大学数学的学习方法
作者:  来源:   2014-11-03 00:00:00
一提起数学课,大家都会觉得再熟悉不过了,从小学一直到高中,它几乎就是一门陪伴着我们成长的学科。然而即使有着大学之前近12年的数学学习生涯,仍然会有很多同学在初学大学数学时遇到很多困惑与疑问,更可能会有一种摸不着头脑的感觉。那么,究竟应该如何在大学中学好大学数学呢?
学习数学首先就要不怕挫折,有勇气面对遇到的困难,有毅力坚持继续学习,这一点在刚开始进入大学学习数学时尤为重要。在中学的时候,可能许多同学都比较喜欢学习数学,而且数学成绩也很优秀,因而这时是处于一种良性循环的状态,不会有太多的挫败感,因而也就不会太在意勇于面对的重要性。而刚一进入大学,由于理论体系的截然不同,使得我们会在学习开始阶段遇到不小的麻烦,甚至会有不如意的结果出现(比如考试不及格),这时就一定得坚持住,能够知难而进,继续跟随老师学习。
很多同学在刚入学不久,就是一直感觉很晕。对于上课老师所讲的知识,虽然表面上能听懂,但却不明白知识背后的真正原因,所以总是感觉学到的东西不实在。至于做题就更差劲了,甚至书上的课后习题都没几个会做的。这确实与高中的情形相差太大了,香港浸会大学的杨涛教授曾经在一次讲座中讲过:在初学高数时感觉晕是很正常的,而且还得再晕几个月可能就好了。
所以关键是不要放弃,初学者必须要克服这个困难才能学好大学理论知识除了要坚持外,还要注意不要在某些问题的解决上花费过多的时间。因为大学数学理论十分严谨,教科书在讲解初步知识时,有时会不可避免地用到一些以后才能学到的理论思想,因而在初步学习时就对着这种问题不放是十分不划算的。所以,在开始学习数学时,可以考虑采取迂回的学习方式。先把那些一时难以想通的问题记下,转而继续学习后续知识,然后不时地回头复习,在复习时由于后面知识的积累就可能会想通以前遗留的问题,进而又能促进后面知识的深刻理解。这种迂回式的学习方法,使得温故不但能知新,而且还能更好地知故。
但是,也并不是说在初学时就不去思考任何问题。相反,勤于思考是学好数学必备的好习惯,“数学是思维的体操,只有坚持思考才能掌握它的理论体系和逻辑关系。因此,应该在学习时掌握尺度,既要保证有充分的思考,但同时又不能过于钻牛角尖。
学习高数要做到:
了解背景,理论式学习
大学数学与中学数学明显的一个差异就在于大学数学强调数学的基础理论体系,而中学数学则是注重计算与解题。所以,针对这个特点,学习大学数学就应该注重建立自己的数学理论知识框架。
要学习理论体系,首先就应该知道为什么要建立这种理论,它的作用是什么,这就要了解数学的历史背景知识。因此,向各位推荐两本数学史方面的书:《古今数学思想》(克莱因)和《20世纪数学经纬》(张奠宙)。前一本书是从古希腊一直写到了19世纪的数学发展,而后一本书则全是在讲上个世纪数学理论的发展情况,因此这两本书基本上恰好记录了整个数学理论的发展历史。
比如高数”在一开始就强调对语言的掌握,而它的产生则是由于数学史上的“第二次数学危机”引起的。众所周知,Newton创立的微积分,虽然在其应用方面取得了巨大的成就,但微积分在那时的理论基础是相当混乱的。Newton在求导数时先将无穷小量看成非零数作为分母,后来又将其视做零而舍去,因此这就导致了逻辑上的错误。为了给微积分奠定正确而坚实的基础,大数学家Cauchy提出了用语言的方法来推出极限和导数的概念。借助语言,可以十分清晰地展示出函数取极限的过程,而且在逻辑上也非常清楚严谨。这样,当了解了这些历史背景知识之后,就觉得学习语言是很必要的,学起来也就自然得多了。《20世纪数学经纬》一书中,还写了许多有关数学家的有趣故事,尤其其中有一篇是其书作者采访数学大师陈省身的记录稿。在那篇文章中,陈省身大师就谈了他自己许多学习数学的方法和态度,尤其是关于心态的问题, 这对于我们学数学的学生有很大的启发意义。因此,建议大家如果有时间就一定要读一读这本数学史书。
除了了解背景帮助我们学习理论知识外,还要下苦功夫去学习。在接触了这些陌生的数学理论一段时间后,可能觉得看起来已经懂了,但其实自己不一定能真正掌握,尤其是那些证明中内含的逻辑关系最容易出错。所以在学习时,应该适当地记忆理论知识,有时还应该默写定理,只有通过默写才能发现自己在理论上的漏洞,才能培养出自己严密的理论、逻辑能力,这对以后的学习都是很有帮助的。
自然人文,全面式学习
以上全是有关学习数学知识的,但是要学好数学,并不能只单单学习数学知识,还要多了解其他学科的知识,拥有广泛的知识基础。著名应用数学家林家翘教授就曾说过,在MIT每位大学生在第一年都要全面学习数、理、化、生的课程,而这也是它们学校一直保持的优良传统。
自然科学当中的许多问题都是数学理论的创造源泉或应用基地。比如著名数学家Riemann创造的“黎曼几何”一开始并没有发挥威力,但直到大物理学家Einstein提出相对论后才使得该理论有了用武之地。因此多了解一些其它自然科学知识,有助于我们更好地理解数学理论,发现它的价值。
人文知识的学习同样必不可少,有许多数学家都有着深厚的人文知识素养。比如华裔菲尔兹奖获得者丘成桐教授就对我们的古代文学很精通,他写东西经常会引用《左传》等古文或者写古诗句来反应他的一些研究。其实,在学到很基础的数学理论知识如数理逻辑时,就必须借助人文知识来从哲学角度理解数学。著名的数理逻辑学家歌德尔在证明出了“不完备定理”之后,另一位数学家外尔就说:“上帝是存在的,因为数学无疑是相容的;魔鬼也是存在的,因为我们不能证明这种相容性。”这句颇有哲理的话,就是从哲学的角度反应了该数学定理的意义。






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