《数学与文化》学案

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  • 更新时间: 2005/10/9 14:26:37
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资源简介:
约13000字。 
1  数学与文化 
●点击学习目标 
▲     知能目标 
1.        概括文中所述数学文化的特点,掌握提炼文章要点的方法。 
2.        领会作者对数学的高度评价,以及从文化兴衰、民族兴亡的高度认识数学的思想。 
3.  提高对数学文化的认识,树立正确的科学观。 
▲ 情感目标 
1.   感受数学的逻辑魅力,它可以成为真理的尺度。 
2.感受数学在发展中给人类带来的精神财富:不断探索,逐步完善,解放人类思想。 
3.体会数学对其他人类文化和对人类精神生活的影响。 
▲      重点难点 
1.        体会文章语言的准确性,认识数学文化的特点。 
2.        揣摩文中较难理解的句子,分析并理解其含义。 
3.  掌握并学会运用提要钩玄的阅读方法。 

●    刷新知识库存         
                  知识库存   
1.关于作者 
齐民友,1930年生,安徽芜湖人,数学教授,曾任武汉大学校长。1988年夏季的一天,作者和几位朋友谈到数学时,提出了”一个没有现代数学的文化是注定要衰弱的”观点,后来,作者又为哲学系学生讲授数学课,更加全面系统地研究了数学文化的特点以及数学对于人类文化的影响。 

2.关于背景 
课文节选自《数学与文化》一书的绪言,是全书的总论。主要阐述了作为人类文化组成部分的数学的特点,读后可让我们感觉到数学对于人类的积极作用。  
数学是研究数与形的科学,它来源于生产,服务于生活,并不是空中楼阁。在古代埃及,尼罗河定期泛滥,重新丈量土地的需要发展了几何学;在古代中国,发达的农业生产及天文观测的需要,也促进了数学的发展。数学与社会文化始终是密切相关的。据说,两千多年前,柏拉图学园的门口挂着一块牌子,写着:“不懂几何的人不得入内。”柏拉图本人就曾做过一次题为“善的概念”的讲演,切实地探讨过“数学与文化”的问题。他认为,数学与伦理学中的“善”在理想化方面是相同的,用笔画出来的点、线、面都是一种抽象,因而也是一种理想。柏拉图之后的两千多年,即1939年12月,英国数学家、哲学家怀特海在美国哈佛大学作了一次讲演,题为“数学与善”,重申了柏拉图的思想,认为只有人类的智力才能“从实例中抽象出某一类型东西来。人类这个特性的最明显的表现就是数学概念和善的理想”。可见,数学并不是一棵傲然孤立的大树。它是在人类的物质需求和精神生活影响下生长起来的,同时它也以自己独特的魅力对人类文化的不同领域产生深远影响。 
3.关于数学的应用与研究 
数学——撬起未来的杠杆 
北大数学所所长张恭庆院士将数学的作用分为三个层次。第一个层次,为其他学科提供语言、概念、思想、理论和方法。自然科学和经济、管理等社会科学,离开了数学,便无从产生和发展。第二个层次是直接应用于工程技术、生产活动,这类例子是大量的。第三个层次,是作为一种文化,对全社会的成员起着潜移默化的作用。一个民族数学修养的高低,对这个民族的文明有很大的影响。 
     数学正越来越广泛地应用到人文科学、社会科学领域。世界上很多经济学家,常常是先获得了数学博士学位后才研究经济的。有人曾用概率统计法研究《红楼梦》作者的语言习惯,发现后四十回与前八十回是很一致的。说明曹雪芹曾创作了后四十回,至少留下了后四十回的部分手稿。原苏联曾有人对《静静的顿河》一书的真正创作者提出过疑问。有人用概率统计法研究该书的用词习惯,发现与肖洛霍夫其他著作的习惯是一致的,因而认为此书确是他写的。 
多侧面地开展数学文化研究 
  谈到数学文化,往往会联想到数学史。确实,宏观地观察数学,从历史上考察数学的进步,确实是揭示数学文化层面的重要途径。但是,除了这种宏观的历史考察之外,还应该有微观的一面,即从具体的数学概念、数学方法、数学思想中揭示数学的文化底蕴。以下将阐述一些新视角,力求多侧面地展现数学文化。 
   (1)数学和文学。数学和文学的思考方法往往是相通的。举例来说,中学课程里有“对称”,文学中则有“对仗”。对称是一种变换,变过去了却有些性质保持不变。轴对称,即是依对称轴对折,图形的形状和大小都保持不变。那么对仗是什么?无非是上联变成下联,但是字词句的某些特性不变。王维诗云:“明月松间照,清泉石上流”。这里,明月对清泉,都是自然景物,没有变。形容词“明”对“清”,名词“月”对“泉”,词性不变。其余各词均如此。变化中的不变性质,在文化中、文学中、数学中,都广泛存在着。数学中的“对偶理论”,拓扑学的变与不变,都是这种思想的体现。文学意境也有和数学观念相通的地方。徐利治先生早就指出:“孤帆远影碧空尽”,正是极限概念的意境。 
  (2)欧氏几何和中国古代的时空观。初唐诗人陈子昂有句云:“前不见古人,后不见来者,念天地之悠悠,独怆然而涕下。”这是时间和三维欧几里得空间的文学描述。在陈子昂看来,时间是两头无限的,以他自己为原点,恰可比喻为一条直线。天是平面,地是平面,人类生活在这悠远而空旷的时空里,不禁感慨万千。数学正是把这种人生感受精确化、形式化。诗人的想象可以补充我们的数学理解。 
  (3) 数学与语言。语言是文化的载体和外壳。数学的一种文化表现形式,就是把数学溶入语言之中。“不管三七二十一”涉及乘法口诀,“三下五除二就把它解决了”则是算盘口诀。再如“万无一失”,在中国语言里比喻“有绝对把握”,但是,这句成语可以联系“小概率事件”进行思考。“十万有一失”在航天器的零件中也是不允许的。此外,“指数爆炸”“直线上升”等等已经进入日常语言。它们的含义可与事物的复杂性相联系(计算复杂性问题),正是所需要研究的。“事业坐标”“人生轨迹”也已经是人们耳熟能详的词语。 
  (4)数学的宏观和微观认识。宏观和微观是从物理学借用过来的,后来变成一种常识性的名词。以函数为例,初中和高中的函数概念有变量说和对应说之分,其实是宏观描述和微观刻画的区别。初中的变量说,实际上是宏观观察,主要考察它的变化趋势和性态。高中的对应则是微观的分析。在分段函数的端点处,函数值在这一段,还是下一段,差一点都不行。政治上有全局和局部,物理上有牛顿力学与量子力学,电影中有全景和细部,国画中有泼墨山水画和工笔花鸟画,其道理都是一样的。是否要从这样的观点考察函数呢? 
  (5)数学和美学。“1/2+1/3=2/5 ?”是不是和谐美?二次方程的求根公式美不美?这涉及到美学观。三角函数课堂上应该提到音乐,立体几何课总得说说绘画,如何把立体的图形画在平面上。欣赏艾舍尔(M.C.Escher)的画、计算机画出的分形图,也是数学美的表现。 
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