課程擷英|微積分:思考與熱愛就是通關秘訣

2020-12-05 南京大學

作為一門硬核的必修課程和「學分重鎮」,微積分是同學們從高中學習過渡到大學學習的開始,也是同學們進入大學學習的第一關。

有些同學提及微積分就如臨大敵,也有「大佬」可以自信地奔赴考場;有些同學對微積分無可奈何,也有同學因其魅力而懷有熱情。對於微積分學習,同學們有不同的看法和體驗,因此我們採訪了幾位同學學習微積分的感受:

「在我眼裡微積分開始其實蠻接近高中數學的,然後到定積分部分越來越有倒過來想的感覺,還有很多很厲害的概念。很多時候不是單純的計算,技巧性更強,有的部分背公式很簡單,難點主要在理解推論的內容,超佩服推出這些結論的人。大概感覺就是入門容易但是學精比較難。」

「在微積分方面,文科生和理科生的數學基礎和解題思維有較大差異。微積分學習是一場馬拉松長跑,即使輸在起跑線上,我也沒有過於焦慮慌亂,反而平復心態,以衝擊者的姿態努力趕上大多數同學的步伐。」

「我覺得微積分還是很困難的,學習過程中容易自閉。」

也有很多同學認為微積分在日常生活中的運用並不多,尤其是文科生,可能幾乎沒有使用的機會。

同時我們也採訪了教授微積分課程的許紹鎮老師,來看看他如何理解微積分學習。

【老師簡介】

許紹鎮,數學系基礎數學專職研究崗教師,研究領域為調和分析。

漂亮而深刻的學科

在許紹鎮老師的眼裡,微積分是一個很漂亮的學科,通過它可以得到很多不可思議的結論,比如對Pi和e的精確逼近,可以得到階乘N!精確逼近的Stirling公式,使用微分對幾何的性質進行刻畫,可以得到曲線的曲率等等。微積分是人類深入認識自然的一次智慧飛躍。

許老師認為微積分和高中數學的不同在於其深刻性。「這種深刻性體現在人類開始從有限的內容向無限思考,這種思考碰觸到之前人類智慧的禁區,但是思考的方式還是使用已知認識來獲得(例如,通過引入極限從而可以使用有限來理解無限),就好像看到人類的智慧在進化一樣。」

雖然在我們的日常生活中微積分並不常用,對文科生尤其如此,但是在許老師看來學習微積分可以轉變我們的思考方式,從而成為一種自然而然思考問題的默認哲學。

學習秘訣 = 熱愛+思考+思考+思考

對於微積分學習,許老師給出的建議是首先不要害怕,因為所有高階的知識都是通過已知的常識來延伸的,所以要學會自然而深入地思考。許老師的信念是:「簡單和自然才是我們理解科學甚至理解自然的正確方式」。

對有些同學來說,剛開始接觸微積分可能會難以適應這種思維模式。對此許老師認為不能急功近利,而要循序漸進,任何一個學科都是要經過深入思考才能獲得深刻的理解。

至於學習的秘訣,許老師的答案是:熱愛,思考,思考,思考。「如果熱愛,就會不自禁地去學習;如果難以熱愛,可以把它當做對自己的挑戰,努力思考,學會了就會有成就感。」

趣味微積分課堂

由於微積分的難度和深度都比較大,微積分課堂也似乎變得困難而枯燥。但事實上微積分課並不是想像中那麼無趣,不同個性的老師會用不同的教學方法讓課堂變得更有趣。

許紹鎮老師的微積分課除了略顯枯燥的課本知識,也會聲情並茂地給同學們講述一個個關於「史上最偉大的數學家」的故事,原本枯燥乏味的微積分課堂增添幾分趣味。並且他認為了解數學家甚至科學家的生平和成就其實也就是在了解我們身邊的每一個人,他們的經歷、遭遇、運氣、努力、結局就是我們身邊一個個鮮活的人。

這些故事會教給我們如何對待逆境(錢德拉斯卡),如何保持信心大器晚成(小平邦彥),如何持夢想(懷爾斯),以及如何做一個純粹的人(愛因斯坦)。他覺得這是年輕人需要的,生活不止眼前的苟且,還有星辰大海。

老師有話說

很多年後你們都不會記得某個具體的定理和公式,但是數學會帶給你們合理和最優的思考方式,這說不定會讓你們能面對將來生活和工作中的挑戰。不要怕,學會自然和簡潔的思考,一定可以學好微積分。

採訪 | 慄思淇

文編 | 何瑤

圖片 | 慄思淇、網絡

美編 | 丁丁

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