之所以说十进制并非尽善尽美,我们有更有力的理由:因为还有比十进制记数法更优越的方法。充分利用这5个指头,能造出更好的记数法来。这种记数法的好处,不仅在于少用了6,7,8,9这4个数码,更重要的是运算起来方便。比方说,3.68在新记数法里是,截尾之后得到,恰好是3.7,相当于把3.68最后的8进上去。可见,十进制记数法虽然是一份珍贵的遗产,同时也是沉重的负担。因为世界上已经有太多的人学会了现在通行的十进制记数法。......
2023-10-17
目前,世界上有数以万计的数学家,他们孜孜不倦地在数学的矿山里开掘。由于他们的劳动,新概念、新定理、新猜想、新问题如雨后春笋般地冒出来。据统计,《美国数学评论》每年摘引的新定理不下20万条!
这些新定理的命运如何呢?
它们中的绝大多数,或由于平凡,或由于繁琐,或由于过于专业,或由于其他不知道的原因,被束之高阁,被人们忘却,甚至根本不被人们注意——那就连忘却也谈不上了。
它们中的少部分,曾受到同行专家的青睐,被写入综合性论文,写入专著,甚至载入史册,成为数学工作者或其他科技工作者学习研究的基本参考资料。
只有极少极少的部分,由于它既基础又重要,或特别简单有趣,所以能进入小学、中学或大学的课堂,成为人类代代相传的珍贵遗产中的一部分。
从浩如烟海的原始文献到提纲撮要的综合报告、自成体系的专著,再到能引导初学者跨越科学之门的教材,需要人们付出艰苦繁重的劳动,需要数学上的再创造。
这种再创造的劳动果实为科学界所共享,为学习者所需要。干得出色,就会受到热烈的欢迎、高度的评价。
从古至今,都是如此。
欧几里得的《几何原本》,是第一个取得了辉煌成就的对数学材料进行再创造的范例。它影响数学家和科学家的思维方式达2000年之久。直到今天,它仍然没有退出中学课堂!
19世纪法兰西科学院院士柯西,对积累了200多年的微积分成果进行了再创造的研究,写出了迈向严密的微积分王国的第一部教程——《分析教程》。年轻的挪威数学家阿贝尔在他的文章中赞扬道:“每一个在数学研究中喜欢严密性的人,都应该读这本杰出的著作!”(www.chuimin.cn)
进入20世纪,数学的发展越来越迅速,这种再创造的工作显得更加重要和必需。有需要就有动力,于是一批有胆有识之士义无反顾地为此献身。
尼古拉·布尔巴基,现代最著名的法国数学家,已经出版了皇皇巨著《数学原理》的前40卷。这部尚未完成的数学百科全书的目的是“对数学从头探讨,并给予完全的证明”。《数学原理》在国际数学界引起了强烈反响,它和它的作者获得了很高的声誉。
然而有趣的是,布尔巴基要求加入美国数学会的申请被拒绝了。理由很简单,因为美国数学会认为,世界上没有这个名叫布尔巴基的人。布尔巴基强烈抗议,然而没有用。因为事实上确无此人,布尔巴基是一个集体的笔名。
布尔巴基们把数学归结为“研究抽象结构的理论”。他们认为,集合论是数学大厦的地基,而大厦的骨架由三种最基本的结构——母结构组成。这三种母结构是:序结构、代数结构、拓扑结构。比如,我们熟悉的实数有大小,这是序结构;有四则运算,这是代数结构;有连续性,这是拓扑结构。
母结构加进新的公理,产生子结构。不同的结构结合起来,产生复合结构。布尔巴基们认为,研究今天已有的和未来可能产生的种种结构,就是纯数学的特征。
有了结构观点,数学的核心部分就条理化、系统化了。布尔巴基的书,成为数学家们的高级教程。
这样看来,从古到今,数学成果的整理加工与再创造,都是有益的、受人赞扬的、影响深远的。
欧几里得、柯西、布尔巴基,他们是站在数学发展的前沿进行再创造活动。他们的书,首先是为了数学家的学习,然后才进入课堂,成为教材的蓝本。所以,人们通常不称他们为教育数学家。其实广义地说,他们的工作确实应当算是教育数学的活动。
但是,离开了数学发展的前沿,在数学的大后方,面对着似乎是早已熟悉的材料,面对着中小学及大学教程的“老生常谈”,还有没有数学研究的余地呢?还有没有再创造的必要与可能呢?如果只剩下“教学法加工”,教育数学就无事可做了。
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2023-10-17
数学面貌的大变化对数学教育提出了新的要求。改革数学教育的浪潮,席卷了世界所有发达国家。数学教育已经成为一门受到广泛重视的学科。数学教育学的对象是数学教学,而不是数学本身。于是,数学教育学要靠数学提供材料。为了数学教育的需要,对数学成果进行再创造,这已不是数学教育学的任务了。这主要是数学工作者的责任,是数学的任务。......
