数学方法论结课论文之猜想方法及应用
数学思想方法论 数学是一门逻辑性很强的的科学,它是各门理工类科学的基础性的学科,各届数学家不断提出着新的问题,而这些问题的不断解决推动着数学学科的向前发展,本人作为一名数学专业的学生对解决数学问题的思维模式做了一点探讨,愿我的思想能对别的数学爱好者起到一点用处。 本人认为数学问题的解决过程,实际上就是一个“条件和性质”相互斗争和转化的曲折过程。这里的条件就是指人们脑中已有的或别人提供给你的,总的来说也就是你手头上拥有的关于你所要解决的问题(即你的目标)所涉及的目标量的信息,它包括了前人所做出的性质和定理,也包括你大脑中的常识。而谈到信息,必然有信息的载体,正如语言是人的思想的载体一样,我们称这个条件的信息的载体为条件量,我们解题的过程也就是通过条件量信息(一般指其所具有的性质)来获得目标量的尽可能多的信息,目标量信息,我们获得的越多,我们离要达到的问题目标越近,这是一个很好的思想。面对着多种多样的条件信息,我们做些什么?如果我们在心中已经明确自己准备要达到的目标,我们可以根据要获得的目标量信息(如性质)来处理这些载有条件信息的条件量,使得目标量显现它所具有的性质,而这些性质一旦显现,我们的证明也就结束了。简单的图示表示为条件量思维加工处理目标量信息信息有些时候从条件到目标的正向过程的确有些 困难,于是数学家 于是数学家们又创造了“反证法,逆否命题法”即目标到条件的过程。这是一个很好的思想,很好的体现了哲学中的“矛盾”思想,任何一个矛盾存在对立统一的两方,一方的转化或消失,矛盾便不存在。“反面考证法”在我们探索数学量的性质过程中,应当引起我们高度,正面想不出,从事情的反面考虑,就是这个问题。 在上一个自然段中我提到了一个很重要的数学思想,“反面考证”,其实还有一些很重要的方法,“推向极限法”、归纳思想、演绎思想和数行结合思想,也是很好的数学思想方法。所谓推向极限就是将问题推向极端,使其所具有的性质显化这也是我们日常生活中常用的一中方法。而归纳思想就是一个从特殊到一般的过程,我们一般来讲,特殊的问题是具体的东西,而一般的东西具有很大的抽象性,面对着具有一般性的问题束手无策时,考虑其在条件范围内较简单的特殊的问题即条件范围内的局部问题,将其解决,然后在它的基础上进一步拓延,不断的扩大所要考虑的范围,最终使问题得以解决,我们在用这个方法时,最好遵循自然演化的一个规律“从简单到复杂”这是一个很重要但又经常引起人们忽视的一个原则。我们再谈一下“逻辑演绎思想”,它却是一个与之相反的过程,一个具有特殊性的问题我们不好解决时,把它放到在形式和内容上具有与之相同(或部分相同)的集合(或领域)当中去,通过整个集合性质的考察来确定其性质,数学分析当中处理具备一定形式的特殊值问题时常用此法,如考察F(2)可先考察F(X),将2改为X。另外,数行结合思想是很令人赞赏的的思想反是能用图形表示的问题,我们就用图形去表示,用我们的形象思维去解决问题。 下面我准备谈一谈几个数学思维方面的问题。但在谈这个问题前,我想提醒大家注意几个问题。(1)我们在考察条件量或目标量性质时,应不要忘记“定义法”,其实定义才是“源”的问题,“追本溯源”有时是究其性质的最好的方法,一切的性质定理都是从定义得出的(2)反正的过程,将目标的反面作为条件,推出与条件中的某一相反的性质,在这里最好先找出你要制造的矛盾点(3)放缩时,应先找出可放缩的点(4)存在参数未定元的问题,注意对参数的充分讨论(5)在进入某一个步骤之前,先考虑这个步骤的可行性,例如求极限先考虑极限的存在性;交换积分顺序时先考虑积分的可交换性等(6)举例问题,坚持“例子为性质服务”的观点,从最简单的例子做起,在这里我充分认定分段函数是比较好的函数,它体现了分类讨论的思想。接下来我想正式谈一下自己的数学思维过程感悟。我认为数学问题解题过程中,有几个比较重要的过程。大体总结为六个词组,“变形”、“替换”、“分解”、“辅助”、“模型”。
只知道庞加莱猜想,歌德巴赫猜想
四色猜想:世界近代三大数学难题之一。四色猜想的提出来自英国。1852年,毕业于伦敦大学的弗南西斯格思里(Francis Guthrie)来到一家科研单位搞地图着色工作时,发现了一种有趣的现象:“看来,每幅地图都可以用四种颜色着色,使得有共同边界的国家着上不同的颜色。”这个结论能不能从数学上加以严格证明呢?他和在大学读书的弟弟格里斯决心试一试。兄弟二人为证明这一问题而使用的稿纸已经堆了一大叠,可是研究工作没有进展。 1852年10月23日,他的弟弟就这个问题的证明请教他的老师、著名数学家德摩尔根,摩尔根也没有能找到解决这个问题的途径,于是写信向自己的好友、著名数学家哈密尔顿爵士请教。哈密尔顿接到摩尔根的信后,对四色问题进行论证。但直到1865年哈密尔顿逝世为止,问题也没有能够解决。 1872年,英国当时最著名的数学家凯利正式向伦敦数学学会提出了这个问题,于是四色猜想成了世界数学界关注的问题。世界上许多一流的数学家都纷纷参加了四色猜想的大会战。1878~1880年两年间,著名的律师兼数学家肯普和泰勒两人分别提交了证明四色猜想的论文,宣布证明了四色定理,大家都认为四色猜想从此也就解决了。 11年后,即1890年,数学家赫伍德以自己的精确计算指出肯普的证明是错误的。不久,泰勒的证明也被人们否定了。后来,越来越多的数学家虽然对此绞尽脑汁,但一无所获。于是,人们开始认识到,这个貌似容易的题目,其实是一个可与费马猜想相媲美的难题:先辈数学大师们的努力,为后世的数学家揭示四色猜想之谜铺平了道路。 进入20世纪以来,科学家们对四色猜想的证明基本上是按照肯普的想法在进行。1913年,伯克霍夫在肯普的基础上引进了一些新技巧,美国数学家富兰克林于1939年证明了22国以下的地图都可以用四色着色。1950年,有人从22国推进到35国。1960年,有人又证明了39国以下的地图可以只用四种颜色着色;随后又推进到了50国。看来这种推进仍然十分缓慢。电子计算机问世以后,由于演算速度迅速提高,加之人机对话的出现,大大加快了对四色猜想证明的进程。1976年,在J Koch的算法的支持下,美国数学家阿佩尔(Kenneth Appel)与哈肯(Wolfgang Haken)在美国伊利诺斯大学的两台不同的电子计算机上,用了1200个小时,作了100亿判断,终于完成了四色定理的证明。四色猜想的计算机证明,轰动了世界。它不仅解决了一个历时100多年的难题,而且有可能成为数学史上一系列新思维的起点。 证明方法将地图上的无限种可能情况减少为1,936种状态(稍后减少为1,476种),这些状态由计算机一个挨一个的进行检查。这一工作由不同的程序和计算机独立的进行了复检。在1996年,Neil Robertson、Daniel Sanders、Paul Seymour和Robin Thomas使用了一种类似的证明方法,检查了633种特殊的情况。这一新证明也使用了计算机,如果由人工来检查的话是不切实际的。 四色定理是第一个主要由计算机证明的理论,这一证明并不被所有的数学家接受,因为它不能由人工直接验证。最终,人们必须对计算机编译的正确性以及运行这一程序的硬件设备充分信任。 缺乏数学应有的规范成为了另一个方面;以至于有人这样评论“一个好的数学证明应当像一首诗——而这纯粹是一本电话簿!”庞加莱猜想:一位数学史家曾经如此形容1854年出生的亨利·庞加莱(Henri Poincare):“有些人仿佛生下来就是为了证明天才的存在似的,每次看到亨利,我就会听见这个恼人的声音在我耳边响起。”庞加莱作为数学家的伟大,并不完全在于他解决了多少问题,而在于他曾经提出过许多具有开创意义、奠基性的大问题。庞加莱猜想,就是其中的一个。 1904年,庞加莱在一篇论文中提出了一个看似很简单的拓扑学猜想:在一个三维空间中,假如每一条封闭的曲线都能收缩到一点,那么这个空间一定是一个三维的圆球。提出这个猜想后,庞加莱一度认为,自己已经证明了它。但没过多久,证明中的错误就被暴露了出来。于是,拓扑学家们开始了证明它的努力。 20世纪30年代以前,庞加莱猜想的研究只有零星几项。但突然,英国数学家怀特黑德(Whitehead)对这个问题产生了浓厚兴趣。他一度声称自己完成了证明,但不久就撤回了论文。失之桑榆、收之东隅的是,在这个过程中,他发现了三维流形的一些有趣的特例,而这些特例,现在被统称为怀特黑德流形。 