黃祖達 楊建華 周啟元
◆摘? 要:本文探討了在高等數(shù)學課堂教學中如何有機的融入課程思政內容的一些認識和實踐,這可較大提高師生間的思想素養(yǎng)和數(shù)學文化水平。
◆關鍵詞:高等數(shù)學;課程思政;數(shù)學文化
1愛國主義的情懷
在講授極限概念時,我國古代數(shù)學家劉徽與祖沖之(其兒子祖暅原理的提出,領先西方700多年)等人對圓周率的研究方法及優(yōu)秀成果,應能激發(fā)同學們的愛國情懷及民族自豪感。
2數(shù)學哲學的洗禮
自古希臘人從事哲學研究始,數(shù)學就成為哲學問題的重要來源。亞里士多德說:“新的思想家雖說是為了其他事物而研究數(shù)學,但他們卻把數(shù)學和哲學看做是相同的?!盉 .De—mnllins說:“沒有數(shù)學,我們無法看透哲學的深度,沒有哲學,人們也無法看透數(shù)學的深度,而若沒有兩者,人們就什么都看不透?!睆哪撤N意義上說,哲學是望遠鏡,數(shù)學是顯微鏡,二者相得益彰。而羅素則更直接,他說:“為了創(chuàng)造一種健康的哲學,你應該拋棄形而上學,但只成為一個好數(shù)學家?!彼褦?shù)學的素養(yǎng)作為創(chuàng)造健康哲學的基本條件”??梢?,數(shù)學與哲學關系之密切。在高等數(shù)學課程中,充滿了辯證法思維。如,定積分定義中的連續(xù)與離散的對應統(tǒng)一,定積分本是無限多個連續(xù)和,但可轉化為可數(shù)個離散和的極限;弧長計算公式中,弧微分的以直化曲(用一小直線段代替曲線?。?積分中值定理的幾何意義是曲邊梯形面積可用矩形面積精確代替;無窮級數(shù)收斂定義的實質體現(xiàn)著有限與無限的相互轉化;無窮小概念體現(xiàn)了零與非零的對立統(tǒng)一,因為,一般講來,無窮小不是零,但其極限為零;微積分學本身,是微分學與積分學的矛盾運動及其互相轉化,而牛頓-萊布尼茨公式便是一座橋梁;函數(shù)的增量(全增量)與微分(全微分),顯示了精確與近似的辯證關系;二、三重積分的計算是數(shù)形結合思想的經典實例。
3欣賞數(shù)學的美
什么是美?耐曾說:美是理念的感性顯現(xiàn),誠實、道德,無欲生理與心理的和諧為美;簡單是美的印跡,美是真理的光輝,而數(shù)學美指什么呢?龐加萊指出:數(shù)學美的內涵可概括為:協(xié)調性、統(tǒng)一性、簡單性、對稱性和奇異性。其核心內容是:數(shù)學模式結構的和諧性、簡潔性與數(shù)學工具能有好而寬廣的應用場合(且便于操作)。對從事數(shù)學教育的教師而言,數(shù)學美學的學識修養(yǎng),將有助于激發(fā)學生學習的興趣,培養(yǎng)學生的審美情趣,甚至幫助發(fā)展學生天生就有的“先定和諧”的心智本能。如公式[eiπ+1=0],把數(shù)學中5個重要的常數(shù)e,i,π,1統(tǒng)一在一個式子中,使人感到驚奇和感嘆!在統(tǒng)一美的驅使下,麥克斯韋建立起了令人賞心悅目的麥克斯韋方程維(8個),把電和磁統(tǒng)一了起來,且從數(shù)學形式看:具有完全優(yōu)美的對稱形式。此外,反射對稱、旋轉對稱、平移對稱、滑動反射對稱、對稱群等數(shù)學概念,都是對稱思想在數(shù)學中的具體體現(xiàn)。著名的愛因斯坦質能關系E=mc2,顯示了簡單(潔)美!黃金分割法,顯示和諧美! 泰勒公式的提出,體現(xiàn)了數(shù)學的簡單美;傅里葉級數(shù)的內涵,有其巨大的理論、應用與后續(xù)研究價值等,顯示了其天才的智慧和光芒。
