数学文化与数学思维教学课件.ppt
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- 数学 文化 思维 教学 课件
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1、数学文化与数学思维数学文化与数学思维1 1教材教材教材:教材:数学文化作者:作者:顾沛出版社:出版社:高等教育出版社2 2数学文化(第2版),方延明 编著,清华大学出版社,2009数学文化赏析,李改杨,罗德斌,吴洁,周军 编,科学出版社,2011数学文化与欣赏,潘建辉,李玲 编著,北京理工大学出版社,2012.艺术数学,马传渔,邵进,李栋宁,编著,科学出版社,2012数学思维方法,蒋志萍,汪文贤 著,浙江大学出版社,20113 3出勤作业期末考试4 4一、学习“数学文化与思维”的目标二、什么是数学三、数学的魅力四、习题5 56了解数学的历史、拓宽对数学的认识引起对数学的兴趣感悟数学思维、精神提
2、高数学素养数学文化与数学思维数学文化与数学思维课的特色课的特色数学文化与数学思维课虽然要以知识为载体,却并不以系统传授数学理论知识为主要目的,而是以教授数学的思想为主,以提升学生的教学素养为主。7 7数学文化与数学思维是从数学问题、数学典故、数学观点等角度切入,并以它们为线索来组织材料,进行教学。爱因斯坦说:“你把所学的数学定理、数学公式、数学的解题方法都排除,都忘掉以后,还剩下的东西,就是数学素养。”因此,通俗地说,数学素养,就是,“把所学的数把所学的数学知识都排除或者忘掉后,剩下的东西学知识都排除或者忘掉后,剩下的东西”。8 8在此意义下,数学素养包括:在此意义下,数学素养包括:(1)从数
3、学的角度看问题的习惯;(2)有条理的理性思维,严密的思考、求证,简洁、清晰、准确地表达的意识;(3)在解决问题和总结工作时,逻辑推理的方式和能力;(4)对所从事的工作,合理的量化和简化,周到的运筹帷幄的素养。9 9从数学专业的角度来说,数学素养包括从数学专业的角度来说,数学素养包括:(1)主动探寻并善于抓住数学问题的背景和本质的素养;(2)熟练地运用准确、简明、规范的数学语言表达自己思想的素养;(3)具有良好的科学态度和创新精神,合理地提出新思想、新概念、新方法的素养;(4)对各种问题以“数学方式”理性地思维,从多角度探寻解决问题的方法的素养;(5)善于对现实世界中的现象和过程进行合理的简化和
4、量化,建立数学模型的素养。1010以上这些数学素养,特别是通俗意义下的数学素养,都是使人终身受益的。一个人进入社会以后,所从事的工作可能与数学没有直接的关系,他们学过的数学公式、定理、解题方法,可能一个也用不上,甚至一辈子都没有用过,但是由于他们数学素养高低的不同,其工作效率却会显著不同。他们每说一段话,做一个交流,或者与外商的一次谈判,是不是能够抓住中心,有条不紊地叙述,都和数学素养密切相关。1111数学的重要性体现在三个层面:数学的重要性体现在三个层面:一个人不识字可以生活,但是若不识数,就很难生活。一个学科只有当它成功地运用数学的时候,才算达到了成熟的程度。一个国家科学的进步,可以用它消
5、耗的数学来衡量。1212数字化、信息化、网络化时代的今天,不仅每一项高新技术的背后都有熟悉的身影,而且高新技术本质上就是数学技术。因此,现代国家直接的竞争,本质上是数学技术的竞争,不仅所有自然科学都是以数学作为研究与发展的基础和工具,而且现代的人文科学对数学的需求也越来越多,越来越依靠数学来提升其科学水平。因此,任何人想要在自己的专业或行业中有所作为,都必须具备一定的数学知识、较好的数学素养和较高的数学思维。1313在普通人眼中,数学神秘而深奥,让常人难以捉摸。数学与文学风马牛不相及。前者是理性思维,后者属形象思维。在许多人们心目中,数学家生活在高耸入云的象牙塔里,埋头在成堆的公式和符号之中,
6、日夜痴迷于数学,时时都在与数字和定理打交道。事实上事实上,历史上许多大数学家都有较好的文学素养历史上许多大数学家都有较好的文学素养,在他们身上数学与文学已熔于一炉,真正做到了文理渗透。更有一些数学家对诗歌情有独钟。数学家的文学素养数学家的文学素养14数学家的文学素养数学家的文学素养笛卡儿笛卡儿认为“诗是激情和想象力的产物”,诗人靠想象力让知识的种子迸发火花。莱布尼兹莱布尼兹从小就对诗歌和历史怀有浓厚的兴趣。他充分利用家中藏书,博古通今,为后来在哲学、数学等一系列学科取得开创性成果打下坚实基础。高斯高斯在哥廷根大学就读期间,最喜欢的两名学科是数学和语言,并保持终生对它们的爱好。他大学一年级从图书