50年代到60年代之间,又有一些著名的数学家宣称自己解决了庞加莱猜想,著名的宾(RBing)、哈肯(Haken)、莫伊泽(Moise)和帕帕奇拉克普罗斯(Papa-kyriakopoulos)均在其中。帕帕奇拉克普罗斯是1964年的维布伦奖得主,一名希腊数学家。因为他的名字超长超难念,大家都称呼他“帕帕”(Papa)。在1948年以前,帕帕一直与数学圈保持一定的距离,直到被普林斯顿大学邀请做客。帕帕以证明了著名的“迪恩引理”(Dehn's Lemma)而闻名于世,喜好舞文弄墨的数学家约翰·米尔诺(John Milnor)曾经为此写下一段打油诗:“无情无义的迪恩引理/每一个拓扑学家的天敌/直到帕帕奇拉克普罗斯/居然证明得毫不费力。”然而,这位聪明的希腊拓扑学家,却折在了庞加莱猜想的证明上。在普林斯顿大学流传着一个故事。直到1976年去世前,帕帕仍在试图证明庞加莱猜想,临终之时,他把一叠厚厚的手稿交给了一位数学家朋友,然而,只是翻了几页,那位数学家就发现了错误,但为了让帕帕安静地离去,最后选择了隐忍不言。 这一时期拓扑学家对庞加莱猜想的研究,虽然没能产生他们所期待的结果,但是,却因此发展出了低维拓扑学这门学科。 一次又一次尝试的失败,使得庞加莱猜想成为出了名难证的数学问题之一。然而,因为它是几何拓扑研究的基础,数学家们又不能将其撂在一旁。这时,事情出现了转机。 1966年菲尔茨奖得主斯梅尔(Smale),在60年代初想到了一个天才的主意:如果三维的庞加莱猜想难以解决,高维的会不会容易些呢?1960年到1961年,在里约热内卢的海滨,经常可以看到一个人,手持草稿纸和铅笔,对着大海思考。他,就是斯梅尔。1961年的夏天,在基辅的非线性振动会议上,斯梅尔公布了自己对庞加莱猜想的五维和五维以上的证明,立时引起轰动。 10多年之后的1983年,美国数学家福里德曼(Freed man)将证明又向前推动了一步。在唐纳森工作的基础上,他证出了四维空间中的庞加莱猜想,并因此获得菲尔茨奖。但是,再向前推进的工作,又停滞了。拓扑学的方法研究三维庞加莱猜想没有进展,有人开始想到了其他的工具。瑟斯顿(Thruston)就是其中之一。他引入了几何结构的方法对三维流形进行切割,并因此获得了1983年的菲尔茨奖。 然而,庞加莱猜想,依然没有得到证明。 人们在期待一个新的工具的出现。 “就像费马大定理,当谷山志村猜想被证明后,尽管人们还看不到具体的前景,但所有的人心中都有数了。因为,一个可以解决问题的工具出现了。”清华大学数学系主任文志英说。 可是,解决庞加莱猜想的工具在哪里? 工具有了 里查德·汉密尔顿,生于1943年,比丘成桐大6岁。虽然在开玩笑的时候,丘成桐会戏谑地称这位有30多年交情、喜欢冲浪、旅游和交女朋友的老友“Playboy”,但提起他的数学成就,却只有称赞和惺惺相惜。 1972年,丘成桐和李伟光合作,发展出了一套用非线性微分方程的方法研究几何结构的理论。丘成桐用这种方法证明了卡拉比猜想,并因此获得菲尔茨奖。1979年,在康奈尔大学的一个讨论班上,当时是斯坦福大学数学系教授的丘成桐见到了汉密尔顿。“那时候,汉密尔顿刚刚在做Ricci流,别人都不晓得,跟我说起。我觉得这个东西不太容易做。没想到,1980年,他就做出了第一个重要的结果。”丘成桐说,“于是,我跟他讲,可以用这个结果来证明庞加莱猜想,以及三维空间的大问题。” Ricci流,以意大利数学家Gregorio Ricci命名的一个方程。用它可以完成一系列的拓扑手术,构造几何结构,把不规则的流形变成规则的流形,从而解决三维的庞加莱猜想。看到这个方程的重要性后,丘成桐立即让跟随自己的几个学生跟着汉密尔顿研究Ricci流。其中,就包括他的第一个来自中国大陆的学生曹怀东。 第一次见到曹怀东,是在超弦大会丘成桐关于庞加莱猜想的报告上。虽然那一段时间,几乎所有的媒体都在找曹怀东,但穿着件颜色鲜艳的大T恤的他,在会场里走了好几圈,居然没有人认出。这也难怪。绝大多数的数学家,依然是远离公众视线的象牙塔中人,即使是名动天下如威滕(Witten),坐在后排,俨然也是大隐隐于市的模样。 1982年,曹怀东考取丘成桐的博士。1984年,当丘成桐转到加州大学圣迭戈分校任教时,曹怀东也跟了过来。但是,他的绝大多数时间,是与此时亦从康奈尔大学转至圣迭戈分校的汉密尔顿“泡在一起”。这时,丘成桐的4名博士生,全部在跟随汉密尔顿的研究方向。其中做得最优秀的,是施皖雄。他写出了很多非常漂亮的论文,提出很多好的观点,可是,因为个性和环境的原因,在没有拿到大学的终身教职后,施皖雄竟然放弃了做数学。提起施皖雄,时至今日,丘成桐依然其辞若有憾焉。一种虽然于事无补但惹人深思的假设是,如果,当时的施皖雄坚持下去,今天关于庞加莱猜想的故事,是否会被改写? 在使用Ricci流进行空间变换时,到后来,总会出现无法控制走向的点。这些点,叫做奇点。如何掌握它们的动向,是证明三维庞加莱猜想的关键。在借鉴了丘成桐和李伟光在非线性微分方程上的工作后,1993年,汉密尔顿发表了一篇关于理解奇点的重要论文。便在此时,丘成桐隐隐感觉到,解决庞加莱猜想的那一刻,就要到来了。
1、培养学生的猜想兴趣 爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师”,当学生对某个问题产生兴趣时,就会积极思考,想方设法去解决所遇到的问题。所以在实际教学中应多介绍一些科学家的著名猜想及在科学发明中的作用。如介绍费马定理、哥德巴赫猜想的来龙去脉,及我国数学家陈景润等人的贡献等。激励学生的猜想欲望,培养猜想的兴趣。2、教师要尊重学生的主体地位,激发学生的猜想能力。苏霍姆林斯基说过:在人的心灵深处,都有一种根深蒂固的需要,这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。在教学中把提高学生自觉学习的能力放在首位,让学生学会探索。正确对待学生的错误,让学生在民主的气氛中学习,思维活跃,勇于猜想。在数学教学中,教师应经常有意识的应用启迪教学,引导学生大胆猜想,将学生内在的这种强烈需求激发出来,让学生亲身感受猜想的威力,也享受猜想的喜悦3、通过动手实验、操作激发学生的数学猜想欲望心理学家皮亚杰指出:“活动是认识的基础,智慧从动作开始。”动手操作是学习知识的一种探究过程。动手操作以动手促思,调动学生各种感官进行参与学习。通过实验 活动从中发现规律提出猜想。例如在教三角形三边关系时要学生准备一些长短不一的小棒,如:长为6 、8、8、14、20(单位厘米)任选3根拼三角形,1、任选三根小棒,有多少种选法,2、哪些小棒可以拼成三角形,哪些不能拼成三角形。3、你认为满足哪些数量关系的小棒能组成三角形。让学生自己提出猜想。4、在教学中重视培养学生归纳能力,使学生在归纳中学会猜想归纳是以特殊到一般的思维方法。它包括不完全归纳和完全归纳两种。归纳性猜想是指运用不完全归纳法,对研究对象或问题从一定数量的个例和特例进行观察分析,从而提出数学新命题或新方法的猜想活动。在教学中要重视学生的归纳能力的培养。教师可引导学生通过对事物特殊的例子的观察与综合,将事物的共同特征加以概括,揭示出事物的本质,并且依据本质特征提出关于某事物的一般性猜想。通过这种归纳猜想,学生就可以得出一些数学结论。如:三角形内角和为180o=1*180o,四边形的内角和为360o=2*180o,五边形的内角和为540o=3*180o ……由此猜想到凸n边形的内角和公式为(n-2) *180o(n=3,4,5,……),这种由不完全归纳法猜想得到的结论,我们再通过数学归纳法给予证明。5、在教学中重视培养学生类比能力,通过类比引导猜想。类比发现法就是通过观察和比较两个相似的数学研究对象的异同,从一个已经学过熟知的对象所具有的类似的性质去猜想另一个研究对象所具有的类似的性质。著名数学家拉普拉斯指出:在数学里,发现真理的主要工具是归纳和类比。利用类比猜想,加深知识理解类别。由于事物之间常常具有相同或相似的属性,所以当两个问题在某一个方面相似时,我们就可以由其中一个问题已知的属性去猜想另一个问题可能会有的属性。运用类比猜想的一般思路是:观察——联想——类比——猜想。如教实数的运算法则、顺序类比联想有理数的运算法则、顺序,等腰三角形的两底角性质类比等腰梯形同一底上的性质。总之,学生猜想能力的培养,不是一朝一夕的事,在教学过程在要有意识有目的的的培养学生的猜想能力。培养学生的猜想能力是时代赋予我们教师的使命,也是素质教育进一步深化的必然趋势。
