数学学习方法:直观思维的重要性

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|学 习 方 法| 第 2 篇 文 章|

凡是有自尊心的建筑师,在瑰丽的大厦建成之后,决不会把脚手架留在那里。 —— 高斯

在课堂上,我常常对我的学生说:作为一名学习数学的学生,我们在学习过程中要避免一个误区——这种错误的认识是在中小学的数学的过程中慢慢形成的——就是认为数学一个逻辑严密的体系,似乎容不得半点直觉思维在里面。事实上,数学家在发现、建立数学定理的过程中,先是运用了大量的直觉思维——归纳、类比、比较、想象、猜想……将要发现的定理最后直观、而明晰地出现在脑海里,记录于笔端。许多的定理是数学家探明之后很长一段时间才被严密地证明出来。著名数学家大卫 \cdot 希尔伯特也曾说过一段发人深省的话:“数学之道在于找到这样一个特例,它包含普遍原则的全部萌芽。

那么,在哪里才能找到数学家拆除和隐藏起来的“脚手架”呢?答案:**在数学史中。**有一位数学家说过:“数学的本身是它的历史。”现在国内的数学有识之士注意到直观思维在研究和学习数学中的重要性,他们引进、翻译了不少优秀的数学史方面的著作。国外的数学家走得更远,他们尝试用直观又严谨的方法来演绎数学的教材,如《可视化复分析》的作者尼达姆 (Needham, T.)。

今天要介绍一位有计算机背景的数学家,斯坦福大学数学系毕业的Grant,他创办了“3 blue 1 brown”频道,尝试用动画来直观地阐释大学数学基础课程—微积分、线性代数、概率论的核心概念的本质,还原数学家的“脚手架”。

Grant毕业于斯坦福大学数学系,并在那里"愉悦地走了点计算机科学的弯路“。他毕业之后加入了Khan Academy担任了2年的数学讲师,他的早期课程(如Multivariable Calculus 多元函数微积分)大家依然可以去围观。

Grant在他的自我介绍里坦诚,他爱好数学多年来感受最深一点,并不是为了写出一道证明题的解,而是**能够自己摸索并最终自己发现真理的过程。他坚信能迫使加深理解的最好方法,是尝试把知识点解释给别人,**这样做才会有那种自己探索的过程。在Khan Academy的两年更加坚定了他对数学教学的这个看法,但他同时也更想尝试些创新,尤其是想释放他本人在Animation(动画)方面的激情,于是便有了现在的三蓝一棕频道。之所以取名三蓝一棕是因为Grant本人就是异色瞳,3/4蓝色1/4棕色。

有心学好数学的同学,在周末可以花一些时间来认真观看一下Grant呕心沥血制作的这些课程的视频,一定领略到数学的精妙从而会受益无穷!说不定从此培养起学习数学的热情和兴趣呢!

当然,没有人能把所有的数学思想都制作成动画呈现出来,我们应该把这些视频作为一种培养正确学习数学的方法的启蒙,潜移默化地形成一种属于自己的有效学习习惯。有时间的话,还是应当在丰富的数学史书籍中摄取更多的数学思想的滋养!

最后,推荐几本优秀的数学史著作(大学的图书馆一般都能借到):

  1. 鲍耶,数学史;
  2. 克莱因,高观点下的初等数学;
  3. J.Stillwell, mathematics and its history.

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