2023-10-17
为底的对数——自然对数。若用曲线y=下的面积引入自然对数lnx,则显得简单具体、直观性强,而且涉及的基础知识少,还把平面几何、解析几何与高等数学更密切地联系起来了。推论6.3.3对任意λ>0,有①也可不用压缩变换,直接用求导方法证明sx1=sλxλ。至此,可以引入自然对数了。定义6.3.2对0<x<+∞,记=lnx,并称函数y=lnx为x的自然对数。从两个定义及三个推论中,立刻得到自然对数的一系列性质。......
2023-10-17
有了连续归纳法,数学分析里的一系列涉及实数连续性和连续函数性质的定理,就可以用统一的模式来证明。以下用连续归纳法证明:这将推出每个实数都是{bn}的下界,即得矛盾。由连续归纳法,px对一切x成立。[例8.3.6]设f在[a,b]上连续,f<0,f>0,则至少有一个点x0∈(a,b),使f=0。[例8.3.7]若f在[a,b]上连续,则f在[a,b]上取到最大值和最小值。......
2023-10-17
“STEM”是科学、技术、工程、数学四个单词的缩写,也可视为四门学科的统称。[1]可见,“STEM”问题的出现并不是简单孤立的,而是美国历史上一系列具有时间连续性而又彼此关联的事件组成的结果。[3]而在美国于1958年1月31日发射了第一颗成功的卫星“探索者1号”之后,这种担忧并没有消失。......
2023-11-18
在此基础上,格雷特·雅格曼提出将人文艺术加入STEM教育,她认为加入Arts有助于学生从更多视角认识不同学科间的联系,而“STEAM”将以数学为基础,科学和技术则通过工程和设计被表述出来。这一年1月她为“STEAM”教育注册了专利:“通过工程和艺术解释的科学和技术都基于数学元素”。这一层被称为STE@M,而格雷特·雅格曼也认为“集成的STE@M方法对所有级别都将是很好的教育”。......
2023-11-18
定义7.3.3设{an}是无穷数列。用“ε-语言”,不仅能够引入极限概念,还能证明与极限有关的一系列基本定理,直接计算一些具体的极限。实践证明确实有效,而且比用“ε-语言”还要简便![例7.3.1]求证数列是无穷小列。有些微积分的参考资料以此题为例,说明不用“ε-语言”不可能严格地讲微积分。命题7.3.1设{αn}、{βn}为无穷小列,{Ln}为有界数列。......
2023-10-17
既然讲数列极限可以不用“ε-语言”,那么讲函数极限也可以不用“ε-语言”,只不过用“无界不减函数”代替“无界不减数列”罢了。定义7.4.2设f是在[c,+∞)上有定义的函数。用“ε-语言”讲函数极限,常常要一条一条分别给出各种过程中的极限定义。这一套定义,将使学生在学习微积分时免受“ε-语言”之累,在定理证明和做题时用代数运算代替逻辑推理。[例7.4.1]求证:=+∞。......
2023-10-17
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