大尾巴狼外婆
数学教学绝不是简单的知识传授,教师要认识到教学过程是一个创造过程,每个教师都要研究教与学的相互作用,将教学过程视为师生共在的探索真理的过程。本文是我为大家整理的数学教研论文 范文 ,欢迎阅读! 数学教研论文范文篇一:中专数学教学的研究与思考 一、中专数学教学的现状分析 由于中专 教育 主要是面向社会为社会培养人才,因此,在实际的教学中,教师需要对学生进行实践教学,但是,在中专数学教学中,教师主要进行理论知识的教学,实践教学课非常的少,这样就导致学生虽然具备一定的数学理论知识,但是却不能很好的进行实际的应用.由此可见,中专数学理论教学与实际操作的脱节,不利于学生的长远发展. 二、进一步优化数学教学的 措施 分析 1.明确教学目标 在中专数学教学中,教师应该明确教学的目标.教师进行数学教学的主要目的就是通过对学生进行系统的数学教育,使学生具有一定的数学能力,使学生通过数学的学习,能够解决生活中的实际问题,提高学生的生活能力.另外,在生活中,很多生活中的问题都需要数学知识进行解决,因此,教师对学生进行数学的教学,主要就是为了更好的培养学生的生活能力,促进学生的不断发展[2].例如,在进行函数教学的时候,教师在课堂教学的开始,就应该告知学生学习函数能够解决生活中的哪些问题,函数在生活中用途非常的广泛,函数能够解决纳税问题,票价问题,销售利润问题等. 2.更新教材内容 随着社会经济的发展和科学技术的不断进步,数学知识也在不断的发展,很多前沿的知识学生在中专数学课堂的学习中无法学到,由于中专教材不是一年一更新,需要五年到十年左右更新一次[3].因此,很多前沿的知识无法在教材上体现,因此,教师应该不断的对教材内容进行更新,将最先进的数学知识加入到教材中去,使学生能够学习到最前沿的知识,促进学生的不断发展和进步. 3.提高教师教学水平 在中专数学教学中,应该不断的提高教师的教学水平,不断的加强师资队伍建设,中专学校应该拥有一批专业知识过硬,专业技能扎实,教学水平高,具有创新精神的数学教师,教师在教学中能够及时的发现教学中不适于学生发展的因素,并且通过创新,提出合理化的建议,不断的促进学生学习上的进步.另外,中专数学教师还应该多参加培训和学习,提高自身的专业素质,为学生的学习提供最好的师资保证. 4.教学中注重激发学生的学习兴趣 教师只有在教学中不断的激发学生的学习兴趣,才能够收到最好的教学效果.传统的 教学 方法 主要就是教师在课堂上对学生进行提问,学生通过思考完成教师的提问,在这个过程中,由于学生无法提起学习的兴趣,在课堂上的暂时性记忆也随着时间淡忘,无法收到满意的教学效果,课堂教学效率不高,学生的学习水平也无法全面的提高.因此,教师应该采取相应的教学策略,激发学生的学习兴趣,使学生能够主动去学习,爱上学习,进而收获知识.在数学教学课堂上,教师可以从学生的兴趣出发,在列举教学案例的时候,教师可以列举一些学生感兴趣的教学案例,激发起学生学习的积极性,提高学生的课堂效率,促进学生学习上的进步.例如,在进行函数教学的时候,由于函数及其图象在高中数学中占有很重要的位置.如何突破这个既重要又抽象的内容,其实质就是将抽象的符号语言与直观的图象语言有机的结合起来,通过具有一定思考价值的问题,激发学生的求知欲望――持久的好奇心.因此,教师在教学中,学生在课堂活动中通过同伴合作、自主探究培养学生积极主动、勇于探索的学习方式.并且在教学过程中努力做到生生对话、师生对话,在对话之后重视体会、 总结 、 反思 ,力图在培养和发展学生数学素养的同时让学生掌握一些学习、研究数学的方法,并且不断的激发学生的学习兴趣.