再說數(shù)學(xué)思維
“神奇的數(shù)學(xué)思維”在 《曲阜師大報》刊出后,很多同志指出該文沒有說清楚什么是數(shù)學(xué)思維?
一、什么是數(shù)學(xué)思維?一般認為數(shù)學(xué)思維既有形式化的邏輯思維,更有活躍的創(chuàng)造性思維,所以德國哲學(xué)家赫巴特說: “數(shù)學(xué)最大的貢獻是直接促進嚴謹思維和創(chuàng)新精神。”數(shù)學(xué)方法的特點是證明,而證明依靠邏輯,所以學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)可以幫助我們培養(yǎng)邏輯思維能力,從一個側(cè)面學(xué)會正確的思維方法,對于我們探索真理和研究各種問題會很有用的。1920年8月,客居倫敦的劉半農(nóng)寫下了感情深沉的《情歌》,后改寫成 《教我如何不想她》。1926年經(jīng)趙元任譜曲,一時傳唱大江南北。詩和歌曲傳唱后,引起很多人的遐想,詩中的 “她”一定是位容貌秀麗的女神,而詞作者應(yīng)該是位氣質(zhì)高雅的才子。有一天劉半農(nóng)在好友李抱忱邀請下,參加了一個音樂會,會上介紹劉半農(nóng)是 《教我如何不想她》作者時,一位年輕女子低聲說: “原來是這樣一個老頭?!眲朕r(nóng)是位很風(fēng)趣的人,回家后寫了一首打油詩:“教我如何不想她,請進門來喝杯茶。原來如此一老叟,教我如何再想他。”
《教我如何不想她》中的 “她”是誰呢? 《大眾日報》記者逄春階認為:這個 “她”可能是劉的祖母夏氏,母親秦氏,也可能是他的妻子朱惠,女兒劉小惠,或是他朝思暮想的 “故鄉(xiāng)”,還有祖國的影子。 “她”是祖母夏氏的理由是,夏氏是個了不起的人,撫養(yǎng)了三個教授級的孫子———劉半農(nóng),劉天華,劉北茂。劉半農(nóng)從法國得到了學(xué)位回到故里,非常懷念從小撫育他的祖母,把家中的客廳取名為 “思夏堂”。因此在他客居倫敦寫作時,一定會想到祖母夏氏。逄也指出其他推測的理由,他這樣有根有據(jù)的推測思維,正是邏輯思維的求證方式。
有人認為數(shù)學(xué)思維就是邏輯思維,這是一種誤解。首先要理清數(shù)學(xué)和邏輯學(xué)的關(guān)系,項武義把數(shù)學(xué)比作美女,而邏輯是她的骨架。數(shù)學(xué)既有邏輯思維,還有活躍的創(chuàng)新思維。學(xué)者戴威說: “我對創(chuàng)新最淺顯的理解,就是遇到困難和問題時,非常大膽地以全新方式來解決它?!睌?shù)學(xué)創(chuàng)新的最高形式是提出新理論給出新方法,上世紀50年代,拓撲學(xué)示性類研究還處在起步階段,數(shù)學(xué)大師吳文俊教授將示性類概念由繁化簡由難變易,引入了新的一類示性類,被稱為吳示性類,又給出了刻劃各示性類之間關(guān)系的吳公式,使示性類理論成為拓撲學(xué)中最完美的一章,1956年獲國家首界自然科學(xué)一等獎。創(chuàng)新思維還有一種形式是 “跨界”,如50年代末,我國數(shù)學(xué)界推廣一種 “圖上作業(yè)法”,管梅谷將一筆劃問題引入圖上作業(yè)法的研究,發(fā)表了《奇偶點圖上作業(yè)法》,外國文獻稱之為 “中國郵遞員問題”。華羅庚很贊賞管梅谷的創(chuàng)意,稱他是 “山東第一條好漢!”我和王長鈺把信息論中的“熵”作為優(yōu)化函數(shù),證明了正交設(shè)計是熵最優(yōu)的,而傳統(tǒng)研究的 “D最優(yōu)”, “E最優(yōu)”,“A最優(yōu)”都是熵最優(yōu)的特例,這一結(jié)果1983年發(fā)表在法國學(xué)術(shù)刊物上。