数学思想方法及其应用论文
数学小论文一 关于“0” 0,可以说是人类最早接触的数了。我们祖先开始只认识没有和有,其中的没有便是0了,那么0是不是没有呢?记得小学里老师曾经说过“任何数减去它本身即等于0,0就表示没有数量。”这样说显然是不正确的。我们都知道,温度计上的0摄氏度表示水的冰点(即一个标准大气压下的冰水混合物的温度),其中的0便是水的固态和液态的区分点。而且在汉字里,0作为零表示的意思就更多了,如:1)零碎;小数目的。2)不够一定单位的数量……至此,我们知道了“没有数量是0,但0不仅仅表示没有数量,还表示固态和液态水的区分点等等。” “任何数除以0即为没有意义。”这是小学至中学老师仍在说的一句关于0的“定论”,当时的除法(小学时)就是将一份分成若干份,求每份有多少。一个整体无法分成0份,即“没有意义”。后来我才了解到a/0中的0可以表示以零为极限的变量(一个变量在变化过程中其绝对值永远小于任意小的已定正数),应等于无穷大(一个变量在变化过程中其绝对值永远大于任意大的已定正数)。从中得到关于0的又一个定理“以零为极限的变量,叫做无穷小”。 “105、203房间、2003年”中,虽都有0的出现,粗“看”差不多;彼此意思却不同。105、2003年中的0指数的空位,不可删去。203房间中的0是分隔“楼(2)”与“房门号(3)”的(即表示二楼八号房),可删去。0还表示…… 爱因斯坦曾说:“要探究一个人或者一切生物存在的意义和目的,宏观上看来,我始终认为是荒唐的。”我想研究一切“存在”的数字,不如先了解0这个“不存在”的数,不至于成为爱因斯坦说的“荒唐”的人。作为一个中学生,我的能力毕竟是有限的,对0的认识还不够透彻,今后望(包括行动)能在“知识的海洋”中发现“我的新大陆”。 数学小论文二 各门科学的数学化 数学究竟是什么呢?我们说,数学是研究现实世界空间形式和数量关系的一门科学.它在现代生活和现代生产中的应用非常广泛,是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具. 同其他科学一样,数学有着它的过去、现在和未来.我们认识它的过去,就是为了了解它的现在和未来.近代数学的发展异常迅速,近30多年来,数学新的理论已经超过了18、19世纪的理论的总和.预计未来的数学成就每“翻一番”要不了10年.所以在认识了数学的过去以后,大致领略一下数学的现在和未来,是很有好处的. 现代数学发展的一个明显趋势,就是各门科学都在经历着数学化的过程. 例如物理学,人们早就知道它与数学密不可分.在高等学校里,数学系的学生要学普通物理,物理系的学生要学高等数学,这也是尽人皆知的事实了. 又如化学,要用数学来定量研究化学反应.把参加反应的物质的浓度、温度等作为变量,用方程表示它们的变化规律,通过方程的“稳定解”来研究化学反应.这里不仅要应用基础数学,而且要应用“前沿上的”、“发展中的”数学. 再如生物学方面,要研究心脏跳动、血液循环、脉搏等周期性的运动.这种运动可以用方程组表示出来,通过寻求方程组的“周期解”,研究这种解的出现和保持,来掌握上述生物界的现象.这说明近年来生物学已经从定性研究发展到定量研究,也是要应用“发展中的”数学.这使得生物学获得了重大的成就. 谈到人口学,只用加减乘除是不够的.我们谈到人口增长,常说每年出生率多少,死亡率多少,那么是否从出生率减去死亡率,就是每年的人口增长率呢?不是的.事实上,人是不断地出生的,出生的多少又跟原来的基数有关系;死亡也是这样.这种情况在现代数学中叫做“动态”的,它不能只用简单的加减乘除来处理,而要用复杂的“微分方程”来描述.研究这样的问题,离不开方程、数据、函数曲线、计算机等,最后才能说清楚每家只生一个孩子如何,只生两个孩子又如何等等. 还有水利方面,要考虑海上风暴、水源污染、港口设计等,也是用方程描述这些问题再把数据放进计算机,求出它们的解来,然后与实际观察的结果对比验证,进而为实际服务.这里要用到很高深的数学. 谈到考试,同学们往往认为这是用来检查学生的学习质量的.其实考试手段(口试、笔试等等)以及试卷本身也是有质量高低之分的.现代的教育统计学、教育测量学,就是通过效度、难度、区分度、信度等数量指标来检测考试的质量.只有质量合格的考试才能有效地检测学生的学习质量. 至于文艺、体育,也无一不用到数学.我们从中央电视台的文艺大奖赛节目中看到,给一位演员计分时,往往先“去掉一个最高分”,再“去掉一个最低分”.然后就剩下的分数计算平均分,作为这位演员的得分.从统计学来说,“最高分”、“最低分”的可信度最低,因此把它们去掉.这一切都包含着数学道理. 我国著名的数学家关肇直先生说:“数学的发明创造有种种,我认为至少有三种:一种是解决了经典的难题,这是一种很了不起的工作;一种是提出新概念、新方法、新理论,其实在历史上起更大作用的、历史上著名的正是这种人;还有一种就是把原来的理论用在崭新的领域,这是从应用的角度有一个很大的发明创造.”我们在这里所说的,正是第三种发明创造.“这里繁花似锦,美不胜收,把数学和其他各门科学发展成综合科学的前程无限灿烂.” 正如华罗庚先生在1959年5月所说的,近100年来,数学发展突飞猛进,我们可以毫不夸张地用“宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之变、生物之谜、日用之繁等各个方面,无处不有数学”来概括数学的广泛应用.可以预见,科学越进步,应用数学的范围也就越大.一切科学研究在原则上都可以用数学来解决有关的问题.可以断言:只有现在还不会应用数学的部门,却绝对找不到原则上不能应用数学的领域. 数学小论文三 数学是什么 什么是数学?有人说:“数学,不就是数的学问吗?” 这样的说法可不对。因为数学不光研究“数”,也研究“形”,大家都很熟悉的三角形、正方形,也都是数学研究的对象。 历史上,关于什么是数学的说法更是五花八门。有人说,数学就是关联;也有人说,数学就是逻辑,“逻辑是数学的青年时代,数学是逻辑的壮年时代。” 那么,究竟什么是数学呢? 伟大的革命导师恩格斯,站在辩证唯物主义的理论高度,通过深刻分析数学的起源和本质,精辟地作出了一系列科学的论断。恩格斯指出:“数学是数量的科学”,“纯数学的对象是现实世界的空间形式和数量关系”。根据恩格斯的观点,较确切的说法就是:数学——研究现实世界的数量关系和空间形式的科学。 数学可以分成两大类,一类叫纯粹数学,一类叫应用 数学。 纯粹数学也叫基础数学,专门研究数学本身的内部规律。中小学课本里介绍的代数、几何、微积分、概率论知识,都属于纯粹数学。纯粹数学的一个显著特点,就是暂时撇开具体内容,以纯粹形式研究事物的数量关系和空间形式。例如研究梯形的面积计算公式,至于它是梯形稻田的面积,还是梯形机械零件的面积,都无关紧要,大家关心的只是蕴含在这种几何图形中的数量关系。 应用数学则是一个庞大的系统,有人说,它是我们的全部知识中,凡是能用数学语言来表示的那一部分。应用数学着限于说明自然现象,解决实际问题,是纯粹数学与科学技术之间的桥梁。大家常说现在是信息社会,专门研究信息的“信息论”,就是应用数学中一门重要的分支学科, 数学有3个最显著的特征。 高度的抽象性是数学的显著特征之一。数学理论都算有非常抽象的形式,这种抽象是经过一系列的阶段形成的,所以大大超过了自然科学中的一般抽象,而且不仅概念是抽象的,连数学方法本身也是抽象的。例如,物理学家可以通过实验来证明自己的理论,而数学家则不能用实验的方法来证明定理,非得用逻辑推理和计算不可。现在,连数学中过去被认为是比较“直观”的几何学,也在朝着抽象的方向发展。根据公理化思想,几何图形不再是必须知道的内容,它是圆的也好,方的也好,都无关紧要,甚至用桌子、椅子和啤酒杯去代替点、线、面也未尝不可,只要它们满足结合关系、顺序关系、合同关系,具备有相容性、独立性和完备性,就能够构成一门几何学。 体系的严谨性是数学的另一个显著特征。数学思维的正确性表现在逻辑的严谨性上。早在2000多年前,数学家就从几个最基本的结论出发,运用逻辑推理的方法,将丰富的几何学知识整理成一门严密系统的理论,它像一根精美的逻辑链条,每一个环节都衔接得丝丝入扣。所以,数学一直被誉为是“精确科学的典范”。 广泛的应用性也是数学的一个显著特征。宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,生物之谜,日用之繁,无处不用数学。20世纪里,随着应用数学分支的大量涌现,数学已经渗透到几乎所有的科学部门。不仅物理学、化学等学科仍在广泛地享用数学的成果,连过去很少使用数学的生物学、语言学、历史学等等,也与数学结合形成了内容丰富的生物数学、数理经济学、数学心理学、数理语言学、数学历史学等边缘学科。 各门科学的“数学化”,是现代科学发展的一大趋势。 你参考看看。