总之,在教学中,教师应该树立正确的教学目标,掌握有效的教学方法,并且在教学中注意运用多种教学策略,才能够不断的提高学生的学习水平,培养学生的学习能力,促进学生的全面进步. 作者:张丽 工作单位:南京市玄武中等专业学校 数学教研论文范文篇二:高校数学信息技术整合方法研究 一、高校数学教学中使用多媒体的优势 有利于促使高校数学课堂教学实现因材施教。多媒体辅助高校数学教学过程中所使用的课件与传统教学中所使用的板书有本质的区别,在高校数学教学中以板书为核心的教学需要学生花费很大的精力做笔记,而多媒体辅助高校数学教学中的课件通过下载就能够查阅和利用,并且不会出现传统教学中因为笔记不全而难以顺利巩固和复习知识的情况。在此过程中,教师也可以根据实际的教学效果对课件进行进一步的合理化与完善化并提供给学生,学生可以完全摆脱课程设置的限制并按照自身数学实际水平找出学习侧重点并自主安排学习进度,所以多媒体辅助高校数学教学与传统高校数学教学相比具有更强的教学针对性,对落实因材施教的教学理念具有重要的意义。 二、现代教育技术与高校数学教学整合的方法 与传统的高校数学课堂教学相比,多媒体辅助高校数学教学拥有很大的优势,但是如果在高校数学课堂教学中不能对多媒体进行合理利用,则容易产生事倍功半的效果,所以在多媒体辅助高校数学教学的优化过程中,教师要处理好多媒体辅助高校数学教学中的几种关系,从而在正确利用多媒体技术开展高校数学教学的基础上最大限度地发挥多媒体技术对高校数学教学质量提高所具有的推动作用。 1.确保教学手段与教学目的关系的协调。新课程理念下的高校数学教学的目的在于通过高校数学教育使学生具备良好的人文素质、创新精神、科学素养、思维能力等,所以多媒体辅助高校数学教学活动的目的在于通过对多媒体辅助教学技术的利用,使学生的智力以及思维能力得到良好的发展并实现高校数学教学的目标。在此目的的指导下,教师必须在多媒体辅助高校数学教学的过程中,以新课程教学目标为核心开展教学过程。而在实际教学中,一些教师由于不能做到合理使用多媒体教学技术而导致了事倍功半的效果,针对这一问题,教师首先要突出教学目的在教学过程中的主线作用,让多媒体辅助教学技术为教学目标的实现服务,如果二者存在冲突则应当舍弃这种教学手段;其次教师要以教学和学生的需求为依据对多媒体的表现手段做合理选择。如多媒体的表现手段包括声音、动画等,在高校数学教学中需要有针对性地选取高效率的表现手段,这里所说的针对性包括教学内容的针对性以及教学目标的针对性。 2.确保多媒体演示与教师讲授关系的协调。在高校数学课堂教学中,多媒体辅助教学有明显的优势,它能够提高学生自主学习、合作学习、探究性学习等方面的能力,同时也有利于课堂情境的塑造。但是在高校数学课堂教学过程中,师生之间的互动以及学生与学生之间的互动是不能舍弃的,所以有必要将多媒体演示和教师讲授良好地结合起来,让多媒体辅助教学技术发挥辅助教师授课的作用。在现代的教学理论中,高校数学教师被认为是高校数学教学活动中的主导,学生是高校数学教学活动中的主体,而多媒体是高校数学教学活动中的辅助工具,其中教师本身主导地位不容忽视的原因主要体现在两个方面:一是高校数学教学活动开展的过程也是学生与教师交流的过程,通过这种交流,教师可以向学生传授高校数学知识,也可以利用自身人格魅力影响学生以提高学生的综合素质,尤其是道德品质素质,教师的这一作用是多媒体教学技术不可取代的;二是多媒体辅助高校数学教学活动的开展依赖教师的操作,无论是可见设计,还是教学演示,都需要教师进行,所以教师的主导地位实质上没有变化。 3.确保情感交流与知识传授关系的协调。