如何在專業教育中灌輸數學人文教育,如何將二者有機結合在一起,使得所培養的學生不僅是專業方面的“科學人才”,也是更寬泛意義上的“文化人才”,是數學教師的一項基本工作。對此,本文從三個不同的層次和角度,提出一些建議。
挖掘數學中的文化氣息
事實上,我們的教材內容背后負載著豐富的數學文化和史實,每一個內容背后都有一種生氣勃勃的精神,數學絕不是一種符號一種圖形,它包含了豐富的文化氣息。因此,教師要充分挖掘新教材中的人文素材,揭示人文素材的科學內涵。例如:在講到函數極限時,我們教師要特別指出大數學家柯西,正是柯西第一次使用了極限符號,把無窮小或無窮小量簡單地定義為一個以零為極限的變量,把整個極限過程用不等式描述,也就是后來經改進的-(-N)方法。正是柯西懷著嚴格化的明確目標,為數學分析建立了一個基本嚴謹的完整體系。另一方面,數學家的科研活動是社會文化的一個組成部分,它體現了參與者的人生觀和價值觀。阿基米德在敵人破城而入危及生命的關頭仍沉浸在數學研究之中,為的是“我不能留給后人一條沒有證完的定理”;歐拉31歲右眼失明,晚年視力極差最終雙目失明,但他仍以堅強的毅力繼續研究,它的論文多而且長,以致在他去世之后的10年內,他的論文仍在科學院的院刊上持續發表。數學家在追求真理時所表現出來的奉獻精神,在數學研究中的艱辛勞動,數學家的成功與失誤,成長與發展道路,品德力量等等,所有這些都能深深地激勵和鞭策學生。
塑造學生多科學世界觀
數學是關于客觀世界數量關系和空間形式的科學。而現實世界是按不以人的意志為轉移的辯證規律在運動、變化和發展的。因此,作為反映這種規律的空間形式和數量關系,處處充滿著辯證法。在數學的發生與發展過程中,概念的形成和演變,重要思想方法諸如函數思想、微積分思想、公理化思想、悖論思想等數學思想的確立與發展,重大理論的創立等,無不體現唯物辯證法的核心思想:發展、運動與變化。數學對象源于客觀物質世界,說明了認識論的唯物論,體現存在決定意識的觀點。縱觀中國數學史,它來源于生產實踐,形成理論后又指導實踐的特點是極為明顯的。在漫長的數學知識發生與發展過程中,人類積累了一套數學的科學思維規律和處理問題的策略,數學作為科學的工具,擴展了人類認識自然改造自然的能力,使得人類得以正確地認識自然,更好地去改造自然。這些都是對學生進行辯證唯物主義教育的好教材,對形成學生科學世界觀有極大的作用。
注重數學的美育
著名哲學家、數理邏輯學家羅素把數學的美形容為一種“冷而嚴肅的美”,他指出:“數學,如果正確看待它,不但擁有真理,而且也是有至高的美。”
數學的美體現是多方面的,其中,簡潔性、和諧性與普遍性三者的統一,是數學美的一個重要特征。簡潔是數學中引人注目的美感之一。通行世界的符號可算是最簡潔的文字,精煉準確的數學概念和定理的表述,可算是最簡潔的語言。數學以其簡潔的形式,從一組簡潔明了的公理、概念出發而推證出各種令人驚嘆的定理和公式,使人們洞察到其內在的和諧性和秩序性,這一點決定了數學科學的結構美,勻稱美,秩序美以及和諧美,如:解析幾何中代數方程和曲線的協調,布爾巴基學派的數學結構中的代數結構,拓撲結構和序結構鋪墊起來的整個數學科學的和諧與協調。正是這種美鋪墊著塑造著人們感官覺得愉悅的基礎。
因此,數學教育也是培養學生的審美意識,陶冶學生審美情感的重要途徑。教師應當用美育觀點審視數學教材,揭示數學教學內容的內涵美,有意識地引導學生發現、欣賞數學美。要充分挖掘教材中的審美因素,展示數學美的內容和本質特征,把抽象的數學美展現在學生面前,滲透到學生心靈中。通過對數學美的揭示培養學生的審美意識,陶冶學生審美情感。這樣做,可以使學生充分地認識數學美,熱愛數學美,樹立科學的數學審美觀,培養學生的數學審美情趣和數學審美意識,提高學生數學美的感受力、鑒賞力和創造力,從而增強了學生的數學人文素質。
總之,通過上述的適當教學途徑,可以充分發揮數學的人文性,使數學學習的過程同時成為學生磨練意志,升華思想,陶冶性情,凈化心靈的過程,并最終將學生培養成為科學素養與人文素養協調發展的有用之才。
[1]趙龍龍.充分利用數學史進行科學人文教育[J].讀與寫雜志,2004.
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中國石油大學(華東)數學與計算科學學院