2021-4-10 | 高等教育
中國的數(shù)學(xué)教育源遠(yuǎn)流長,最早起源于夏商,形成于西周,近代數(shù)學(xué)教育始于洋務(wù)運(yùn)動時期.
新中國成立以后數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科得到空前發(fā)展,目前我國高等教育中的各個層次的數(shù)學(xué)教育正在大放光彩,唯獨(dú)高職數(shù)學(xué)教育發(fā)展到了瓶頸期,對很多高職生來說,高等數(shù)學(xué)就是令人頭疼的“老大難”,既晦澀難懂又帶不來即時效益,對很多高職教師來說,高等數(shù)學(xué)只是專業(yè)課和實(shí)訓(xùn)課的陪襯,是一門可有可無的學(xué)科,它的好壞,不會影響其他方面.
實(shí)際上,高等數(shù)學(xué)作為一個在高職院校中有基礎(chǔ)性和文化性地位的課程,對學(xué)生后繼課程的學(xué)習(xí)和思維素質(zhì)的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用,在各學(xué)科和工程實(shí)踐中發(fā)揮著不可替代的作用,它的教學(xué)質(zhì)量和效果直接影響到學(xué)校專業(yè)課程的發(fā)展和學(xué)生能力的發(fā)展和提高.
本文將從欣賞性、實(shí)用性、簡易性重新定位高等數(shù)學(xué).
1高等數(shù)學(xué)之美
我們一生都在追求美好事物,音樂是美好事物的代表,它僅用五條線和一些蝌蚪狀音符就造出了一個無限的、絕美的世界,而數(shù)學(xué)則僅用十個阿拉伯?dāng)?shù)字和若干符號便造出了一個無限的、絕真的世界,如果說音樂是人類感性活動最純粹的產(chǎn)品,那么數(shù)學(xué)便是人類理性活動最驚人的產(chǎn)品.
開普勒說“數(shù)學(xué)是這個世界之美的原型”;維納說“數(shù)學(xué)實(shí)質(zhì)上是藝術(shù)的一種”;羅素說“數(shù)學(xué)不僅擁有真理,而且還擁有至高的美,一種冷峻而嚴(yán)肅的美,正像雕塑所具有的美一樣”;普洛克拉斯說“哪里有數(shù),哪里就有美”.古希臘的畢達(dá)哥拉斯最早發(fā)現(xiàn)的一對親和數(shù)(正整數(shù)M(N)的全部因子之和恰為N(M),則稱M和N為一對親和數(shù))220和284體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的奇異美;哈爾默斯和巴爾博的“洛書”幻方體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的對稱美;歐拉公式“eiπ+1=0”被譽(yù)為“最美的數(shù)學(xué)定理”,它體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的簡潔美;楊輝的九九圖體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的統(tǒng)一美;最著名的黃金分割比1:0.618體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的和諧美.
數(shù)學(xué)美蘊(yùn)藏在數(shù)學(xué)的每一分支里,高等數(shù)學(xué)中也不例外.
1.1數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)美
高等數(shù)學(xué)的內(nèi)容先介紹研究對象函數(shù),再介紹研究工具極限,然后以極限為主線對導(dǎo)數(shù)、微分、積分下了定義,各個知識塊看似獨(dú)立又自成體系,體現(xiàn)了知識的聯(lián)結(jié)美:微分從微觀上揭示函數(shù)的局部性質(zhì),積分則從宏觀上揭示函數(shù)的整體性質(zhì),微積分基本定理又將微分和積分連在了一起,廣義積分則把無窮級數(shù)與積分溝通起來,而微分方程又從方程的角度把函數(shù)、微分、積分有機(jī)結(jié)合起來,展示了它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系;微分理論中的羅爾中值定理是拉格朗日中值定理的特例,柯西中值定理是拉格朗日中值定理的推廣,級數(shù)部分的泰勒定理又是拉格朗日中值定理在高階導(dǎo)數(shù)方面的應(yīng)用,它們充分體現(xiàn)了定理間的和諧統(tǒng)一;
1.2數(shù)學(xué)方法美
數(shù)學(xué)方法是為數(shù)學(xué)活動提供的思路、方式、邏輯手段和操作原則的方法,它是數(shù)學(xué)的生命和靈魂,遠(yuǎn)比某一具體的數(shù)學(xué)結(jié)果更重要,數(shù)學(xué)知識在其存在和應(yīng)用方面具有局限性,而數(shù)學(xué)方法卻具有普遍意義和永恒的價值.歸方法是數(shù)學(xué)方法論中的基本方法之一,是數(shù)學(xué)家思考和解決問題的基本原則.微積分中利用常量與變量,曲與直的互相轉(zhuǎn)化和極限方法解決了求瞬時速度和曲邊梯形的面積問題,進(jìn)而建立了微分學(xué)和積分學(xué),解析幾何的創(chuàng)立,使幾何問題化歸為代數(shù)問題,使用坐標(biāo)法將曲線問題化歸為方程問題,利用形體分割法將較復(fù)雜的幾何形體的計算或證明化歸為簡單形體的計算或證明.