4培養(yǎng)道德情操
數(shù)學一就是一、二就是二,近似和精確不同,講求實事求是,讓數(shù)據(jù)說話,不浮夸、不虛假。這說明數(shù)學最能訓練人的誠實品格,在講述有關數(shù)學概念時,可通過介紹數(shù)學家的艱苦奮斗歷程,實時引導同學們堅持不懈、刻苦鉆研的奮斗精神,如數(shù)學家歐拉光輝的一生;在講述極限的精確定義時,可介紹德國數(shù)學家魏爾斯特拉斯的巨大數(shù)學貢獻,尤其是他(在中學干了一些年)大器晚成,這可激勵那些年歲較大了,在事業(yè)上還未有建樹的人們,要發(fā)奮圖強,矢志不移。
5用生活事例解讀高等數(shù)學開展思政教育
在講解函數(shù)的連續(xù)性概念時,可將連續(xù)抽象成每個人生活中的一段航程,雖然有時候由于某些因素會出現(xiàn)“間斷點”,但他們是有限的,沒有跨不過去的難關,鼓舞人們要繼續(xù)堅持,頑強努力,烏云過后,必是晴空萬里,生活依然風景無限;在講授復合函數(shù)求導時,可將求導過程形象比喻為“剝洋蔥”,由遠至近,由外到內“一層一層剝開它的內心”,將求導過程進行到底;積分的思想啟示人們,“不以善小而不為,不以惡小而為之”,“每個人的生活都是由一件小之又小的小事組成的,積小德才能成大德”,使學生體會到馬克思主義基本原理中量變引起質變的規(guī)律。
6體味數(shù)學的文化價值
數(shù)學中蘊含有豐富的文化價值,如工具價值、思維價值、藝術價值等。如斐波那契數(shù)列、黃金分割法、、對數(shù)螺線三者間完美的統(tǒng)一性,體現(xiàn)了神奇性,函數(shù)的單調性,奇偶性,周期性,各顯示了數(shù)學的簡潔美、對稱美、音律美。
7領悟數(shù)學的科學精神
米山國藏認為,“數(shù)學是一門科學,它是由人類創(chuàng)造的知識構成,它是系統(tǒng)地、科學地組建處理的天才般成果,它是人類精神活動的產物,它靠理性去改善自然”。丘成桐也說過,數(shù)學是科學的基礎,是科學之母。事實上,數(shù)學精神意味著嚴謹和理性,它是一種勇于追求真理的態(tài)度,這是一切科學探索的核心要求。如,關于高次方程的解法,從高斯、阿貝爾、迦羅瓦等人合力解決了一元5次及以上方程一般求解問題,經歷了三百多年,其中充滿了迷惘與艱辛,最終創(chuàng)立了群論。有科學家以為,科學精神就是數(shù)學精神,高科技本質上是數(shù)學技術,這是很有見地的。
8數(shù)學的自修啟示
柯朗認為,“數(shù)學是人類思想的一種表達形式,反映了人類積極進取的頑強思考,縝密周詳?shù)倪壿嬐评?,以及對世間完美境界的不懈追求”。如,講述極限理論和無窮小概念時,可適時的介紹數(shù)學史上的三次數(shù)學危機,催生了相應數(shù)學分支的建立,從而推動了數(shù)學的向前發(fā)展。總之,我們要把思政之美與高等數(shù)學內容溫潤無聲地進行有機的融合,使學生體悟到數(shù)學的實用價值,領悟數(shù)學之美,提高學生的數(shù)學與文化,以利于他們更好的茁壯成長。
參考文獻
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本文系2019年湖南文理學院校級教改項目課程思政專項SZZX1047。