摘要:人類歷史源遠流長、世界文明博大精深,數學作為一門具有豐富內涵和在現實生活中具有廣泛應用的基礎學科,支撐著現代文明,同時對生產和生活起到了重要的作用。本文將闡述數學文化的豐富內涵及在科學研究中體現出來的作用,進一步驗證數學在文化和科學等領域中的地位。
關鍵詞:文化內涵 科學價值 數學精神 現代文明 精確 嚴密
數學文化是文化領域中的重要組成部分,是現代文明至關重要的核心文化。數學與社會的關系變得緊密和明顯,具有豐富文化內涵和獨特地位的數學學科已經滲人到社會科學的各個領域,在不斷的引領人類創造文明,豐富文化,促進人類不斷向更高的層次、更美好的生活前進;同時,數學的研究也能推動科學的各個領域的進步,數學研究的發展也在影響人們的文化素養,促進科學的發展和提高。
一、數學的文化內涵
1.數學精神與數學文化理念
愛因斯坦先生曾說過,任何一門科學不過是一些日常思考的提煉罷了。最初的數學,其發展歷程也遵循這個規律,最初的數學只是現實社會的一個簡單模型,幫助人們解決“日常思考”,進行一些現實生活和社會中的簡單運算和統計。但數學的發展顯示出來的作用卻不容忽視,數學為這些簡單的“日常思考”提供一個載體,能充分的顯示人類的思維和探索精神。與自然語言及普通學科相比較,數學這個基礎學科的思想和思維的方式具有無與倫比的精確性、嚴密性和邏輯性。人類憑借這種精確性、嚴密性和邏輯性都非常強的思維方式與能力,逐漸發展其他的自然科學。
2.數學文化的現實意義
(1)數學文化的人文價值
數學文化具有完善自我的人文價值,數學文化的博大精深能使人的心胸遠大,數學問題的研究對象浩大深遠,結論廣泛適用,能激勵人的心智,發展人的思維,同時數學文化還具有提升人類審美水平的價值,數學的發展能讓你提高和完善追求的目標。
(2)數學文化的教育意義
數學既是人類認識自然的中介,也是一種創造與發現的活動,具有鮮明的傳承人類數學思想和知識的功能。數學不僅是一門科學,還是一種藝術,對人類的教育具有統籌和促進作用,數學知識也為數學教育的改革與發展提供了必要的理論基礎。
二、數學的科學價值
1.數學在眾學科中的作用
(1)數學在經濟中的應用
著名的宏觀經濟學家 John Maynard Keynes曾經說過,“一個經濟學家應該在某種程度上是一個數學家,歷史學家,國際活動家,哲學家”。數學思想對于經濟學的研究有著不可或缺的推動作用,當今世界經濟的高速發展有賴于數學學科在經濟學中的應用,數學的精確性、嚴密性和可靠性為經濟學的研究提供良好的準備和載體。
(2)數學在物理學和生物學中的應用
德國一位物理學家海森伯,直接從光譜的頻率和強度的經驗資料出發,在1925年提出了矩陣量子力學。矩陣量子力學中使用矩陣數學作為描述量子力學的工具,而波動量子力學中則采用更為大家所熟悉的微分方程作為數學工具。很多物理現象的描述都用到了數學這種工具。從整個自然界到生物圈、種群、群落,從生物體的各個系統到器官、組織、細胞,雖然通過觀察和實驗可以在生物學角度得到定性的經驗及結論,但各個細節精確的定位則需要建立在嚴密的邏輯關系基礎上,這就需要借助數學在嚴謹及推理方面的力量――在分析父母與子女變異、探索遺傳規律時人們提出了與回歸相關的數學概念,誕生了生物統計學。
2.數學影響人們的思維方式和科學研究
我們所學的很多數學知識、它幫助我們學會了理性思考,教會我們抽象與概括,教會我們怎樣巧妙地轉化需要解決的問題……例如你可以用黃金分割的知識來審視一樣事物,看它美不美,又美在哪里,是否符合黃金分割。又可以運用簡單的數學知識來分析你家一年的收入與支出,每年各增長多少,只要你想得出,生活中處處有數學。例如:
(1)在科技活動展示中,同學們看見過一輛漂亮的“自動翻斗車”。車斗是這樣一種無蓋的長方形盒子(教具),它的底面積為128,你能用一塊長20cm,寬12cm的鐵片制作它嗎?你能用數學知識來解決這樣的一個實際問題嗎?
解:在長方體鐵片的四個角上剪去相同面積的小正方形,設小正方形的邊長為xcm,那么盒子底面的長和寬分別為(20-2x)cm和(12-2x)cm。得出
整理得? (新方程)
通過解方程可以得到x=2,即將這塊鐵片的四角截去邊長為2cm的正方形,剩下的材料即可作成底面積為128的“車斗”。
學數學是一切再教育的基礎,數學是培養邏輯思維重要渠道,不要只看眼前,往長的想,數學是所有科的靈魂。數學能讓你思考任何問題的時候都比較縝密,而不至于思緒紊亂。還能使你的腦子反映靈活,對突發事件的處理手段也更理性。數學給予人們的不僅是知識,更重要的是能力,這種能力包括觀察實驗、收集信息、歸納類比、直覺判斷、邏輯推理、建立模型和精確計算。這些能力和培養,將使人終身受益。綜上所述,數學能影響一個人的思維方式,會讓一個人的思維變得緊湊,邏輯性和全面性都變強,同時也有助于提高科學研究的效率。
總之,數學應用之廣泛,小至日常生活中柴米油鹽醬醋茶的買賣、利率、保險、醫療費用的計算,大至天文地理、環境生態、信息網絡、質量控制、管理與預測、大型工程、農業經濟、國防科學、航天事業均大量存在著運用數學的蹤影。具有豐富文化內涵和獨特地位的數學學科滲入到社會科學的各個領域,數學的研究與發展在促進人類文明邁向更高的階段,也在促進科學的發展和提高。
廣東省清遠市清城區源潭鎮第一初級中學 劉成剛