從廣義來講,數(shù)學(xué)思維就是合理思維優(yōu)化思維,人皆有之。我們經(jīng)常面臨 “選擇”,如我想是一件衣服,對待選擇就要考慮價格,質(zhì)量,款式,不同的人對這些因素偏向面不一樣,經(jīng)濟條件富裕的,就比較重視質(zhì)量,年輕的同志重視款式。雖然大家的選擇不一樣,但對每個人來說都是最優(yōu)的,這就是每個人用的優(yōu)化思維。
二、怎樣培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維,首先要學(xué)好數(shù)學(xué)知識,沒有知識為基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)思維是無源之水。在學(xué)習(xí)知識的過程中,需要多問,所以李政道說: “求學(xué)問,需學(xué)問;只會學(xué),非學(xué)問?!蔽⒎种兄刀ɡ硎俏⒎e分中一個重要內(nèi)容,一般認為拉格朗日推廣的羅爾定理,柯西又推廣了拉格朗日定理,教科書也是這樣敘述的。但是拉格朗日是在1797年給出微分中值定理,而1834年才有人用羅爾定理證明了拉格朗日定理。那么拉格朗日怎樣 “想”出中值定理的?再問中值定理和其它重要定理之間是什么關(guān)系,特別和積分中值定理是什么關(guān)系?三問微分中值如何從幾何角度理解?四問是否有多元函數(shù)和復(fù)數(shù)域上的微分中值定理?教師除了傳授知識外,更應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在意識層面上去思考。在層次分析課程中,在討論靈敏度分析時,引入了特征向量排序法的標準型。后來我又找到了最小偏差法的標準型,我就讓我的研究生找尋其他算法的標準型。最后魏翠萍又找到了廣義偏差法,對數(shù)最小二乘法,梯度特征向量法的標準型,這一成果發(fā)表在1998年美國的學(xué)術(shù)刊物上。學(xué)校應(yīng)該營造多問的環(huán)境,如舉辦討論會,支持出版學(xué)術(shù)刊物。山東財經(jīng)大學(xué)金融學(xué)院有一措施,深受學(xué)生歡迎。他們?nèi)陙砥赣脤W(xué)生為講師,開辦學(xué)生課堂,內(nèi)容是帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)微積分課堂上學(xué)過的知識和一起做習(xí)題,學(xué)生聽課是自愿而來的。金融學(xué)院黨委副書記徐明春介紹; “這種課堂在學(xué)生間反響出奇的好。” 《人民日報》曾刊載一篇“教學(xué)三悟”的文章,其中介紹了一位美國大學(xué)校長的話; “一個大學(xué)生畢業(yè)時,如果認為自己什么問題都弄懂了,可以授予他學(xué)士學(xué)位;如果認為自己有一些問題弄懂了,一些問題還沒弄懂,可以授予他碩士學(xué)位;如果認為自己什么問題都沒有弄懂,可以授予他博士學(xué)位?!?br> 《新課程標準》指出我們的數(shù)學(xué)教育目標:通過義務(wù)教育階段的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)……初步學(xué)會運用數(shù)學(xué)的思維方法和必要的應(yīng)用技能,初步學(xué)會運用數(shù)學(xué)的思維方式去觀察,分析現(xiàn)實社會,去解決日常生活中和其它學(xué)科學(xué)習(xí)中的問題,增強應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識。數(shù)學(xué)思維很神奇但不神秘,讓我們走進數(shù)學(xué)思維,真正做到 “腹有數(shù)學(xué)氣自華”。