方运加教授:做一个既有趣又有学问的数学教师

文化   2024-11-05 21:50   广东  


当然,其中的关键在于个人,就象我,今天才搞明白了一些本应从小就应该主动获取的知识。惟希望在座的别笑话我!正缘于此,这些天我稍微发奋了一些,还乘势了解了:俄罗斯国土跨跃从东 2 至东 12 时区,覆盖了 11 个时区,全国以莫斯克时间为标准时间,各地作息时间按本地所在时区进行。

美国,其本土横跨西五区至西八区,共 4 个时区,每个时区对应

一个标准时间,从东向西分别为东部时间、中部时间、山地时间、太平洋时间、阿拉斯加时间、夏威夷时间(西十区)。美国时间指美国本土时间,横跨 4 个时区,美国夏令时间比正常时间早一个小时。加拿大有 6 个时区,东部时间、太平洋时间、大西洋时间、山地时间、中部时间、纽芬兰时间,比中国晚 12 个小时。总之,整个地球表面是以“东早西晚”规律按时区依序各递减一小时。行啦!这么简单的一件涉及文化艺术、生活起居、国家意志的时间和空间问题,居然包含这么丰富的情况,作为 72 岁的老年人感觉自己真是糊涂了一辈子,现在才明白了那么一点相关知识或道理,不怪别人,只怪从小不求慎解、没养成“做学问、刨根问底”的习惯,

惭愧!惭愧!

实际上这类情况有很多,很平常,即便是数学教师也有可能对一些最基本的知识从头糊涂到尾,谈不上有学问,更不会有趣。以数学中最简单、最常见的数字“1”来说,不要说学生,即便是数学教师、教材或课标的编写者也难免有认识上的糊涂之处,这往往体现在教学或教研上。许多人没有意识到小学一年级学习的数字1,与中年级时接触的数字 1,及至初中阶段乃至大学一年级认识的 1,就有着意义上的乃至定义上的区别。而体现在 1 上的共性实际上只有一个,那就是假设性,假设 1 存在。准确说,1 并不是客观存在,他同国际日期变更线一样,是一种假设性存在。从匹阿诺自然数公理可以获知,1 的本质是“开端”,名曰“首元素”。理解这一点需要先懂得集合或集合论知识。你可能会说现在小学阶段不就学习了集合知识吗。说实话,小学课本安排集合这个数学词完全没有必要!是编写者对上述知识的误解所致。集合概念的作用就在于能够严格表达各种数学概念的含义,而这种严格性在小学甚至初中阶段几乎是没有必要的。因此也就没有必要加重小学生的学习负担。

1 被定义为一个(有序)集合的首元素。如果把这个集合的元素从左到右横排列(因为这个集合是离散的,所以可以办到),1 排首,他的左边没有其他元素,但他的右边存在元素,叫后继元素;1 的后继称作 2(称 tu 也行),1 也可读作“万”音(称呼不反映本质)。难看出 1 有个重要的性质,他没有“左邻”,而只有“右舍”,而以他为首接排下去的元素,例如èr(2)都有左邻右舍,既有前继又有后继。这是自然数集合中的元素的重要性质。1 被做为数数之始,而这仅是个方便认知和研究的假设,与集合存在这个假设一样,是极其重要的假设。但教材却偏偏因此人为制造“万事开头难”的情况。在小学现行的教材中规定有个比 1 还小的自然数(亦称整数),叫做零呈鸭蛋形状,中文汉字有个特殊的字,就是这个零,写成 O。小学课本中这样做会带来不方便!大家都知道,无论多少个 0 相加,所得结果都是 0,这是零的一个重要性质,有好处!但将其放在自然数集合里就有问题了。自然数集合的性质是由“自然数公理”(匹亚诺公理)描述的。有中有一条公理叫“归纳公理”,这条公理说,若“1”是合的首元素,假设 M 属于这个集合,则 M+1 也属于这个集合,属于这个集合的元素可称为自然数。这是个揭示了数学中的一种重要的思想方法的公理。不难想到,数学归纳法中的首元素若怎么自相加都是自己,象 0 那样,那么归纳法还能够成立吗?就会产生“若没有”或“空”成立,则 M+0 成立,这相当于在不断重复假设,没有任何意义。本应从小就该渗透的归纳的思想方法。例如:例 1、例 2、例 3、……;

定理 1、定理 2、定理 3、…,等等,“有一,必有二”的基本思想就不存在了。显然,在这个问题上,一些教师或专家教授没有想透。在包括了 1 的分数集合中,1 有左邻右舍吗,很容易证明无法确定,也就是 1 没有紧邻元素,这是有理数集合的性质,与自然数集合的离散性不同,有理数具有稠密性。那么在包括了 1 的实数集合中,1 的存在性是如何确定的?学了数学分析就会知道,实数公理,例如柯西准则、戴德金分割,单调有界列必有极限等众多实数完备性定理就可以确定 1 同 一样都是实数集合的元素,都可以用无穷多个有理数的无穷序列的逼近来表达。若掌握了这些基本知识,在小学或中学数学教学中就不会说那些“深度的”外行话了。教材的事是大事,没经过想象,就别轻易说或做,研究透了再做才是负责任的态度。类似的例子还有很多。例如强调以培养数感、量感为数学教学的目的。而最基本的“假设为真”这一基本的数学思想法却被无视,这值得反思!感觉层面的认识是认识之始,是认识概念的早期阶段。因为有了这个“感”字,你无论怎样定义,都会令人感到这是滞障于感性认识的水平。对此,应该好好学习毛主席的《实践论》。数学可以培养人的理性认识的能力,再具体点说是培养人的间接认识事物的能力。抽象的目的,就是为了掌握普遍适用的真理,用于形成面对各种眼前的、或眼睛看不到的、甚至无法接触到的客观世界的各种事物时,仍然能够透析对象的本质及规律的能力,而绝不仅是“眼见为实的能力”。数感 这个词是外来词,是从英文“数的意识”这个词翻译过来的。有可能是翻译者或传播者对原词认识不够而造成的误译。总之,作为一个教师,教学或教研的一个重要的思想出发点,应该是假设自己一无所知,并由此出发搞清楚所教知识的方方面面。这个教研态度或思想非常重要!

谢谢大家!

2024-10-18





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来源:妙解之慧

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