数学教学前沿

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丁石孙 : 数学的力量

责任编辑:小西瓜 发表时间:2014年06月13日 17:29 浏览次数:1496
No.A51211

抽象这种思想方法为什么这么重要呢?因为我们要把握住一个东西,就必须去掉很多你认为不重要的东西,要舍弃很多非本质的东西,就是必须通过抽象。抽象的思想方法对于研究科学,甚至处理日常生活里出现的问题都是重要的。如果你没有抽象的能力,你就不容易分清你现在究竟要解决的是什么问题。这是数学突出的特点,即它的抽象性。数学的抽象性使得数学广泛地应用于很多方面,应用到很多完全不同的方面。

第二个特点,因为数学的抽象性,所以对数学对象必须要讲得非常清楚,也就是要下定义。其他学科对定义的要求不太一样,我们可以大致描述一下那是个什么东西,听的人就能够明白。可是数学因为它的对象抽象,简单地描述是不行的,必须要有严格的定义。数学里的定义非常重要,这一点大家都能体会到。我在教学中发现,其他系的老师到数学系讲课,往往遇到一个很大的困难。因为学生什么都问定义,比如物理系的老师来讲课,他讲到“力”,学生就要求给“力”下定义。这非常困难,因为老师很难用几句话把“力”刻画清楚,不像数学里讲“圆”,就是从一点出发画出的等距离的轨迹,说得多清楚。

数学为什么对定义有这么严格的要求呢?就以为它的对象抽象,你不通过定义把它界定清楚,就没法讨论。我经常开玩笑地说,学数学的人是非常笨的,他听的东西,只要那个定义没说清楚,他就听不懂。在这个意义上,有它的好处,也有它的坏处。你什么都要定义,其实并不是所有的东西都可以下定义的。

数学的第三个特点是它的逻辑的严格性。因为它是抽象的,所以它的展开只能靠逻辑,这一点对我们来说也是非常重要的训练。这我们可以从平面几何来理解。学了平面几何究竟起什么作用呢?年轻的时候,也就是念了大学的数学以后,我就宣称平面几何没有用,一些难题现实中到哪里去找啊?20世纪50年代,我参加过中学数学的教学改革,就经常说平面几何应该取消。但后来当了几年教员后,我就发现,学过平面几何和没学过的学生有一点不一样,就是你说要证明一个问题,学过平面几何的学生很容易接受,但没有学过的接受起来就比较困难。“文革”期间的学生,你让他证明三角形的三个内角之和是180º,他们很多人就会说,这么简单的问题还要你证啊?拿量角器量一下不就得了,搞得我们啼笑皆非。这就说明,逻辑思维能力是需要通过一些具体的东西来培养的,平面几何就是培养人们逻辑思维能力的很好的媒介。过去我们曾经认为,通过上逻辑课可以直接获得逻辑思维能力,为此,在中学还专门开过形式逻辑课,但最后证明效果很差,后来才知道人的逻辑思维能力是不能单单通过上逻辑课来培养的。

通过学习数学,能够获得很好的思维习惯、思想方法,在无形中会对我们起作用,举个例子,“文革”中,经常下工厂联系实际。我们中的很多人可能对工厂里的实际问题不清楚,但是只要你能把逻辑关系理清楚,就能知道它是个什么问题,已知的条件是什么,要解决的问题是什么。这就是我从学习数学中逐渐学到的。

不同专业的数学教学计划,都涉及数学课安排多少的问题。我的看法,不是数学课越多越好,因为总的教学时间是有限的。考虑数学课的时候,应该从两方面来考虑,一是数学对你未来可能从事的专业有没有用,有多少用。用得多的,就要多下一些功夫。另一方面,还要顾及到数学是一个整体,学习数学可以培养一个人的的思想方法。为了培养思想方法,你就不能用多少学多少。这种情况是有的,在“文革”中,就曾经搞过数学结合专业讲。专业里用到什么就讲什么,完全把数学变成工具,这样其实是学不好数学的。所以,数学课程的设置,既要考虑到用,又要考虑到数学是一个完整的体系,要使学生对数学的整个结构有比较清楚的了解。

用得着的东西要讲,也不是所有用得着的东西都要讲。数学知识可以分两种,一种是比较基础的,一定要学通;还有一种是属于提高的,这些等到你用的时候再学还来得及。比如十几年前,大家都感到计算机的用途越来越广,于是就学习计算机语言。但后来的经验是,语言学多了也没有用。

有的同志经常说,数学是美的享受,这话我就不大懂。有些时候你可以说数学很美,但也就是说说,不能过分夸大。因为这不是数学的本质的规定性。

数学不只是知识,它同时培养人的能力,提高人的素质,能给人一无形中的影响。我经常碰到这样一些学生,他们毕业已经很多年了,并且完全改了行。他们告诉我,在大学一年纪时听过我的课,这些课对他们还是有影响的。听了这些话我当然很高兴。我觉得,他们讲的不完全是恭维我的话,我讲的那些内容可能他们早就忘了,那些公式、定理他们早就不记得了,但是他们也许在我的课上学会了一些思考问题的方法,这些方法能够使他们终身受益。记得有位数学家讲过这样一句话,今天数学教育的质量,决定着明天科学人才的水平。我把这句话提供给大家,供大家参考。

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