在高校数学课堂教学中,学生和教师的交流是双向的互动关系,这个过程既是传授知识和反馈信息的过程,也是情感交流的过程,而教师、学生与多媒体之间是单向的没有情感的交流,所以人际之间的交流是无法发挥与师生交流同等作用的。这就要求在多媒体辅助高校数学教学中教师首先要控制多媒体辅助教学技术的使用时间,从而突出教师在知识传授中的主导地位;其次要选择合理的多媒体辅助教学技术使用的时机和方式,从而突出学生在整个教学过程中的主体地位;最后教师要善于利用自身的激情调动学生学习的热情,通过充满情感的体态和话语将自己的情感体验传达给学生,在关注学生情绪变化的基础上对学生在体验教学内容中的情感和思想进行合理地引导。 作者:朱彦生 工作单位:吉林农业工程职业技术学院 数学教研论文范文篇三:高等数学教学现状探讨 1高等数学教学中渗透数学史的提出 数学史研究的任务在于,弄清数学发展过程中的基本史实,再现其本来面貌,同时透过这些历史现象对数学成就、理论体系与发展模式作出科学、合理的解释、说明与评价,进而探究数学科学发展的规律与 文化 本质。作为数学史研究的基本方法与手段,常有历史考证、数理分析、比较研究等方法。 1.1高等数学教学中渗透数学史的提出背景 数学史主要是对数学概念、数学方法和数学思想的起源与发展进行研究,并且与社会政治、经济和一般文化相联系的一门科学。数学史首先对于揭示数学知识的现实来源和应用有一定的意义;其次,对于引导学生体会真正的数学思维过程,激发学生对数学的兴趣,培养探索精神有一定的意义;最后,对于揭示数学在文化史和科学进步史上的地位与影响,进而揭示其人文价值也有重要意义。对于高等数学教师来说,在教学过程中渗透数学史的内容,是一种极有意义的方法。数学史有很强的教育功能,将数学史融入高等数学的教学过程是必然的趋势。 1.2高等数学教学中渗透数学史的存在意义 1.2.1渗透数学史的科学意义 数学史既有其历史性又有其现实性。其现实性首先表现在科学概念与方法的延续性方面,今日的科学研究在某种程度上是对历史上科学传统的深化与发展,因此我们无法割裂科学现实与科学史之间的联系。诸如费尔马猜想、哥德巴赫猜想等历史上的难题,长期以来一直是现代数论领域中的研究 热点 ,比如古代文明中形成的十进位值制记数法和四则运算法则,我们今天仍在使用。总之,数学传统与数学史材料可以在现实的数学研究中获得发展。 1.2.2数学史的文化意义 美国数学史家M.克莱因曾经说过:“一个时代的总的特征在很大程度上与这个时代的数学活动密切相关。这种关系在我们这个时代尤为明显。”[1]毫不夸张地说,数学史可以从一个侧面反映人类的文化史。许多历史学家通过数学这面镜子,了解古代其他主要文化的特征与价值取向。例如,罗马数学史告诉我们,罗马文化是外来的,罗马人缺乏独创精神而注重实用。而古希腊数学家则强调严密的推理并由此得出的结论,这就十分容易理解,古希腊具有很难为后世超越的优美文学、极端理性化的哲学[2]。 1.2.3数学史的教育意义 了解数学史的人,自然会有这样的感觉:数学发展的实际情况与我们今日所学的数学书不是很一致。我们今日中学所学的数学内容基本上属于17世纪微积分学以前的初等数学知识,而大学数学学习的大部分内容则是17—18世纪的高等数学。这些数学课本已经过千锤百炼,它们是将历史上的数学材料按照一定的逻辑结构和学习要求加以取舍编纂的知识体系,这样就必然舍弃了许多数学概念和方法形成的实际背景、演化历程以及导致其发展的各种因素,因此仅凭数学教材的学习,难以获得数学的原貌和全景,而弥补这方面不足的最好途径就是进行数学史的学习。 2高等数学教学中渗透数学史的几点做法 2.1通过数学史的渗透加深学生对数学的理解 数学史的渗入可以丰富我们的教学内容,为学生提供新的学习途径。