上我们可以说:不了解数学史,就不可能全面了解整个人类文明史。研究数学史对数学自身的发展所起的作用也是不可估
4、量的。众所周知,2000年荣获首届国家最高科学技术奖的吴文俊院士是数学机械化研究的倡导者。他在示性类和示嵌类研究中取得了根本重要性的结果,在多种 问题 中被广泛 应用 。他提出的用 计算 机证明几何定理的方法,与常用的基于数理逻辑的方法根本不同,显现了无比的优越性,改变了国际上自动推理研究的面貌,被称为自动推论领域的先驱性工作,并因此获得Herbrand自动推论杰出成就奖。吴文俊教授在 分析 所取得的成绩时指出,“我们是遵循我国古代机械化数学的启示,把几何代数化,把非机械化的几何定理证明转化为多项式方程的处理,从而实现了几何定理的机器证明。”像这样认真研究数学思想将之用以指导数学研究并取得重大
5、成绩的例子不胜枚举。即使对于高等数学的教学来说,数学史所起的作用也是不可低估的。如果将整个数学比作一棵大树,那么初等数学是树根,名目繁多的数学分支是树枝,而树干的主要部分就是微积分。由此体现出了微积分的重要性以及它和各科之间的关系。因此,微积分总是作为高等院校理工类的一门重要的必修课。一般制订为两学期教学计划。它包含了微分学,积分学,空间解析几何,无穷级数和常微分方程的基础知识。我国的数学教学一直注重形式化的演绎数学思维的训练,而忽视了培养学生对数学作为一门科学的思想体系、文化内涵和美学价值的认识。并由于受传统教学课时和 内容 上的安排的 影响 ,高等数学的教学往往存在课时少,内容多的矛盾。所
6、以,广大教师为了完成教学任务,达到“会 考试 ”的效果,往往在课堂上只注意进行数学知识的传授,忽视了数学的思想性和趣味性。当代着名数学家Courant曾指出:“微积分,或者数学分析,是人类思维的伟大成果之一。它处于 自然 科学与人文科学之间的地位,使它成为高等 教育 的一种特别有效的工具。遗憾的是,微积分的教学方法有时流于机械,不能体现出这门学科乃是一种撼人心灵的智力奋斗的结晶。”作为高等数学的教师,我们也有过这样的经验,虽然仔细备课全面讲解下来,却发现教学效果并不理想,对一些抽象的概念难以理解,普遍反映听不懂。长此以往,个别同学甚至失去了能学好高等数学的信心,对学习失去了兴趣。经过几代人对高
7、等数学教学方法的不断研究,数学史在高等数学教学中的所起的作用已被大家所认可。那些认为在教学中讲述数学史是华而不实的多余之举,是在浪费时间,任为应该多把“宝贵的时间”用在习题训练上的思想已经成为过去。在教师教学里,引进与主题相关的数学史题材,对学生的学习会有很正面的意义,不仅能调动了同学们的学习热情,尤其能协助学生将抽象观念具体化。因为不论在 科技 应用层面或思想突破方面,数学重要概念的演进确有其实用面的意义,因此具有启发性的数学史方面的教学实属必要。基于以上的认识,近来,关于这方面已经取得了不少的研究成果。国内,国际上的交流活动也日益频繁。在一些学校已经将数学史设为一门选修课。系统的介绍数学的
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