7、馆所借阅的25本书中,人文学科类就占了20本。正当将来是成为数学家还是语言学家的念头在脑子徘徊时,19岁的高斯成功解决了正17边形的尺规作图问题,从而坚定了从事数学研究的信念。15数学家的文学素养数学家的文学素养柯西柯西从小喜爱数学,当一个念头闪过脑海时,他常会中断其他事,在书本上算术画图。他的数学天赋被数学家拉普拉斯和拉格朗日发现。据说拉格朗日曾预言柯西将成为了不起的大数学家,并告诫其父不要让孩子过早接触数学,以免误入歧途,成为“不知道怎样使用自己语言”的大数学家。庆幸的是,柯西的小学是在家里上的,在其父循循诱导下,他系统学习了古典语言、历史、诗歌等。更具传更具传奇色彩的是奇色彩的是,柯西政
8、治流亡国外时,曾在意大利的一所大学里讲授过文学诗歌,并有论诗词创作法一书留世。柯西的文学功底由此可见一斑。16数学家的文学素养数学家的文学素养G.G.波利亚波利亚年轻时对文学特别感兴趣,尤其喜欢德国大诗人海涅的作品,并以与海涅同日出生而骄傲,曾因把其作品译成匈牙利文而获奖。罗素罗素是著名的哲学家、数理学家,“理发师悖论”的发现者。但他也是一个文学家,有多篇小说集出版发行,不仅如此,非科班出身的罗素还于1950年获得诺贝尔文获得诺贝尔文学奖学奖。17数学家的文学素养数学家的文学素养法国数学家塞尔塞尔是迄今为止数学界唯一获得阿贝尔奖、菲尔兹奖、沃尔夫奖三项大奖的“三冠王”。在他60岁时,他接受法国
9、的记者采访,在谈到自己的文学阅读时说:“从我童年起,读书就是我的 一大爱好在我喜欢的作家中,我可以举出圣西门、司汤达、普鲁斯特、吉奥诺、凯诺、尤瑟纳、道尔麦森,还有诗人魏尔兰、兰波、佩斯,英国作家吉普林、福斯特,德国作家托马斯.曼和伯尔,意大利作家布扎蒂、卡尔维诺,阿根廷作家博尔赫斯.”谁谁能否认塞尔在数学研究上的造诣与其文学阅读广泛无关呢能否认塞尔在数学研究上的造诣与其文学阅读广泛无关呢?18数学家的文学素养数学家的文学素养著名美籍华人数学家丘成桐丘成桐现任美国哈佛大学教授、美国科学院院士、美国艺术与科学院院士、中国科学院首批外籍院士、俄罗斯科学院外籍院士等。他在29岁时就攻克几何学上的难题
10、“卡比拉猜想”,轰动国际数学界。丘成桐曾提出丘成桐曾提出“他山之石可攻玉,文学数学巧结合,数学他山之石可攻玉,文学数学巧结合,数学与文学、艺术有机碰撞与文学、艺术有机碰撞”的学术观点。丘成桐认为丘成桐认为,中国古典文学对自己产生了积极的影响。正是由于年幼时从父亲那丰厚的古典文学知识中得到的熏染,使他在思考数学问题和寻求事物的本质时,能够和大自然一起思考,看到很多独特的“风景”,才使得他对问题的看法有多面性,在分析、解决问题时能够“天之所开,不可当也”。19数学家的文学素养数学家的文学素养中国科学院院士、复旦大学教授谷超豪谷超豪认为:数学与古诗词是相通的,古典文学可以对人的数学思维起到潜移默化的
11、作用,读理科要有文学功底作支撑;文学和语言的培养,对任何一个从事科学工作的人来说,都是必不可少的;要学好数理不应仅仅是终日和数字、公式、公理、定理打交道,要注意提高文学素养。他还认为,一方面一方面文学作品很讲究逻辑,比如“诸葛亮舌战群儒”一段,诸葛亮与群儒都是聪明人,他们的逻辑推逻辑推理能力很强理能力很强,辩论起来,能使对方无懈可击。另一方面另一方面,中国文学作品中,非常精炼、简朴的词句往往包含许多深刻的内容,比如“欲穷千里目,更上一层楼”“野火烧不尽,春风吹又生”等名句,在具体事物中蕴含深刻的哲理在具体事物中蕴含深刻的哲理,即具体又抽象,即具体又抽象。在欣赏古典文学的同时也是对自身数学在欣赏
12、古典文学的同时也是对自身数学思维的一个拓展。思维的一个拓展。20数学家的文学素养数学家的文学素养在2005年的上海IT分论坛上,著名数学家、台湾清华大学校长刘炯朗刘炯朗教授曾作了“数里有诗?诗里有数!数里有诗?诗里有数!”的发言,他认为,文学和科学是相通的。他指出诸如“上海自来水来自海上”、顶真格“后宫佳丽后宫佳丽三千人,三千宠爱在一身三千人,三千宠爱在一身”和数学中的“归纳归纳”、“列举列举”“”“递归关系递归关系”等原理无不有着异曲同工之妙!21数学家的文学素养数学家的文学素养刘炯朗刘炯朗说,尽管他的专业是离散数学及演算法,但他平时还喜欢写散文、读点诗歌,“这对我的学术研究有着潜移默化的帮