一、数形结合的思想方法 数与形是数学教学研究对象的两个侧面,把数量关系和空间形式结合起来去分析问题、解决问题,就是数形结合思想。“数形结合”可以借助简单的图形、符号和文字所作的示意图,促进学生形象思维和抽象思维的协调发展,沟通数学知识之间的联系,从复杂的数量关系中凸显最本质的特征。它是小学数学教材编排的重要原则,也是小学数学教材的一个重要特点,更是解决问题时常用的方法。 例如,我们常用画线段图的方法来解答应用题,这是用图形来代替数量关系的一种方法。我们又可以通过代数方法来研究几何图形的周长、面积、体积等,这些都体现了数形结合的思想。 二、集合的思想方法 把一组对象放在一起,作为讨论的范围,这是人类早期就有的思想方法,继而把一定程度抽象了的思维对象,如数学上的点、数、式放在一起作为研究对象,这种思想就是集合思想。集合思想作为一种思想,在小学数学中就有所体现。在小学数学中,集合概念是通过画集合图的办法来渗透的。 如用圆圈图(韦恩图)向学生直观的渗透集合概念。让他们感知圈内的物体具有某种共同的属性,可以看作一个整体,这个整体就是一个集合。利用图形间的关系则可向学生渗透集合之间的关系,如长方形集合包含正方形集合,平行四边形集合包含长方形集合,四边形集合又包含平行四边行集合等。 三、对应的思想方法 对应是人的思维对两个集合间问题联系的把握,是现代数学的一个最基本的概念。小学数学教学中主要利用虚线、实线、箭头、计数器等图形将元素与元素、实物与实物、数与算式、量与量联系起来,渗透对应思想。 如人教版一年级上册教材中,分别将小兔和砖头、小猪和木头、小白兔和萝卜、苹果和梨一一对应后,进行多少的比较学习,向学生渗透了事物间的对应关系,为学生解决问题提供了思想方法。 四、函数的思想方法 恩格斯说:“数学中的转折点是笛卡儿的变数。有了变数,运动进入了数学,有了变数,辩证法进入了数学,有了变数,微分和积分也就立刻成为必要的了。”我们知道,运动、变化是客观事物的本质属性。函数思想的可贵之处正在于它是运动、变化的观点去反映客观事物数量间的相互联系和内在规律的。学生对函数概念的理解有一个过程。在小学数学教学中,教师在处理一些问题时就要做到心中有函数思想,注意渗透函数思想。 函数思想在人教版一年级上册教材中就有渗透。如让学生观察《20以内进位加法表》,发现加数的变化引起的和的变化的规律等,都较好的渗透了函数的思想,其目的都在于帮助学生形成初步的函数概念。 五、极限的思想方法 极限的思想方法是人们从有限中认识无限,从近似中认识精确,从量变中认识质变的一种数学思想方法,它是事物转化的重要环节,了解它有重要意义。 现行小学教材中有许多处注意了极限思想的渗透。在“自然数”、“奇数”、“偶数”这些概念教学时,教师可让学生体会自然数是数不完的,奇数、偶数的个数有无限多个,让学生初步体会“无限”思想;在循环小数这一部分内容中,1÷3=333…是一循环小数,它的小数点后面的数字是写不完的,是无限的;在直线、射线、平行线的教学时,可让学生体会线的两端是可以无限延长的。 六、化归的思想方法 化归是解决数学问题常用的思想方法。化归,是指将有待解决或未解决的的问题,通过转化过程,归结为一类已经解决或较易解决的问题中去,以求得解决。客观事物是不断发展变化的,事物之间的相互联系和转化,是现实世界的普遍规律。数学中充满了矛盾,如已知和未知、复杂和简单、熟悉和陌生、困难和容易等,实现这些矛盾的转化,化未知为已知,化复杂为简单,化陌生为熟悉,化困难为容易,都是化归的思想实质。任何数学问题的解决过程,都是一个未知向已知转化的过程,是一个等价转化的过程。化归是基本而典型的数学思想。我们实施教学时,也是经常用到它,如化生为熟、化难为易、化繁为简、化曲为直等。 如:小数除法通过“商不变性质”化归为除数是整数的除法;异分母分数加减法化归为同分母分数加减法;异分母分数比较大小通过“通分”化归为同分母分数比较大小等;在教学平面图形求积公式中,就以化归思想、转化思想等为理论武器,实现长方形、正方形、平行四边形、三角形、梯形和圆形的面积计算公式间的同化和顺应,从而构建和完善了学生的认知结构。 七、归纳的思想方法 在研究一般性性问题之前,先研究几个简单的、个别的、特殊的情况,从而归纳出一般的规律和性质,这种从特殊到一般的思维方式称为归纳思想。数学知识的发生过程就是归纳思想的应用过程。在解决数学问题时运用归纳思想,既可认由此发现给定问题的解题规律,又能在实践的基础上发现新的客观规律,提出新的原理或命题。因此,归纳是探索问题、发现数学定理或公式的重要思想方法,也是思维过程中的一次飞跃。 如:在教学“三角形内角和”时,先由直角三角形、等边三角形算出其内角和度数,再用猜测、操作、验证等方法推导一般三角形的内角和,最后归纳得出所有三角形的内角和为180度。这就运用归纳的思想方法。 八、符号化的思想方法 数学发展到今天,已成为一个符号化的世界。符号就是数学存在的具体化身。英国著名数学家罗素说过:“什么是数学?数学就是符号加逻辑。”数学离不开符号,数学处处要用到符号。怀特海曾说:“只要细细分析,即可发现符号化给数学理论的表述和论证带来的极大方便,甚至是必不可少的。”数学符号除了用来表述外,它也有助于思维的发展。如果说数学是思维的体操,那么,数学符号的组合谱成了“体操进行曲”。现行小学数学教材十分注意符号化思想的渗透。 人教版教材从一年级就开始用“□”或“()”代替变量x,让学生在其中填数。例如:1+2=□,6+()=8,7=□+□+□+□+□+□+□;再如:学校有7个球,又买来4个。现在有多少个?要学生填出□○□=□(个)。 符号化思想在小学数学内容中随处可见,教师要有意识地进行渗透。数学符号是抽象的结晶与基础,如果不了解其含义与功能,它如同“天书”一样令人望而生畏。因此,教师在教学中要注意学生的可接受性。 九、统计的思想方法 在生产、生活和科学研究时,人们通常需要有目的地调查和分析一些问题,就要把收集到的一些原始数据加以归类整理,从而推理研究对象的整体特征,这就是统计的思想和方法。例如,求平均数是一种理想化的统计方法。我们要比较两个班的学习情况,以班级学生的平均数作为该班成绩的标志是有一定说服力的,这是一种最常用、最简单方便的统计方法
数学的思想方法及其应用论文
摘 要 小学数学教育旨在让学生掌握和理解基本的数学知识,掌握正确的数学思想和应用方法,从而开拓数学学习的思维模式,提高学习能力。数学思想是一种文化,是数学教育的核心思想。作为数学教育工作者,对于数学思想在小学数学教育教学中的实践应用做出以下几点分析。关键词 数学思想;小学;教学;浅析数学知识广泛存在于人们的生产和生活当中。小学数学知识初级简单,却离不开数学思想方法的应用。小学数学思想方法有很多种。能够用不同的方法去解决数学问题,对于培养学生的数学基础,提高学习能力有很大的帮助。一、数学思想方法的课堂应用状况许多从事小学数学教育的老师,虽然意识到了数学思想方法在教学过程中应用的重要性,但是实际应用起来往往概念模糊,不够到位。大部分人依赖教材,缺乏变通,没有将数学思想方法融汇到知识当中,影响了数学知识的有效传授。学生对数学理论与内容的本质没有深刻体会,对于知识也不能全部吸收,无法付诸实践准确解决数学问题。运用正确的数学思想方法对学生进行教育,使其能够理解并且运用,需要老师持之以恒的教育影响。这是一个缓慢的渗透过程,也是对于数学教学质量的有效提高过程。二、数学思想方法课堂应用的分析研究(一)分类思想方法在数学教学中的应用数学的分类思想方法体现在对数学对象的分类及其分类标准。例如人教版四年级《三角形的分类》一课,三角形按角分让学生认识直角三角形、锐角三角形、钝角三角形。三角形按边分让学生认识等腰三角形和等边三角形的各个部分,以及等腰三角形两底角关系和等边三角形的三个内角的关系。