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摘要:《高等数学》是大一新生的第一门数学课,如何给他们上好第一堂数学课是至关重要的,也是对任课教师的一次十分重要的考验。这将影响学生对数学以及教师的正确认识。对于年轻老师,尤其对于第一次走上讲台的老师来说,这第一堂课必须得精心准备,必须得给学生留下深刻的第一印象,建立起师生之间良好的交流渠道。只有这样,师生才会齐心协力克服种种困难,教师才会乐于教,教授看家本领;学生才会乐于学,学到真正的本事。
关键词:高等数学;高数教学
本文引用格式:凯瑟琳·张,等.高数人生的第一课[J].教育现代化,2019,6(86):247-248.
一 数学是一场游戏
从我们孩提时代就开始接触数学了。到目前为止,我们已经学习了基本的、初等的数学。那就是经典的代数、几何以及解析几何。从今天开始,我们将学习高等数学了。现在回头一望,无论是初等还是高等,无论是加减乘除,还是乘方开方,还是正弦余弦,还是我们马上要学到的求极限、求导、求积分,都是一种算法,一种映射。根据映射的定义,我们知道,映射必须要有一个映射法则(law),也就是说,假设原象集合是由几个相同的集合构成的笛卡尔积,象集合是构成原象集合的基础集合,在原象集合里面取定一个元素,象集合里就有唯一确定的元素与之对应,这个法则也就是游戏规则。从这个意义上讲,数学就是一场游戏。只要我们掌握好了游戏规则,就一定能做一场优雅的游戏,圆一个美丽的梦。反之,若没看透这一点,我们将被纷繁复杂的、不计其数的定义、定理所摧残,感觉不到学习数学的乐趣,甚至失去信心,把高数人生弄得一团糟,把大学生活弄得十分灰暗。
举个例子,请问同学们:1+1=?语文老师:王.
数学老师:2.
体育老师:大于2.
这就是不同的法则(游戏规则)所决定的不同运算(游戏),这就是数学。
二 数学是一种神奇
数学是一门神奇的学科。你知道为什么1+1一定要等于2吗?当然,不知道对我们的生活不会有什么关系,不过我还是乐意引用《海底两万里》中的一句话来表达我对这些神奇东西的心情:“我们应该从远一点的地方来欣赏这种奇妙的景象”。
案例:Kaprekar常数
任意选一个四位数(数字不能全相同),把所有数字从大到小排列,再把所有数字从小到大排列,用前者减去后者得到一个新的数。重复地对新得到的数进行上述操作,7步以内必然会得到6174.
例如,选择四位数6767:7766-6677=1089
9810-0189=9621
9621-1269=8352
8532-2358=6174
7641-1467=6174
……
因此,6174这个“黑洞”就叫做Kaprekar常数.事实上,很多道理很多事情用上数学就会有柳暗花明又一村的感觉,就会让人豁然开朗,就会显得那么地直观生动、那么地美丽与神奇。
譬如,对于英文字母表,我们规定游戏规则:A=1%,B=2%,C=3%,...,Z=26%.请你计算一下:
Hardwork=8+1+18+4+23+15+18+11=98%;Knowledge=11+14+15+13+12+5+4+7+5=96%;Attitude=1+20+20+9+20+21+4+5=100%。
因此,从以上运算我们可以得到一些关于人生的思考:
努力工作和知识只能让你接近目标,而态度能让你达到目标,能让你超越巅峰。这是我们实践人生的态度,也是学习高数的态度。
三 数学是一场寂寞
目前为止,数学一共有5100多个门类,没有人能够完全掌握所有的数学知识。因此,当今已没有所谓的数学大家了,只有数学专家了—就是在某一个点有所成就的数学人才。“数学家就像恋人……给予一个数学家最少的原理,他将从中得出一个你必须认可的结论,从这个结论他又会得出另一个结论”(丰泰内利)。从这个意义上讲,数学是一门曲高和寡的学科,数学家都是寂寞的人。
故事:工程师与数学家的故事
一位农夫把工程师和数学家都请到家里来,请他们想办法用最少的篱笆围出最大的面积。工程师觉得这个问题很简单,他很快用篱笆围出一个圆,宣称这肯定是最优设计。然而,数学家却对工程师的成果大肆嘲笑,他完全不赞成,然后,他用了很少的篱笆把自己围起来,说了一句出人意料的话:“我现在是在外面”[6]。
这个小故事里所刻画的数学家形象十分典型,他的想法绝对正确,但他的想法可能一点用都没有,所以让人觉得古怪又可笑。正如歌德所说:“数学家犹如法国人,无论你对他们说什么,他们会把它翻译成自己的语言,于是就成了全然不同的东西”。这就造就了数学家是一个聪慧、勤勉、犹如诗人一般的寂寞的群体。
