再说数学思维
(2018-01-13 16:54:57)| 分类: 荐文 |
注:与章志敏先生素不相识,但他看到了我写刘半农的文章,并从数学思维角度分析。我很惊讶。感谢章先生。我很喜欢数学。刘半农稿后来《名人传记》杂志也刊发了。
再说数学思维
作者:□章志敏
“神奇的数学思维”在 《曲阜师大报》刊出后,很多同志指出该文没有说清楚什么是数学思维?
一、什么是数学思维?一般认为数学思维既有形式化的逻辑思维,更有活跃的创造性思维,所以德国哲学家赫巴特说: “数学最大的贡献是直接促进严谨思维和创新精神。”数学方法的特点是证明,而证明依靠逻辑,所以学习数学可以帮助我们培养逻辑思维能力,从一个侧面学会正确的思维方法,对于我们探索真理和研究各种问题会很有用的。1920年8月,客居伦敦的刘半农写下了感情深沉的《情歌》,后改写成 《教我如何不想她》。1926年经赵元任谱曲,一时传唱大江南北。诗和歌曲传唱后,引起很多人的遐想,诗中的 “她”一定是位容貌秀丽的女神,而词作者应该是位气质高雅的才子。有一天刘半农在好友李抱忱邀请下,参加了一个音乐会,会上介绍刘半农是 《教我如何不想她》作者时,一位年轻女子低声说: “原来是这样一个老头。”刘半农是位很风趣的人,回家后写了一首打油诗:“教我如何不想她,请进门来喝杯茶。原来如此一老叟,教我如何再想他。”
《教我如何不想她》中的 “她”是谁呢? 《大众日报》记者逄春阶认为:这个 “她”可能是刘的祖母夏氏,母亲秦氏,也可能是他的妻子朱惠,女儿刘小惠,或是他朝思暮想的 “故乡”,还有祖国的影子。 “她”是祖母夏氏的理由是,夏氏是个了不起的人,抚养了三个教授级的孙子———刘半农,刘天华,刘北茂。刘半农从法国得到了学位回到故里,非常怀念从小抚育他的祖母,把家中的客厅取名为 “思夏堂”。因此在他客居伦敦写作时,一定会想到祖母夏氏。逄也指出其他推测的理由,他这样有根有据的推测思维,正是逻辑思维的求证方式。
有人认为数学思维就是逻辑思维,这是一种误解。首先要理清数学和逻辑学的关系,项武义把数学比作美女,而逻辑是她的骨架。数学既有逻辑思维,还有活跃的创新思维。学者戴威说: “我对创新最浅显的理解,就是遇到困难和问题时,非常大胆地以全新方式来解决它。”数学创新的最高形式是提出新理论给出新方法,上世纪50年代,拓扑学示性类研究还处在起步阶段,数学大师吴文俊教授将示性类概念由繁化简由难变易,引入了新的一类示性类,被称为吴示性类,又给出了刻划各示性类之间关系的吴公式,使示性类理论成为拓扑学中最完美的一章,1956年获国家首界自然科学一等奖。创新思维还有一种形式是 “跨界”,如50年代末,我国数学界推广一种 “图上作业法”,管梅谷将一笔划问题引入图上作业法的研究,发表了《奇偶点图上作业法》,外国文献称之为 “中国邮递员问题”。华罗庚很赞赏管梅谷的创意,称他是 “山东第一条好汉!”我和王长钰把信息论中的“熵”作为优化函数,证明了正交设计是熵最优的,而传统研究的 “D最优”, “E最优”,“A最优”都是熵最优的特例,这一结果1983年发表在法国学术刊物上。
从广义来讲,数学思维就是合理思维优化思维,人皆有之。我们经常面临 “选择”,如我想是一件衣服,对待选择就要考虑价格,质量,款式,不同的人对这些因素偏向面不一样,经济条件富裕的,就比较重视质量,年轻的同志重视款式。虽然大家的选择不一样,但对每个人来说都是最优的,这就是每个人用的优化思维。
二、怎样培养数学思维,首先要学好数学知识,没有知识为基础的数学思维是无源之水。在学习知识的过程中,需要多问,所以李政道说: “求学问,需学问;只会学,非学问。”微分中值定理是微积分中一个重要内容,一般认为拉格朗日推广的罗尔定理,柯西又推广了拉格朗日定理,教科书也是这样叙述的。但是拉格朗日是在1797年给出微分中值定理,而1834年才有人用罗尔定理证明了拉格朗日定理。那么拉格朗日怎样 “想”出中值定理的?再问中值定理和其它重要定理之间是什么关系,特别和积分中值定理是什么关系?三问微分中值如何从几何角度理解?四问是否有多元函数和复数域上的微分中值定理?教师除了传授知识外,更应引导学生在意识层面上去思考。在层次分析课程中,在讨论灵敏度分析时,引入了特征向量排序法的标准型。后来我又找到了最小偏差法的标准型,我就让我的研究生找寻其他算法的标准型。最后魏翠萍又找到了广义偏差法,对数最小二乘法,梯度特征向量法的标准型,这一成果发表在1998年美国的学术刊物上。学校应该营造多问的环境,如举办讨论会,支持出版学术刊物。山东财经大学金融学院有一措施,深受学生欢迎。他们三年来聘用学生为讲师,开办学生课堂,内容是带领学生复习微积分课堂上学过的知识和一起做习题,学生听课是自愿而来的。金融学院党委副书记徐明春介绍; “这种课堂在学生间反响出奇的好。” 《人民日报》曾刊载一篇“教学三悟”的文章,其中介绍了一位美国大学校长的话; “一个大学生毕业时,如果认为自己什么问题都弄懂了,可以授予他学士学位;如果认为自己有一些问题弄懂了,一些问题还没弄懂,可以授予他硕士学位;如果认为自己什么问题都没有弄懂,可以授予他博士学位。”
《新课程标准》指出我们的数学教育目标:通过义务教育阶段的数学学习……初步学会运用数学的思维方法和必要的应用技能,初步学会运用数学的思维方式去观察,分析现实社会,去解决日常生活中和其它学科学习中的问题,增强应用数学的意识。数学思维很神奇但不神秘,让我们走进数学思维,真正做到 “腹有数学气自华”。(2017年11月23日《曲阜师大报》

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