通过分类的数学思想方法,使得学生经过观察、操作、比较、概括,体会每一类三角形角的特点和边的特点。不同的分类标准有不同的分类结果,从而产生新的概念。(二)假设思想方法在数学教学中的应用假设是先对题目中的已知条件或问题做出某种假设,然后按照题中的已知条件进行推算,根据数量出现的矛盾,加以适当调整,最后找到正确答案的一种思想方法。比如,在人教版小学五年级方程式的教学当中,老师通过等式保持不变的规律来教学生解方程。教学案例:一个盒子里的皮球和外面的皮球加起来一共有九个,求盒子里有几个皮球。那么用假设法,假设盒子里有X个皮球,得出方程式X+3=9。这里同时也用到了符号化思想方法,即用X作为符号化的语言来推导演算。那么利用等式保持不变的等量关系求方程式的解,方程两边同时减去一个3,左右两边仍然相等,得出:X+3-3=9-3。则最后算出答案X=6。假设思想是一种有意义的想象思维,掌握之后可以使要解决的问题更形象、具体,从而丰富解题思路。同时小小的字母表示数,以符号的浓缩形式表达了大量的信息,如定律、公式等。(三)统计思想方法在数学教学中的应用小学数学统计表是一些基本的统计方法,求平均数应用题是体现数据处理的思想方法。例如,人教版小学六年级教材《扇形统计图》的教学中,老师给出一组数据,比如,课外活动中不同的运动项目,分别参加的人数不同,占全班的百分比也不同。乒乓球12人占30%;足球8人占20%;跳绳5人5%;踢毽子6人15%;其他9人5%;可以看出如果用条形统计图的话,并不能直观地表示出百分比。老师在黑板上画出扇形统计图,告诉学生用扇形统计图的整个圆表示全班人数,也就是单位“1”,圆内大小不同的扇形表示百分比,引导学生通过直观的图标,思考百分比是怎么算出来的?即各项运动的人数除以全班人数,所有百分比的和是100%。最后总结扇形统计图的特点:(1)整个圆代表总数量,扇形代表各部分数量。(2)从扇形的大小可以看出各部分数量占百分比的大小。(3)圆和扇形关系表示出了总数量与部分数量的关系。教师应将统计思想方法应用到数学教学当中,教会学生在生活中有很多问题可以用统计法来解决,并且能够运用各种统计方法来解决生活中的问题。(四)类比思想方法在数学教学中的应用类比思想方法是依据两类数学对象的相似性,由可能已知的一类数学对象的性质迁移到另一类数学对象的思想。例如人教版小学四年级教材《加法交换律》中例题:李叔叔准备骑车旅行一个星期,今天上午骑了40千米,下午骑了56千米。一共是多少千米?让学生用加法交换的方式列式,得出公式a+b=b+a。总结规律:两个加数交换位置,和不变。这就是数学类比思想的教学应用。另外类比思想在乘法交换律、长方形的面积公式、平行四边形面积公式和三角形面积公式的教学中都有应用。类比思想不仅使得学生们对于数学课本知识更加容易理解,而且让枯燥的数学公式在记忆上更加容易和方便。小学数学思想在数学教育教学中广泛应用,占有非常重要的地位。除了今天的几项实践研究外,还有很多思想方法,比较思想方法、转化思想方法、集合思想方法等等很多教学形式。为了跟上不断改革的小学教育教学发展的节奏,让学生们能够获得更多的数学思想方法,掌握数学知识,作为教育工作者应该在不断地教学实践中研究总结。为学生持续的学习和发展奠定基础,从而有效提高小学数学教育教学质量。
数学小论文一 关于“0” 0,可以说是人类最早接触的数了。我们祖先开始只认识没有和有,其中的没有便是0了,那么0是不是没有呢?记得小学里老师曾经说过“任何数减去它本身即等于0,0就表示没有数量。”这样说显然是不正确的。我们都知道,温度计上的0摄氏度表示水的冰点(即一个标准大气压下的冰水混合物的温度),其中的0便是水的固态和液态的区分点。而且在汉字里,0作为零表示的意思就更多了,如:1)零碎;小数目的。2)不够一定单位的数量……至此,我们知道了“没有数量是0,但0不仅仅表示没有数量,还表示固态和液态水的区分点等等。” “任何数除以0即为没有意义。”这是小学至中学老师仍在说的一句关于0的“定论”,当时的除法(小学时)就是将一份分成若干份,求每份有多少。一个整体无法分成0份,即“没有意义”。后来我才了解到a/0中的0可以表示以零为极限的变量(一个变量在变化过程中其绝对值永远小于任意小的已定正数),应等于无穷大(一个变量在变化过程中其绝对值永远大于任意大的已定正数)。从中得到关于0的又一个定理“以零为极限的变量,叫做无穷小”。 “105、203房间、2003年”中,虽都有0的出现,粗“看”差不多;彼此意思却不同。105、2003年中的0指数的空位,不可删去。203房间中的0是分隔“楼(2)”与“房门号(3)”的(即表示二楼八号房),可删去。0还表示…… 爱因斯坦曾说:“要探究一个人或者一切生物存在的意义和目的,宏观上看来,我始终认为是荒唐的。”我想研究一切“存在”的数字,不如先了解0这个“不存在”的数,不至于成为爱因斯坦说的“荒唐”的人。作为一个中学生,我的能力毕竟是有限的,对0的认识还不够透彻,今后望(包括行动)能在“知识的海洋”中发现“我的新大陆”。 数学小论文二 各门科学的数学化 数学究竟是什么呢?我们说,数学是研究现实世界空间形式和数量关系的一门科学.它在现代生活和现代生产中的应用非常广泛,是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具. 同其他科学一样,数学有着它的过去、现在和未来.我们认识它的过去,就是为了了解它的现在和未来.近代数学的发展异常迅速,近30多年来,数学新的理论已经超过了18、19世纪的理论的总和.预计未来的数学成就每“翻一番”要不了10年.所以在认识了数学的过去以后,大致领略一下数学的现在和未来,是很有好处的. 现代数学发展的一个明显趋势,就是各门科学都在经历着数学化的过程. 例如物理学,人们早就知道它与数学密不可分.在高等学校里,数学系的学生要学普通物理,物理系的学生要学高等数学,这也是尽人皆知的事实了. 又如化学,要用数学来定量研究化学反应.把参加反应的物质的浓度、温度等作为变量,用方程表示它们的变化规律,通过方程的“稳定解”来研究化学反应.这里不仅要应用基础数学,而且要应用“前沿上的”、“发展中的”数学. 再如生物学方面,要研究心脏跳动、血液循环、脉搏等周期性的运动.这种运动可以用方程组表示出来,通过寻求方程组的“周期解”,研究这种解的出现和保持,来掌握上述生物界的现象.这说明近年来生物学已经从定性研究发展到定量研究,也是要应用“发展中的”数学.这使得生物学获得了重大的成就. 谈到人口学,只用加减乘除是不够的.我们谈到人口增长,常说每年出生率多少,死亡率多少,那么是否从出生率减去死亡率,就是每年的人口增长率呢?不是的.事实上,人是不断地出生的,出生的多少又跟原来的基数有关系;死亡也是这样.这种情况在现代数学中叫做“动态”的,它不能只用简单的加减乘除来处理,而要用复杂的“微分方程”来描述.研究这样的问题,离不开方程、数据、函数曲线、计算机等,最后才能说清楚每家只生一个孩子如何,只生两个孩子又如何等等. 还有水利方面,要考虑海上风暴、水源污染、港口设计等,也是用方程描述这些问题再把数据放进计算机,求出它们的解来,然后与实际观察的结果对比验证,进而为实际服务.这里要用到很高深的数学. 谈到考试,同学们往往认为这是用来检查学生的学习质量的.其实考试手段(口试、笔试等等)以及试卷本身也是有质量高低之分的.现代的教育统计学、教育测量学,就是通过效度、难度、区分度、信度等数量指标来检测考试的质量.只有质量合格的考试才能有效地检测学生的学习质量. 至于文艺、体育,也无一不用到数学.我们从中央电视台的文艺大奖赛节目中看到,给一位演员计分时,往往先“去掉一个最高分”,再“去掉一个最低分”.然后就剩下的分数计算平均分,作为这位演员的得分.从统计学来说,“最高分”、“最低分”的可信度最低,因此把它们去掉.这一切都包含着数学道理. 我国著名的数学家关肇直先生说:“数学的发明创造有种种,我认为至少有三种:一种是解决了经典的难题,这是一种很了不起的工作;一种是提出新概念、新方法、新理论,其实在历史上起更大作用的、历史上著名的正是这种人;还有一种就是把原来的理论用在崭新的领域,这是从应用的角度有一个很大的发明创造.”我们在这里所说的,正是第三种发明创造.