1.3數(shù)學(xué)語言美
數(shù)學(xué)之所以能成為自然科學(xué)的工具,就在于數(shù)學(xué)本身是一種語言,一種通用、精確、簡明的科學(xué)語言,數(shù)學(xué)語言是表達(dá)數(shù)學(xué)對象之間的關(guān)系和形式的符號系統(tǒng),它通用于一切科學(xué)領(lǐng)域,可以用最少數(shù)量、最精確、最迅速地傳遞信息,沒有任何含糊不清或歧義之處,與自然語言相比,數(shù)學(xué)語言具有更簡捷、更精確和形式化的特點(diǎn),如勾股定理a2+b2=c2被推崇為星級語言;
“集合”語言和“邏輯”語言,都是20世紀(jì)發(fā)展起來的數(shù)學(xué)語言,它們不僅是數(shù)學(xué)家使用的語言,甚至已成為人類普遍使用的語言,它們的重要性由計算機(jī)發(fā)展而得到進(jìn)一步肯定.此外數(shù)學(xué)語言中所使用的數(shù)學(xué)符號又具有字詞、詞義、符號三位一體的特性,借助于這種特殊語言,不僅可以簡潔地表達(dá)數(shù)學(xué)思維的過程和結(jié)果,而且可以使數(shù)學(xué)思維具有一種使一般思維相形見絀的模擬構(gòu)造能力和創(chuàng)造能力.數(shù)學(xué)中的美是千姿百態(tài)、豐富多彩的,如美的形式符號、美的公式、美的曲線、美的曲面、美的證明、美的方法、美的理論等,作為新時代的大學(xué)生首先要認(rèn)識到數(shù)學(xué)的博大精深和對人類發(fā)展做出的重要貢獻(xiàn),改變對數(shù)學(xué)枯燥無味的成見,真正進(jìn)入數(shù)學(xué)這個五彩繽紛的世界中,發(fā)揮主動性,啟迪思維,陶冶情操.
2高等數(shù)學(xué)之用
2.1高等數(shù)學(xué)是學(xué)好專業(yè)課的工具高等數(shù)學(xué)在當(dāng)今社會有著廣泛的應(yīng)用.在計算機(jī)領(lǐng)域,計算機(jī)中許多地方要用到數(shù)學(xué)模型,特別是算法復(fù)雜度,人工智能、業(yè)務(wù)領(lǐng)域的數(shù)學(xué)建模等等,都需要有一定的數(shù)學(xué)功底;隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子計算機(jī)的應(yīng)用與普及,數(shù)學(xué)方法在醫(yī)藥學(xué)中的應(yīng)用日益廣泛和深入,醫(yī)藥學(xué)科逐步由傳統(tǒng)的定性描述階段向定性、定量分析相結(jié)合的新階段發(fā)展,數(shù)學(xué)方法為醫(yī)藥科學(xué)研究的深入發(fā)展提供了強(qiáng)有力的工具;載人航天是當(dāng)今世界最復(fù)雜、最龐大、最具風(fēng)險的工程,是技術(shù)密集度高、尖端科技聚集的高科技系統(tǒng)工程,這些龐大的工程都離不開高等數(shù)學(xué)知識,微積分是最基礎(chǔ)的內(nèi)容,在工科類專業(yè)課學(xué)習(xí)中起著舉足輕重的作用;排列組合、概率初步知識的學(xué)習(xí)是運(yùn)籌優(yōu)化、工程自控、數(shù)理統(tǒng)計、科學(xué)計算、模糊識別、圖像重建方面必不可少的基礎(chǔ);數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴?xùn)練學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識分析和解決實(shí)際問題的能力.以汽修專業(yè)為例,現(xiàn)代汽車維修專業(yè)更多的是對汽車故障進(jìn)行檢測,運(yùn)用概率知識在每次維修時,根據(jù)所出現(xiàn)的故障現(xiàn)象,結(jié)合各部位故障的概率,就可以很快地檢測到故障部位,提高工作效率.