史思紅,黃曉芬
(海南師范大學數學與統(tǒng)計學院,海南???571158)
高等代數是數學系的一門基礎課程,一般是在大學一年級就開設此課程,其主要任務是使學生獲得學習數學的一些基本方法,訓練邏輯思維能力,掌握多項式理論、線性代數等方面的系統(tǒng)知識。與其他課程相比,高等代數這門課程概念抽象,內容繁多,證明復雜,習題難做。因此,對教師而言,本課程的教學是一件具有挑戰(zhàn)性的事情,在教學過程中需要結合學生的具體情況選擇合適的教材,不斷地調整教學方法,正所謂因材施教。而對于基礎教育比較落后的西南地區(qū),長期以來由于師資力量的薄弱,教育經費的短缺,教育理念的迷失,教學管理的松懈,導致基礎教育的根基脆弱不堪,因而我們更應探求最合適的教學方法。然而,萬丈高樓從地起,薄弱的基礎教育致使學生的知識結構不穩(wěn),這嚴重制約了高等教育的發(fā)展,尤其是作為基礎學科的數學學科。本文以高等代數教學為例,闡述了西南地區(qū)大學數學教育應以提高數學興趣為先,培養(yǎng)數學思想為主,傳授數學知識為重,鍛煉數學技能為輔的教學理念和方法。
在我國的西南部,如海南、云南、西藏等地,有不少邊遠的山村和交界處,這些地方交通不便,信息閉塞,經濟落后。人們關心最多的是生計問題,而非教育。且這些地區(qū)聚集著大量的少數名族,由于歷史原因和民族間的文化差異,少數民族的教育水平比較落后。近年年,政府盡管注意到了這些問題,但是問題的完全解決還需要很長一段時間。如此同時,在西南部的重點城市里,如昆明、??诘鹊兀罅康耐鈦砣丝诘挠咳?,各種教育觀念的交匯,迷信與科學間游走,傳統(tǒng)與時尚的碰撞,導致了一些畸形的教育方式,各所學校竭盡所能地壓榨學生的時間,另外家長也會想盡辦法給學生請家教,如此種種,厭學情緒彌漫在校園中。當學生們進入大學校園時,他們所有的壓力都不復存在了,剩下的只是無限制的放松。而面對抽象的數學課、困難的習題、快節(jié)奏的進度,學生們無法適從,不少學生選擇逃避,遲到、曠課現象嚴重。因此,提高學生學習數學的興趣,澆灌他們的學習熱情是相當重要的事情。在教學過程中,不斷地給學生鼓勵,設計教學情景,以一些生動的故事吸引他們,以一些淺顯的例子引導他們,讓他們成為課堂的主人??梢栽谡n程中貫穿一些數學史和數學文化的內容,瞬時可使嚴肅的大學數學課也充滿了無限活力。比如二次型是學生理解有困難且感覺枯燥的章節(jié),可以在講授此章節(jié)時穿插十九世紀最偉大的代數幾何學家埃爾米特的故事。雖然他由于數學考試考不好導致其大學畢業(yè)后考不上任何研究所,但不妨礙其利用橢圓函數首先得出五次方程的解,首先提出“共軛矩陣”的概念,第一個證明出自然對數的底的“超越數性質”。
對于基礎差的學生,他們更愿意接受自己熟知的知識,因此盡可能地將新知識與他們所熟悉的舊知識聯系起來,做到融匯貫通,逐層深入。
一個重要定理的出現,如果先給一些明朗的鋪墊,或者和某些中學熟悉的數學知識產生聯想,學生會更容易接受。比如,由于數域P上的多項式和整數集都是一個環(huán),我們在講授多項式的因式分解定理,帶余除法,最大公因式定理時,可以和整數加以對比,而學生對整數是很熟悉的,由此他們會更容易接受這些知識。再比如,學生們對映射和函數是熟悉的,當我們給出了行列式的定義后,可以引導學生探討行列式的實質:是一個從維的向量空間到數域P上的一個函數,
這樣會有助于他們對行列式的認識。
高等代數是代數學中的啟蒙課程,它與其他的代數課程,如近世代數(或抽象代數),數論等,都有相關的聯系。比如,學習多項式的知識時,接觸到了數域[6]和多項式環(huán),域和環(huán)是兩個重要的代數結構,將會在近世代數這門課程中具體講解。而作為兩個例子,我們可以給學生拓展一下環(huán)和域的概念。
實際上,高等代數還與其他的非代數課程也有密切的聯系,從一個點切入,抓住他們之間的聯系進行比較,從而加深對概念和定理的理解。例如,判斷多項式的重因式時,引入了多項式的微分的概念,這時,可適時地與數學分析中函數的微分進行比較,多項式原本就是一個形式的對象,從而它的微分也是一個形式的定義,而函數的微分是是有具體的幾何意義的,比如函數的一階微分表示表示函數的切線,而多項式的一階微分卻沒有此意義。但是,由于多項式是冪函數的更廣泛意義上的推廣,那么對于函數的其他性質或運算可以平行推廣到多項式,如多項式的積分。
高等代數各章節(jié)間也應融會貫通,尤其是行列式、線性方程組、矩陣,他們之間是密切聯系的,在教學過程中,不斷總結、對比,讓學生充分認識到他們之間的關系,從而加深認識。
華羅庚曾說過“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之變,生物之謎,日用之繁,無處不用數學”。數學素養(yǎng)的錘煉,數學思想的升華,數學思維的培養(yǎng),數學知識的掌握,都可以通過不斷地應用來實現。因此,在傳授知識之余,適時地引導學生學以致用,在應用數學知識和方法的同時,也鞏固了對理論知識的理解。實際上,數學建模[6]競賽就是一個很好的參與數學應用實踐的一個機會,所以我們應該鼓勵學生多參加這個活動,讓他們切身體會到數學的無限魅力和無窮力量。在實際的生活中代數思想和方法也是無處不在,比如經濟行為中可以活用行列式的定義解決最優(yōu)決策問題;在中學數學學習中可以將高次多項式的因式分解轉化為矩陣的運算,利用矩陣的乘法、矩陣的秩等相關來分解整系數多項式等等。
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