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第六章 數學課程

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一方面學習數學知識,兩者互為印證。

     在力學原理的精确公式化裡,數學觀念是非常關鍵的。

    精确的自然法則的觀念,在我們的經驗中這些法則以何種程度被證實,以及抽象思想在其形成過程中的作用,對學生來說變得明明白白。

    課程的整個主題要求詳細展開,并充分詳細地說明,而不是死記硬背一些抽象論點。

     然而,過分強調以最後複習的方式直接說明之前所學,那将是非常錯誤的。

    我的意思是,課程的最後部分應該是經由挑選的。

    事實上,所有先前數學知識的基本思想都應該重視。

    這一點可以通過實際上進入一個新課題的方式來實現。

    例如,數的概念和量的概念是精确思維的基本要素,但是在先前的數學教育階段,這兩個要素并沒有嚴格區分開來,理所當然地,孩子們學習代數時沒遇到太多麻煩,也沒學到太多數量。

    但是他們之中禀賦較好的學生,在課程的最後,通過仔細考慮量的基本性質而大獲裨益,從而引入了數值測量。

    這個主題也有一個優點,讓必要之書實際成為手邊之書。

    歐幾裡得第五卷,被那些有資格作出判斷的人視為希臘數學的典範,針對這個問題作出詳細闡述。

    沒有什麼更能說明傳統數學教育那無可救藥的狹隘,傳統數學教育一直忽略了這一卷。

    它處理觀念,因而被摒棄了。

    當然,我們需要對重要命題作出仔細挑選,對論點作出仔細修正。

    我們不是要引入第五卷的全部内容,我們隻需挑其中體現基本概念的少數命題。

    這個主題不适合那些落後的學生,但是那些學習程度好的學生一定會因為這個主題很感興趣。

    而且,關于數量的性質,以及我們在處理數量時應采用的确定方法,能夠讓學生感興趣的可供探讨的範圍還挺大。

    這項工作不會完全懸在空中,而是在每一個階段通過參考實際案例來加以說明,這些案例缺乏定量特征,或模糊不清、或難以預料、或明白清楚。

    溫度、熱度、電流、喜悅與痛苦、質量與距離,這些都可以用來思考。

     另一種需要實踐證明的數學知識是函數。

    數學中的一個函數相當于物理學中的一個定律,或是相當于幾何學中的一條曲線。

    當一個學生在數學課程中學習作圖表的時候,他就開始學習函數與曲線的關系。

    近些年,數學課程在圖表方面做了不少改革。

    但是到目前為止,改革要麼失于激進,要麼失于保守。

    僅僅畫出一個圖表是不夠的,圖表背後的觀念,就像槍後面的拿槍的人,才是其成效的根本所在。

    近來有這樣一些傾向,留下整個問題,僅僅讓學生去畫圖表。

     在學習簡單的代數函數和三角函數時,我們其實也開始了學習物理定律的精确表達。

    例如,曲線可以視為物理定律的一種數學表現形式。

    在數學函數的物理定律演繹中,有一些是需要避免的,例如平方反比或者直接距離。

    需要實際演繹的數學函數應該是簡單易懂的,還要能夠證明物理定律的重要而具體運用的實例。

    對此我特别提出一點,我們可以利用微分學裡面的一些函數知識去做簡單的曲線性質證明。

    在這個過程中,學生就會發現變化率的概念其實沒有那麼難。

    對x的數次幂(例如x2、x3等)求導,很快就能算出來,如果借助幾何學,我們還可以對sinx和cosx進行求導。

    如果這樣,我們就不會再給學生灌輸他們既不能懂、也不會用的數學公理,學生的注意力就會被吸引到一些具有重要意義的問題解決中。

    如果我們讓學生通過這種方式熟悉數學概念的演繹過程,那麼他們就能明白那些真正能影響思想的概念。

     在離開這個話題前,還要說一下。

    物理定律和數學精确定律,其完全精确性從來沒有真正被觀察所證實過,但能夠簡單說明和提供精彩的例證。

    同樣地,統計學定律,也就是用大量數據求平均數才能滿足的定律,很容易被研究和說明。

    事實上,研究統計方法及其在社會現象中的應用,是應用代數思想的最簡單的例子之一。

     學生還可以通過數學史歸納所學的數學概念。

    我們不應把數學史僅僅看作一串年代、人名的簡單排列。

    數學史的要義在于闡述過去的數學思想趨勢,這種闡述是這些學科才剛一出現時成為興趣的目标。

    在這裡,我隻想引起人們對數學史的重視,也許這正是這門學科可以獲得的圓滿結果,也是我期盼的結果。

     到目前為止。

    我們讨論了兩個主要問題,即量的概念和自然規律的一般概念。

    這些概念應該成為人文教育體系中的數學課程的學習目标。

    此外,數學有一個不容忽視的方面,即作為邏輯方法訓練的必備工具。

     那麼,什麼是邏輯方法呢?一個人怎樣從邏輯方法中得到培訓呢? 邏輯方法不僅僅是有效類型的推理知識和遵循它們所必須的專
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