優秀的學生總是會多問一些為什麼?尤其是在數學的學習過程中,相信有不少的同學會有這樣的疑問:這種方法是怎麼想到的,數學家是如何解決問題的?
數學學什麼
首先,拋出一個問題:學數學,都學什麼?有人會說,當然是各種的數學概念,數學定理、公式和法則,以及一些具體的數學方法,比如待定係數法。這也確實是學生在學校的學習任務。雖然學生在掌握了數學知識之後,能夠用標準化的、程式化的方法解決問題,但學生往往不知道問題的由來,解決問題的思路是如何產生的?因此,數學知識的學習範疇,應該更廣一些:學習如何提出問題;學習如何解決問題;如何探索未知。
數學家與學生學習的區別
數學家的工作側重探索與發現,他們往往會敏銳地提出和發現問題,並長時間致力於該複雜問題的思考,同時查閱相關的文獻資料,嘗試給出解答。換句話說,數學家的工作是為數學這一門學科去拓展新的領域、方向,它包含了數學發現的整個過程:提出、假設、分析、思考並解答問題。
數學家解決數學問題時,一個最大的特點就是儘量追求問題的普遍化,即儘可能地把問題推廣到更一般的情形。
學生學習的目的是掌握現有知識,獲得一個不錯的成績,進入一個更好的院校。學習的主要形式是課堂學習,一種接受學習:通過老師的講解,學習某一類數學問題的程式化解決方法,而對相關內容產生的歷史或時代背景漠不關心,更不清楚數學家是如何提出問題,又是如何找到答案的。
學生在做題時,存在一種必然性,就是問題一定有解。這就像走迷宮:從出發點和終點同時出發,來尋找貫通的路徑;學生知道這個「路徑」一定存在,而不像數學家面對的問題那樣充滿不確定。既然答案必然存在,其中必然有一致的合理性,那麼需要的不過是其中的過程。這種暗示會給學生一種「自信」,使得學生長期過於專注在尋找解題方法上,這就造成學生缺失了將實際問題轉化為數學化表達的能力,或提出問題的能力。
發現式學習
由於數學具有系統性、連續性、抽象性、嚴謹性和啟發性等學科特點,所以數學的學習應該是有意義的發現學習,絕不是無意義的機械記憶、被動的接受和灌輸。數學的學習,除了確保搭建一個穩固的數學基礎之外,應該儘可能的像數學家一樣思考問題。需要通過數學的思維、思想、方法將數學知識關聯起來,搭建一個穩固的知識體系。
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數學史的意義
就數學本身而言,數學是一門歷史性、積累性很強的科學,重大的數學理論總是在繼承和發展原有理論的基礎上建立起來的。同時,數學是高度抽象的學科,追求解決問題的一般模式,表達上追求簡潔。從而使得數學的內容容易脫離具體問題,也掩蓋了其方法的背景。因此數學史是一個非常好的主線,可以通過還原數學家的思考過程,再現數學的發現、發展,來提高個人的思維品質。
清華大學就發布了「丘成桐數學科學領軍人才培養計劃」,旨在培養頂級數學家。其中,數學史和科學史的課程受到重視,丘成桐先生認為:數學史可以讓學生懂得數學家都做了什麼重要工作;以及把握數學學科的發展走勢。
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對於丘成桐先生的這一觀點,我十分的贊同。數學教育和數學發現的過程應該是相似的,數學史確實可以讓數學課更生動、有趣,更容易激發學習的興趣。對於大部分的學生來講,雖沒有機會接受大數學家的直接培養,但仍然有機會了解數學家的思考過程,那就是數學史的學習!
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