因为历史上的问题是真实的,因而更有趣;历史知识的介绍一般都非常自然,它或者揭示了实质性的数学思想方法,或者直接提供了相应数学内容的现实背景,这对于学生理解数学内容和方法都是重要的,所以在教学上要有所创新。在教学中,适时结合数学史内容进行教学,可以帮助学生了解数学知识是怎样形成的,可以极大地调动学生学习数学的积极性,有的同学甚至自己去找数学家的 故事 书看;有的同学通过对数学史的了解,不仅更好地理解了数学知识,而且转变了学习数学的态度,对问题的探讨由不耐烦到独立解决,喜欢对问题追根究底。 2.2通过数学史的渗透培养学生正确的数学 思维方式 首先,将数学家们获得重大发现的思想活动的历史记录以及经历的百感交集的体验引入课堂,是培养学生思维能力的最好教材;其次,还可以结合历史环境介绍一些数学史中的反例,让学生了解数学的发展并不是一帆风顺的,历史上任何一项数学成果的取得都是经历了重重曲折的;介绍数学的发展史,让学生了解数学家的思维方式,以此影响自己的思维方式。 2.3通过数学史的渗透激发学生学习数学的兴趣 高等数学以其抽象的内容、广泛的应用、严谨的结构、连续的发展而别于其他学科;实际教学中,学生在学习高等数学时只注重字母、公式的记忆,对概念、定理的产生缺乏正确的认识,知识死记硬背,因而,乏味、枯燥、难理解成为学生对数学这门学科的印象,看不到活的数学,更不用说对这门学科产生浓厚的兴趣了,再加上学习过程中随着对理解和接受数学知识要求的不断提高,从而也加大了学生学习高数的难度,学习兴趣不可避免会受到影响,学习效果当然会大打折扣。如果教师在教学过程中能够把抽象的概念同具体的 历史故事 、数学人物有机结合起来,适时地穿插一些学生感兴趣又有知识性的历史事件或名人故事,充分调节课堂气氛、诱发学生学习兴致,增强数学的吸引力,就可以使枯燥的教学变得生动,消除学生对数学的恐惧感,从而有助于提高学生学习的兴趣和积极性。 2.4通过数学史的渗透使学生以史为鉴 目前,德育教育不仅是政治、语文、历史学科的事了,数学史内容的加入使数学具有更强大的德育教育功能,通过介绍数学史让学生们以史为鉴。首先,通过数学史可以对学生进行爱国主义教育。现行的教材既有国外的数学成就,也有我国在数学史上的贡献,比如数学书中有:刘徽的“割圆术”、鸡兔同笼问题、秦九韶算法、更相减损之术等数学问题,还有我国的祖冲之、祖暅、秦九韶等一批优秀的数学家[3],还有很多具有世界影响力的数学成就,在我国很多问题的研究甚至比国外早很多年。在课程的要求下,除了增强学生的民族自豪感外,还可以培养学生的“国际意识”,了解更多的世界名家,就是让学生认识到爱国主义不是“以己之长,说人之短”,而是全人类互相借鉴、互 相学 习、共同提高。其次,通过介绍著名数学家的成长史和研究史,让学生学习数学家的优秀品质。数学家们的精神令人钦佩,他们坚持真理、不畏权威、努力追求的精神,很多人甚至付出毕生的精力。数学家的可贵精神对那些在平时学习中遇到稍微烦琐的计算和稍微复杂的证明就打退堂鼓的学生来说,是一个很好的榜样,对他们养成良好的数学品质有积极的作用。 3对高等数学教学过程中渗透数学史的启示 因为在高等数学中渗透数学史,有如此重大的意义,所以要求教师应加强数学史的学习与研究。然而,经研究发现大部分教师的实践效果并不是很好,原因并不是教师们不接受新的教育理念,也不是不愿意承认数学史的融入、落实文化渗透的理念,而是由于数学史的知识匮乏导致理念难以落实,因此数学教师应注意多方学习数学史知识,多方研究数学史。在数学史融入高等数学教学的行动研究中,发现对数学史的学习研究可以分为以下三个层次:了解性学习、掌握性学习、研究性学习。