“这里繁花似锦,美不胜收,把数学和其他各门科学发展成综合科学的前程无限灿烂.” 正如华罗庚先生在1959年5月所说的,近100年来,数学发展突飞猛进,我们可以毫不夸张地用“宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之变、生物之谜、日用之繁等各个方面,无处不有数学”来概括数学的广泛应用.可以预见,科学越进步,应用数学的范围也就越大.一切科学研究在原则上都可以用数学来解决有关的问题.可以断言:只有现在还不会应用数学的部门,却绝对找不到原则上不能应用数学的领域. 数学小论文三 数学是什么 什么是数学?有人说:“数学,不就是数的学问吗?” 这样的说法可不对。因为数学不光研究“数”,也研究“形”,大家都很熟悉的三角形、正方形,也都是数学研究的对象。 历史上,关于什么是数学的说法更是五花八门。有人说,数学就是关联;也有人说,数学就是逻辑,“逻辑是数学的青年时代,数学是逻辑的壮年时代。” 那么,究竟什么是数学呢? 伟大的革命导师恩格斯,站在辩证唯物主义的理论高度,通过深刻分析数学的起源和本质,精辟地作出了一系列科学的论断。恩格斯指出:“数学是数量的科学”,“纯数学的对象是现实世界的空间形式和数量关系”。根据恩格斯的观点,较确切的说法就是:数学——研究现实世界的数量关系和空间形式的科学。 数学可以分成两大类,一类叫纯粹数学,一类叫应用 数学。 纯粹数学也叫基础数学,专门研究数学本身的内部规律。中小学课本里介绍的代数、几何、微积分、概率论知识,都属于纯粹数学。纯粹数学的一个显著特点,就是暂时撇开具体内容,以纯粹形式研究事物的数量关系和空间形式。例如研究梯形的面积计算公式,至于它是梯形稻田的面积,还是梯形机械零件的面积,都无关紧要,大家关心的只是蕴含在这种几何图形中的数量关系。 应用数学则是一个庞大的系统,有人说,它是我们的全部知识中,凡是能用数学语言来表示的那一部分。应用数学着限于说明自然现象,解决实际问题,是纯粹数学与科学技术之间的桥梁。大家常说现在是信息社会,专门研究信息的“信息论”,就是应用数学中一门重要的分支学科, 数学有3个最显著的特征。 高度的抽象性是数学的显著特征之一。数学理论都算有非常抽象的形式,这种抽象是经过一系列的阶段形成的,所以大大超过了自然科学中的一般抽象,而且不仅概念是抽象的,连数学方法本身也是抽象的。例如,物理学家可以通过实验来证明自己的理论,而数学家则不能用实验的方法来证明定理,非得用逻辑推理和计算不可。现在,连数学中过去被认为是比较“直观”的几何学,也在朝着抽象的方向发展。根据公理化思想,几何图形不再是必须知道的内容,它是圆的也好,方的也好,都无关紧要,甚至用桌子、椅子和啤酒杯去代替点、线、面也未尝不可,只要它们满足结合关系、顺序关系、合同关系,具备有相容性、独立性和完备性,就能够构成一门几何学。 体系的严谨性是数学的另一个显著特征。数学思维的正确性表现在逻辑的严谨性上。早在2000多年前,数学家就从几个最基本的结论出发,运用逻辑推理的方法,将丰富的几何学知识整理成一门严密系统的理论,它像一根精美的逻辑链条,每一个环节都衔接得丝丝入扣。所以,数学一直被誉为是“精确科学的典范”。 广泛的应用性也是数学的一个显著特征。宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,生物之谜,日用之繁,无处不用数学。20世纪里,随着应用数学分支的大量涌现,数学已经渗透到几乎所有的科学部门。不仅物理学、化学等学科仍在广泛地享用数学的成果,连过去很少使用数学的生物学、语言学、历史学等等,也与数学结合形成了内容丰富的生物数学、数理经济学、数学心理学、数理语言学、数学历史学等边缘学科。 各门科学的“数学化”,是现代科学发展的一大趋势。 你参考看看。
心理学告诉我们,解决问题包括发现问题、分析问题、提出假设方案和检验假设方案四个相互联系的阶段。小学生的解题过程,与解决问题的过程很相似,又稍有不同:条件、问题是现成的。较多的题可以凭着学过的知识与技能,按教材提供的方法、步骤直接解答出来,由于一举成功,“提出假设方案”与“检验假设方案”两个阶段几乎揉合一块。但也有部分数量关系或空间关系比较复杂、隐蔽的问题,没有现成的解答方案,解这类题,经历“提出假设方案”和“检验假设方案”两个阶段比较明显。这里,预先提出的仅仅是“假设”的方案,不一 定是切实可行的,需要在解题的思考过程中不断地与条件、问题相对照,不断地修正或推翻原假设,提出新的假设,直至问题的解决。也就是说,解这类题往往需要经历“试探碰壁→返回又试→又碰壁→再试……→试探成功”的过程。笔者调查发现,目前有相当部分的小学高年级学生在解题中还没有学会“试探”。容易的题就凭“经验”一解了之,当解题遇到困难时,或者因为缺乏试探的心理准备,把问题搁置一旁;或者因为缺乏试探的策略,面对问题而百思不解;或者因为缺乏不懈的试探精神,使解题半途而废。要改变这种状况,关键是:教师做出试探示范,教给具体的试探策略,鼓励学生自行试探。在某些例题的教学中,在某些稍难题的练前指导、练后评讲时,教师可以故意模拟各种发生率高的错误思路、行不通的方法,沿着这种思路、方法试探下去,最终发现此路不通。这时要教育学生不能泄气,应冷静地回过头来,再从整体上审视条件与问题,重组眼前的信息和记忆中存储的信息,挖掘它们之间的潜在关系,调整思路或方法,重新试探。在试探的示范中,特别要针对具体问题,教学生如何发现“此路不通”,如何再进行条件、问题的分析综合,发现它们之间新的联系。例如除法试商,本来就有个“试”字,试探过程十分明显。在教学试商时,要突出“初商→试不准→调商→定商”的试探过程。新教材就很注重“试”的过程,例题与习题中均出现试不准的情况,启发学生根据初商与除数的积的情况,逐渐调准。我们应领会新教材的编写意图,通过浅显事例(如137个糖果平均分给16个同学,137÷16),作出试商示范。首先突出两种情况可以判断试的商不准:(1)余数大于除数,说明商大校(如果商6,每人分6个糖果,才分掉96个,还剩41个,每人还可以再分2个,说明商6太校)(2)商与除数的积大于被除数,说明商太大。(如果商9,每人分9个糖果,要分掉144个,而实际只有137个,缺少7个,每人不够分9个,商9太大。)其次,让学生悟出调商的原则:商大了要调小,商小了要调大,调大调小的幅度,要看初商与除数的积同被除数比相差多少(剩下的糖果越多或缺少的糖果越多,调的幅度就越大)。思考稍难的应用题,经常需要运用分析(从问题推向条件)、综合(从条件推向问题)相结合的策略。要经历“初定‘中间问题’→这个中间问题从条件无法推出或者对求问题无用→更换中间问题→找准中间问题,确定解题分几步,每步求什么”的试探过程。像应用题“一个化肥厂原计划5天完成一项任务,由于每天多生产化肥3.6吨,结果3天就完成任务。原计划每天生产化肥多少吨?”教师应做出解题的试探示范:先用分析法,要求“原计划每天生产化肥多少吨”,往往习惯于寻找“原计划生产的总吨数”与“原计划生产的天数”这两个“需求”的中间问题;再从条件推向问题,“原计划生产的总吨数”显然是无法预先求出的。于是,条件与问题无法“接轨”。“需求”与“可求”的矛盾,说明刚才的试探是失败的。此时,应该再回到题目的整体,发现条件与条件、条件与问题的新的联系:(1)同一项任务,原计划用5天完成,而实际只用3天,少用了(5-3)天;(2)实际每天比原计划多生产3.6吨,实际生产的3天里,一共多生产(3.6X3)吨;(3)思索(1)、(2)的因果关系,为什么实际能比原计划少用2天?正因为实际3天里,除了完成原计划里3天的产量外,还多生产了(3.6x3)吨,所以这(3.6x3)吨顶替了原计划里2天的产量。这样,可以把实际3天多生产的吨数转化为原计划里2天的产量,原计划里的2天与相对应的产量(10.8吨)的关系显现了,问题便可求了。至此,条件与问题“接轨”,“需求”与“可求”吻合,试探获得成功。
数学的思想方法及其应用论文题目
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可以的啊,写关于数学教学的都可以的。其实要是想好写一点的话,还是写数学教学方法方面的吧,比如写怎么提高数学教学效率啦,提高教学效率的主要方法啦,等等的,都很好的。也可以写一些数学思想的应用啊,比如化归思想等等啦。希望可以帮到楼主哎。