13、助。”刘教授对世界范围内大学教育都过于注重专业的现状,表示出担忧。“我的理念是我们要培养通才。所谓通才,就是人文和科技并重,对专业要有非常好的基础。我在学校里,一直告诫学生,在学校专业的同时不能忽视培养文学素养。”其实,“不论科学家眼中的世界还是诗人的眼中,世界都是美好的,人生也都是美丽的。”(新闻晚报,2005年5月17日)22数学思想与数学方法数学思想与数学方法“数学思想数学思想”往往是观念的、全面的、普遍的、深刻的、一般的、内在的、概括的。“数学方法数学方法”往往是操作的、局部的、特殊的、表象的、具体的、程序的、技巧的。数学思想常常通过数学方法去体现;而数学方法又常常反映了某种数学思想。
14、2323恩格斯恩格斯说:“数学是研究现的数量关系与空间形式的一门科学。”美国数学家柯朗柯朗“数学,作为人类智慧的一种表达形式,反应生动活泼的意念,深入细致的思考,以及完美和谐的愿望,它的基础是逻辑和直觉,分析和推理,共性和个性。”法国数学家博雷尔博雷尔说:“数学是我们确切知道我们在说什么,并肯定我们说的是否对的唯一的一门科学。”2424方延明方延明的著作数学文化中搜集了数学的十五种定义。例如例如,符号说、科学说、工具说、逻辑说、创新说、直觉说、集合说、结构说、模型说、活动说、精神说、审美说、艺术说、万物皆数说。2525三、数学的魅力三、数学的魅力“9对3说,除了你,还是你”迪卡尔的“心形线”r
15、=a(1-sin)“数学是最浪漫的,它比世上任何东西都要完美,它从不说谎,也从不背叛。”2626数字金字塔 1 1 =1 11 11 =121 111 111 =12321 1111 1111 =1234321 11111 11111 =123454321 111111 111111 =12345654321 1111111 1111111 =1234567654321 11111111 11111111 =123456787654321111111111 111111111 =123456789876543212727神奇的数字宝塔之一神奇的数字宝塔之一三、数学的魅力三、数学的魅力数学奇异美
16、数学奇异美神奇的数字宝塔之二神奇的数字宝塔之二7 74967 674489667 6674448896667 66674444888966667 666674444488889666667 6666674444448888896666667 666666744444448888889三、数学的魅力三、数学的魅力28数学奇异美数学奇异美神奇的数字宝塔之三神奇的数字宝塔之三4 41634 341156334 3341115563334 33341111555633334 333341111155556三、数学的魅力三、数学的魅力29数学奇异美数学奇异美 神奇的数字宝塔之四神奇的数字宝塔之四9 98
17、199 999801999 9999980019999 99999998000199999 999999999800001999999 9999999999980000019999999 9999999999999980000001三、数学的魅力三、数学的魅力30数学奇异美数学奇异美神奇的数字宝塔之五神奇的数字宝塔之五7 96377 997623777 9997762237777 99997776222377777 999997777622223777777 9999997777762222223三、数学的魅力三、数学的魅力31数学奇异美数学奇异美神奇的数字宝塔之六神奇的数字宝塔之六1 731
18、 01 4721 0 01 4 2761 0 0 01 4 2 8741 0 0 0 01 4 2 8 5751 0 0 0 0 01 4 2 8 5 7711 0 0 0 0 0 01 4 2 8 5 7 1 731 0 0 0 0 0 0 01 4 2 8 5 7 1 4721 0 0 0 0 0 0 0 01 4 2 8 5 7 1 4 2761 0 0 0 0 0 0 0 0 01 4 2 8 5 7 1 4 2 8741 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 4 2 8 5 7 1 4 2 8 5751 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 42 8 5 7 1 4 2
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