第一层次要求知道数学史的发展概况,了解起过重要作用的数学家,影响深远的数学思想、方法等。第二层次可以从数学史中适当提取相关内容,用于数学研究、教学、学习之中。第三个层次以文献资料为线索,研究不同时期的数学发展,数学家活动,数学思想、方法的进展等,并对数学的发展趋势提出预见性分析。 4结束语 总而言之,数学史在中学数学教学中的作用是非常重要的。因此我们需要把数学史融入高等数学教学中,并将文化理念落实于课堂教学。所以要把数学史融入课堂教学看成一种教学现象,用行动研究的理论来研究这种教育现象。在研究的过程中,要坚持学习行动研究的理论,并用行动研究的理论指导对数学史融入课堂教学的实践,在实践的过程,积累大量的问题,通过这些问题的解决,促进对行动研究理论的重新认识,提高对教育理论的应用。 作者:刘菊芬 吴芳 工作单位:铜仁学院教育科学系
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数学史上出现的三次数学危机,与其说是“数学的危机”,不如说是“数学哲学的危机”.下面我给你分享三次数学危机论文,欢迎阅读。
摘要:本文主要通过数学史上的三次危机的产生与消除,针对它们的本质浅谈自己的认识,实际导致这三次危机原因在与人的认识。第一次数学危机是人们对万物皆数的误解,随着无理数的发现,把第一次数学危机度过了。第二次数学危机是人们对无穷小的误解,微积分的出现产生了一种新的方法,即分析方法,分析方法是算和证的结合。是通过无穷趋近而确定某一结果。罗素悖论的发现,给数学界以极大的震动,导致了数学史上的第三次危机。为了探求其根源和解决难题的途径,在数学界逻辑界进行了不懈的探讨,提出了一系列解决方案,并在不知不觉中大大推动了数学和逻辑学的发展。
关键词:危机;万物皆数;无穷小;分析方法;集合
一、前言
数学常常被人们认为是自然科学中发展得最完善的一门学科,但在数学的发展史中,却经历了三次危机,人们为了使数学向前发展,从而引入一些新的东西使问题化解,在第一次危机中导致无理数的产生;第二次危机发生在十七世纪微积分诞生后,无穷小量的刻画问题,最后是柯西解决了这个问题;第三次危机发生在19世纪末,罗素悖论的产生引起数学界的轩然大波,最后是将集合论建立在一组公理之上,以回避悖论来缓解数学危机。本文回顾了数学上三次危机的产生与发展,并给出了自己对这三次危机的看法,最后得出确定性丧失的结论。
二、数学史上的第一次“危机”
第一次数学危机是发生在公元前580-568年之间的古希腊。那时的数学正值昌盛,忒被是以毕达哥拉斯为代表的毕氏学派对数的认识进行了研究,他们认为“万物旨数”。所谓数就是指整数,他们确定数的目的是企图通过揭示数的奥秘来探索宇宙的永恒真理,信条是:宇宙间的一切现象都能归结为整数或整数之比,即世界上只存在整数与分数,除此之外他们不认识也不承认别的数。在那个时期。上述思想是绝对权威、是“真理”。但是不久人们发现即使边长为1的正方形对角线不是可比数。这样毕达哥拉斯“万物皆数”是不成立的,绝对的权威受到了严重的挑战:一方面证明单位正方形对角线的长不是整数分数,按照他们的观点,这种长度不是数!另一方面,他们不承认自己的观点有问题,这就陷入了极大的矛盾之中,这是第一次数学危机。
三、第二次数学危机