一,关于开设《大学数学》课程的思考 数学教研室 卢介景 [摘要] 二十世纪八十年代初期,我国卫生部开始把高等数学列为医学类各专业的必修课程。几乎同时,世界开始进入“数学技术”的新时代。去年国家教育部高教司组织了一次重要会议,研讨“数学教育在大学教育中的作用”,建议开设“大学数学”课程。医学院校面对新的挑战、新的要求,当有新的认识、新的行动。本文综合简介有关“数学技术”和“大学数学”的重要资料,结合我校实际提出一些教改建议。此文也献给即将到来的“国际数学”年——2000年。 [关键词] 数学技术 大学数学 教学改革 一.“数学技术”的新挑战 1984年1月25日,在美国数学会(AMS)和美国数学协议(MAA)联合年会上,美国总统尼克松的科学顾问David说:“……,对数学研究的低水平的资助,只能出自对数学带来的好处的完全不适当的估价。显然,很少的人认识到如今被如此称颂的‘高技术’本质上是数学技术。”此后,“‘高技术’本质上是数学技术”的说法在学术界,特别是在数学界广为流传。例如,在欧洲工业数学联合会的宗旨中,就引述了David的这句话。 1989年8月18日,在中国数学会召开的数学教育与科研座谈会上,钱学森教授指出:“……,这是数学技术,即怎样给出一个方法,能使科学的理论通过电子计算机解答具体的科学技术问题。”“……,数学的发展关系到整个科学技术的发展,而科学技术是第一生产力;所以数学的发展是一件国家大事。” 五十年前,数学虽然也直接为工程技术提供一些工具,但基本方式是间接的:先促进其他科学的发展,再由这些科学提供工程原理和设计的基础。“高技术”的出现,把我们的社会推进到了数学工程技术的时代。数学与工程技术之间,在更广阔的范围内和更深刻的程度上,以新的方式直接地相互作用着,极大地推动了数学和工程科学的发展。数学从后台走向前台。 数学技术的例子是很多的。例如,代数与密码技术;Radon与CT(计算机层析)技术;大规模线性规划求解技术在经济、管理中的应用;与保险有关的精算学软件;期货、期权交易中的期权定价软件;信息提取与处理软件;小波技术在信息科学中的应用;穿甲弹的计算仿真技术;并行计算技术在气象和工程中的应用;等等。 创建于1964年的美国工程院,过去是不选数学家为院士的。但是,在1997年选出的85位院士中,有3位数学家;在1998年选出的84位院士中,又有3位数学家。这从一个方面说明了时代对“数学技术”的认可。 鉴于数学科学在21世纪所具有的关键的重要性,即将到来的公元2000年,被联合国定为“国际数学年”。在今后两千年内,在人类思想领域里,具有压倒性的新情况,将是数学地理解问题占统治地位。 “数学技术”对我国大学数学教育提出了新的挑战。 二.“大学数学”的新要求 1998年10月,教育部高教司在北京组织了一个重要会议,研讨“数学教育在大学教育中的作用”。在一些重要问题上,教育部领导、专家与第一线数学教师取得了广泛的共识。 在面临21世纪数学思想和方法对世界经济和技术发展起着越来越重要作用的形势下,必须明确:数学是培养和造就各类高层次专门人才的共同基础。对非数学类专业的学生,大学数学基础课的作用至少有以下三个方面。 首先,它是学生掌握数学工具的主要课程。目前的主要问题是,对“工具性”的理解过窄,甚至把数学基础课看成只是为专业课程服务的工具。历史的经验告诫我们,这将导致学生基础薄弱、视野狭窄、后劲不足、创新乏力,十分不利于面向21世纪人才的培养。 其次,它是学生培养理性思维的重要载体。从本质上讲,数学研究的是各种抽象的“数”和“形”的模式结构,运用的主要是逻辑、思辩和推理等理性思维方法。这种理性思维的训练,是其他学科难以替代的。这对大学生全面素质的提高、分析能力的加强、创新意识的启迪都是至关重要的。 再次,它是学生接受美感熏陶的一种途径。数学是美学四大中心建构(史诗、音乐、造形和数学)之一。数学为之努力的目标:将杂乱整理为有序,使经验升华为规律,寻求各种运动的简洁统一的数学表达等,都是数学美的表现,也是人类对美感的追求。 对大学数学教育改革,要转变教育观念,用正确的教育思想指导改革的实践。要以数学统一性的观点,从全面素质教育的高度,来设计数学基础课程的体系。把微积分、代数、几何以及随机数学作为大学非数学专业的四门必修基础课程,并把这一序列课程统称为《大学数学》。 根据数学教学自身的特点以及长期实践的经验,对大学数学的课堂教学学时,应保障其基本稳定。对一般理工和财经管理类专业,学时不应少于300,其中少数对数学要求较低的学校和专业,也不应少于240;对农林类各专业,不应少于200;医科类力争不低于140;文科类争取达到140。数学教学的安排不能过于集中,最好不少于两个学期。 要充分认识数学教改的艰巨性。大力加强教学方法改革的研究和实验。努力加强数学教学中的实践环节。 指导思想应求基本一致,具体做法则要因校制宜、百花齐放、突出特色。要办出特色,必须重视基础。 三强化基础的新建议 近三十多年来,数学方法在医药学研究中的应用日益广泛和深入。这标志医药科学已从定性分析进入到定量分析的发展阶段,正在经历“数学化”的进程。流行病学、诊断学、药理学、肿瘤学及临床研究中建立了一系列典型的数学模型。 当代医药学研究中常用的数学方法有:常微分方程、偏微分方程、概率论与数理统计、模糊数学、运筹学、正交设计、多元分析、计算方法、模式识别、数理逻辑、拓扑学、集合论、图论,等等。 联合国科教文组织八十年代的调查分析指出,目前科学研究工作有两个特点:一是所有各门学科的“数学化”,二是生物研究的突飞猛进。它们的结合推动医药科学日新月异。 我国卫生部从1982年开始把高等数学列为医学各专业的必修课程。我校即在医学各专业一年级上、下学期开设了高等数学考查课、线性代数和概率论选修(或考查)课。十八年来,这三门数学基础课的总学时从108增至144,又减至117。总的说来,领导、教师和学生对在医学院校开设这些数学基础课的认识是逐步提高的。但不必讳言,是不够重视的。 为了迎接国际“数学技术”时代的新挑战,为了适应国内开设《大学数学》的新要求,结合我校当前数学教学的实际情况,我们提出如下几条强化数学基础课的新建议。 一 保证必需的教学时数。近年来,由于实施“双休日”和新生军训,高等数学学时从72减为45(实际除去节假日通常只剩下40左右)。学时太少,只好砍掉空间解析几何、多元函数微积分等部分内容以及习题课,大大影响了学生从量和质上对高等数学的掌握。实际上,空间解析几何知识对学生理解人体的位置、三重积分对计算血流量都是重要的。一年级上学期高等数学的学时如果由周3增加到周5,则可达75;加上一年级下学期的线性代数和概率论的原72(周4,18周),就可保证实际上达到《大学数学》要求的140学时。 二 提高学生的重视程度。为了强调数学基础课的重要性,把原高等数学(增大空间解析几何部分的份量)、线性代数和概率论合并为《大学数学》课,140学时,考试课。 三 改善教学条件,提高教学质量。组织本校教师或几校教师合编《大学数学》教材(医学类专业,140学时适用)。化大班(6~7个小班)教学为中班(3~4个小班)教学。引进教学软件,逐步建立数学实验室。在高年级开设数学应用于医学的选修课或讲座,如计量诊断学、数理医药学、模糊医学决策,等等。 我们希望得到领导的支持。通过师生的共同努力,我校新世纪的大学生的数学素质将得到较大的提高。有了较扎实的数学基础,就能不断掌握新的数学方法,并自觉把数学技术用于医药科学的研究,以赶超世界医药科学的最高水平。