但是,即使两个数学教授在一起可能也聊不到一块儿的,只能聊三个www。
W1:What is the weather like?W2:How is the world going?W3:Look!What a beautiful woman!当然,这仅仅是一个玩笑。
四 数学是一种态度
我们需要成长,我们需要在高数中成长.在这纷繁复杂的社会,在这生存压力巨大的社会,在您仍然远离成功的社会,我们需要立身之本,需要安身之技,需要脱颖而出,需要闪闪发光.那您就要安心的学习,学习各门学科,掌握自己独有的本事。其中,学好高数,再灵活应用到自己的专业,同时合理应用到自己的生活,这是一条通往成功之路。
人们在很多地方享受着数学带来的恩惠,却不知不觉。古人说,天不生仲尼,万古如长夜。其实,天不生数学,万古也长如夜。数学的作用无所不在,但又不显山不露水,它是一个“无名英雄”。
牛顿发明了微积分,它就能计算曲线运动的轨道和速度。没有微积分,哪里来的宇宙飞船能飞上天还能回来?这个过程中,充满了数学,但又看不见数学。因为许多数学的运算和结果已经变成固定的工程标准和程序,不用你再在练习本上算。现在数学已是一种技术了,它的核心是数学,再配上机器。看上去,起作用的是机器,但如果把数学抽掉,机器就是废铜烂铁。再举个例子,CT是一个先进的技术,它能将你身体内部的情况还原出来。看上去它是医学,但它的本质是数学—它沿着不同方向拍摄平面照片,用平面恢复出立体的形状,这个恢复的核心就是数学里的“拉冬变换”。当然,人们已经把它固化在软硬件里,使用者就看不到数学了。
综上所述,我们可以从以下四个方面来认识《高等数学》以及高数人生。
第一,学习高数的过程是寂寞的,是清贫的,是枯燥的,甚至是永无止境的。因此,你要学会享受在这个游戏过程中的无法回避的痛苦。
第二,“此刻打盹,你将做梦;而此刻学习,你将圆梦”。因为,“即使现在,对手也不停地翻动书页。”(哈佛训言)大多数数学成就都是在杰出数学家年轻的时候妙手偶得的成果,“数学是一个‘年轻人的游戏’”(哈代语),因此学习高数要趁早。
案例:“数学王子”高斯
高斯(Gauss,1777-1855)-被誉为“数学王子”的德国大数学家,物理学家和天文学家。如果单纯以他的数学成就来说,很少在一门数学的分支里没有用到他的一些研究成果。
高斯在11岁的时候就发现了二项式定理(x+y)n的一般情形,这里n可以是正负整数或正负分数。
在他18岁的前夕,现在数学上的一个新发现使他决定终生研究数学。这发现在数学史上是很重要的。那就是用尺规作图作出正17边形。据说,他还表示希望死后在他的墓碑上能刻上一个正十七边形,以纪念他少年时最重要的数学发现。
第三,“狗一样地顽强地学,绅士一样地玩”
学习高数需要兴趣与信念,但是,我们说要珍惜时间,努力为实现理想而打拼,但有一点要注意,那就是不要一味地拼命,也要有适度的休息和放松。对此,哈佛有个很贴切的说法,叫做“狗一样地学,绅士一样地玩”。此话虽略显粗俗,但揭示的道理却很深刻。
第四,淡薄名利,无论在哪里
“你要做伟大的工作就必须有一颗纯洁的心.你只能想数学。其他一切都属于人类的弱点。”--(Gromov,几何学家)俄国大文豪托尔斯泰在谈到对人的评价时,把人比作一个分数。他说:“一个人就好像一个分数,他的实际才能好比分子,而他对自己的估价好比分母。分母越大,则分数的值就越小。”其中,数学鬼才佩雷尔曼的故事是值得所有人学习的。
五 结语
什么是高等教育?前教育部长周济说过,二十年后仍然留在学生脑海里的信仰、理念与痕迹,这就是高等教育。因此,高等数学不仅仅要传授专业知识,更重要的是要教会学生如何做人、如何融入社会,如何应对人生,如何传承大学精髓,如何立身立业,如何抓住机会,如何分享幸福。这正是高等教育的职责所在,也是高数教学的职责所在。
参考文献
[1]1+1=?http://zhidao.baidu.com/question/527430853.
[2]凡尔纳(法),海底两万里[M],创世卓越改编,出版社:北京少年儿童出版社,2011,1-191.
[3]周美玲,吕效国,吕秋敏.数学家的特质分析[J],高师理科学问,2011,31(2),56-59.
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