1、数学中的研究性学习2、数字危机4、高斯分布的启示5、a2+b2≧2ab的变形推广及应用6、网络优化7、泰勒公式及其应用9、数学选择题的利和弊10、浅谈计算机辅助数学教学11、论研究性学习12、浅谈发展数学思维的学习方法13、关于整系数多项式有理根的几个定理及求解方法14、数学教学中课堂提问的误区与对策16、浅谈数学教学中的“问题情境”17、市场经济中的蛛网模型19、数学课堂差异教学20、浅谈线性变换的对角化问题21、圆锥曲线的性质及推广应用22、经济问题中的概率统计模型及应用23、通过逻辑趣题学推理24、直觉思维的训练和培养25、用高等数学知识解初等数学题26、浅谈数学中的变形技巧27、浅谈平均值不等式的应用28、浅谈高中立体几何的入门学习29、数形结合思想30、关于连通性的两个习题31、从赌博和概率到抽奖陷阱中的数学32、情感在数学教学中的作用33、因材施教 因性施教34、关于抽象函数的若干问题35、创新教育背景下的数学教学36、实数基本理论的一些探讨37、论数学教学中的心理环境38、以数学教学为例谈谈课堂提问的设计原则39、不等式证明的若干方法40、试论数学中的美41、数学教育与美育42、数学问题情境的创设43、略谈创新思维44、随机变量列的收敛性及其相互关系45、数字新闻中数学应用46、微积分学的发展史47、利用几何知识求函数最值48、数学评价应用举例49、数学思维批判性50、让阅读走进数学课堂51、开放式数学教学52、浅谈中学数列中的探索性问题53、论数学史的教育价值54、思维与智慧的共享——从建构主义到讨论法教学55、微分方程组中的若干问题56、由“唯分是举”浅谈考试改革57、随机变量与可测函数58、二阶变系数齐次微分方程的求解问题59、一种函数方程的解法60、积分中值定理的再讨论1、浅谈菲波纳契数列的内涵和应用价值2、一道排列组合题的解法探讨及延伸3、整除与竞赛4、足彩优化5、向量的几件法宝在几何中的应用6、递推关系的应用8、小议问题情境的创设9、数学概念探索启发式教学10、柯西不等式的推广与应用11、关于几个特殊不等式的几种巧妙证法及其推广应用12、一道高考题的反思13、数学中的研究性学习15、数字危机16、数学中的化归方法17、高斯分布的启示18、 的变形推广及应用19、网络优化20、泰勒公式及其应用22、数学选择题的利和弊23、浅谈计算机辅助数学教学24、数学研究性学习25、谈发展数学思维的学习方法26、关于整系数多项式有理根的几个定理及求解方法27、数学教学中课堂提问的误区与对策29、浅谈数学教学中的“问题情境”30、市场经济中的蛛网模型32、数学课堂差异教学33、浅谈线性变换的对角化问题34、圆锥曲线的性质及推广应用35、经济问题中的概率统计模型及应用36、通过逻辑趣题学推理37、直觉思维的训练和培养38、用高等数学知识解初等数学题39、浅谈数学中的变形技巧40、浅谈平均值不等式的应用41、浅谈高中立体几何的入门学习42、数形结合思想43、关于连通性的两个习题44、从赌博和概率到抽奖陷阱中的数学45、情感在数学教学中的作用46、因材施教与因性施教47、关于抽象函数的若干问题48、创新教育背景下的数学教学49、实数基本理论的一些探讨50、论数学教学中的心理环境51、以数学教学为例谈谈课堂提问的设计原则52、不等式证明的若干方法53、试论数学中的美54、数学教育与美育55、数学问题情境的创设56、略谈创新思维57、随机变量列的收敛性及其相互关系58、数字新闻中的数学应用59、微积分学的发展史60、利用几何知识求函数最值61、数学评价应用举例62、数学思维批判性63、让阅读走进数学课堂64、开放式数学教学65、浅谈中学数列中的探索性问题66、论数学史的教育价值67、思维与智慧的共享——从建构主义到讨论法教学68、 方程组中的若干问题69、由“唯分是举”浅谈考试改革70、随机变量与可测函数71、二阶变系数齐次微分方程的求解问题72、一种函数方程的解法73、微分中值定理的再讨论74、学生数学学习的障碍研究;76、数学中的美;77、数学的和谐和统一----谈论数学中的美;78、推测和猜想在数学中的应用;79、款买房问题的决策;80、线性回归在经济中的应用;81、数学规划在管理中的应用;82、初等数学解题策略;83、浅谈数学CAI中的不足与对策;84、数学创新教育的课堂设计;86、关于培养和提高中学生数学学习能力的探究;87、运用多媒体培养学生88、高等数学课件的开发89、 广告效益预测模型;90、最短路网络;91、计算机自动逻辑推理能力在数学教学中的应用;93、最优增长模型94、学生数学素养的培养初探96、 城市道路交通发展规划数学模型;97、函数逼近98、数的进制问题99、无穷维矩阵与序列Bannch空间的关系100、 多媒体课件教学设计----若干中小学数学教学案例101、一维,二维空间到欧氏空间102、初中数学新课程数与代数学习策略研究103、初中数学新课程统计与概率学习策略研105、数列运算的顺序交换及条件106、歇定理的推广和应用107、解析函数的各种等价条件及其应用108、特征函数在概率论中的应用109、数学史与中学教育110、让生活走进数学,数学方法的应用将数学应用于生活——谈xx111、数学竟赛中的数论问题112、新旧教材的对比与研究114、随机变量分布规律的求法115、简述概率论与数理统计的思想方法及其应用116、无穷大量存在的意义118、例谈培养数学思维的深刻性120、从坐标系到向量空间的基121 谈谈反证法122、一致连续性的判断定理及性质123、课堂提问和思维能力的培养125、函数及其在证明不等式中的应用126、极值的讨论及其应用127、正难则反,从反面来考虑问题128、实数的构造,完备性及它们的应用129、数学创新思维的训练 130、简述期望的性质及其作用131、简述概率论与数理统计的思想和方法132、穷乘积133、递推式求数列的通项及和134、划归思想在数学中的应用135、凸函数的定义性质及应用136、行列式的计算方法137、可行解的表式定理的证明140、充分挖掘例题的数学价值和智力开发功能141、数学思想方法的一支奇葩-----数学猜想初探142、关于实变函数中叶果罗夫定理的鲁津定理的证明143、于黎曼积分的定义144、微分方程的历史发展145、概率论发展史及其简单应用147、数学教学中使用多媒体的几点思考148、矩阵特征值的计算方法初探149、数形结合思想及其应用150、关于上、下确界,上、下极限的定义,性质及应用 151、复均方可积随机变量空间的讨论155、欧几里得第五公设产生背景及其对数学发展影响160、函数性质的应用163、中数学新课程空间与图形学习策略与研究167、函数的凸性及其在不等式中的应用171、数学归纳法教学探究174、关于全概率公式及其应用的研究176、变量代换法与常微分方程的求解188、不等式解法大观189、谈谈“ 隐函数 ”190、有限维矩阵的范数计算与估计191、数学奥赛中数论问题的解题方法研究193、微分方程积分因子的研究195、关于泰勒公式196、解析函数的孤立奇点的分类及其判断方法197、最大模原理的推广及其应用198、π的奥秘——从圆周率到统计199、对现代信息技术辅助数学及其发展的几点思考200、无理数e的发现及其应用202、闭区间套定理的推广和应用203、函数的上下极限及其应用205、关于多值函数的解析理论探讨208、比较函数法在常微分方程中的应用209、数学分析的直观与严密303、求随机函数的分布函数和分布密度的方法304、条件期望的性质及其应用308、凸函数的等价命题及其应用310、有界变差函数的定义及其性质311、初等函数的极值
数学方法论结课论文
大千世界,无奇不有,在我们数学王国里也有许多有趣的事情。比如,在我现在的第九册的练习册中,有一题思考题是这样说的:“一辆客车从东城开向西城,每小时行45千米,行了5小时后停下,这时刚好离东西两城的中点18千米,东西两城相距多少千米?王星与小英在解上面这道题时,计算的方法与结果都不一样。王星算出的千米数比小英算出的千米数少,但是许老师却说两人的结果都对。这是为什么呢?你想出来了没有?你也列式算一下他们两人的计算结果。”其实,这道题我们可以很快速地做出一种方法,就是:45×5=5(千米),5+18=5(千米),5×2=261(千米),但仔细推敲看一下,就觉得不对劲。其实,在这里我们忽略了一个非常重要的条件,就是“这时刚好离东西城的中点18千米”这个条件中所说的“离”字,没说是还没到中点,还是超过了中点。如果是没到中点离中点18千米的话,列式就是前面的那一种,如果是超过中点18千米的话,列式应该就是45×5=5(千米),5-18=5(千米),5×2=189(千米)。所以正确答案应该是:45×5=5(千米),5+18=5(千米),5×2=261(千米)和45×5=5(千米),5-18=5(千米),5×2=189(千米)。两个答案,也就是说王星的答案加上小英的答案才是全面的。
在日常学习中,往往有许多数学题目的答案是多个的,容易在练习或考试中被忽略,这就需要我们认真审题,唤醒生活经验,仔细推敲,全面正确理解题意。否则就容易忽略了另外的答案,犯以偏概全的错误。
、善于发现问题和提出问题2、善于反思与反求