第二次数学危机发生在十七世纪。十七世纪微积分诞生后,由于推敲微积分的理论基础问题,数学界出现混乱局面,即第二次数学危机。其实我翻了一下有关数学史的资料,阿基米德的逼近法实际上已经掌握了无限小分析的基本要素,直到很多年后。牛顿和莱布尼兹开辟了新的天地――微积分。微积分的主要创始人牛顿在一些典型的推导过程中,第一步用了无穷小量作分母进行除法,当然无穷小量不能为零;第二步牛顿又把无穷小量看作零,去掉那些包含它的项,从而得到所要的公式,在力学和几何学的应用证明了这些公式是正确的,但它的数学推导过程却在逻辑上自相矛盾。直到19世纪,柯西详细而有系统地发展了极限理论。柯西认为把无穷小量作为确定的量,即使是零,都说不过去,它会与极限的定义发生矛盾。无穷小量应该是要怎样小就怎样小的量,因此本质上它是变量,而且是以零为极限的量,至此柯西澄清了前人的无穷小的概念,另外Weistrass创立了极限理论,加上实数理论,集合论的建立,从而把无穷小量从形而上学的束缚中解放出来,第二次数学危机基本解决。
四、数学史上的第三次危机
1.悖论的产生及意义
(1)什么是悖论
悖论来自希腊语,意思是“多想一想”。这个次的意义比较丰富,它包括一切与人的知觉和日常经验相矛盾的数学结论,那些结论会使我们惊异无比。悖论是自相矛盾的命题,即如果承认这个命题成立,就可推出它的否定命题成立;反之,如果承认这个命题的否定命题成立,又可推出原命题成立。如果承认它是真的,经过一系列正确的推理,却又得出它是假的;如果承认它是假的,经过一系列正确的推理,却又得出它是真的。古今中外有不少著名的悖论,他们震撼了逻辑学和数学的基础,激发了人们求知和精密的思考,吸引了古往今来许多思想家和爱好者的注意力。解决悖论难题需要创造性的思考,悖论的解决又往往可以给人带来全新的观念。
(2)悖论产生的意义
疏忽学悖论是在数学学科理论体系发展到相当高的阶段才出现的。它是对数学学科理论体系可能存在的内在矛盾的揭示。虽然暂时引起人们的思想混乱,对正常的科学研究可能会形成一定的冲击,但它对于揭露原有理论体系中的逻辑矛盾,对于揭露原有理论的缺陷或局限性,对于这一步深入理解,任何和评价原有科学理念,对于原有的科学概念或理论的进一步充实完善和促进科学管理的产生都有相当重要的意义,同时也为科学研究提供新的课题和研究方向。
2.第三次数学危机的产生与解决
(1)第三次数学危机的产生
第三次数学危机发生在1902年,罗素悖论的产生震撼了整个数学界,号称天衣无缝,绝对正确的数学出现了自相矛盾。
罗素在该悖论中所定义的集合R,被几乎所有集合论研究者都认为是在朴素集合论中可以合法存在的集合。事实虽是这样但原因却又是什么呢?这是由于R是集合,若R含有自身作为元素,就有R R,那么从集合的角度就有RR。一个集合真包含它自己,这样的集合显然是不存在的。因为既要R有异于R的元素,又要R与R是相同的,这显然是不可能的。因此,任何集合都必须遵循R R的基本原则,否则就是不合法的集合。这样看来,罗素悖论中所定义的一切R R的集合,就应该是一切合法集合的集合,也就是所有集合的集合,这就是同类事物包含所有的同类事物,必会引出最大的这类事物。归根结底,R也就是包含一切集合的“最大的集合”了。因此可以明确了,实质上,罗素悖论就是一个以否定形式陈述的最大集合悖论。
(2)第三次数学危机的解决
罗素的悖论产生后,数学家们就开始为这场危机寻找解决的办法,其中之一是把集合论建立在一组公理之上,以回避悖论。首先进行这个工作的是德国数学家策梅罗,他提出七条公理,建立了一种不会产生悖论的集合论,又经过德国的另一位数学家弗芝克尔的改进,形成了一个无矛盾的集合论公理系统(即所谓zF公理系统),这场数学危机到此缓和下来。
现在,我们通过离散数学的学习,知道集合论主要分为Cantor集合论和Axiomatic集合论,集合是先定义了全集I,空集,在经过一系列一元和二元运算而得来的。而在七条公理上建立起来的集合论系统避开了罗素悖论,使现代数学得以发展。
三次数学危机是我们数学史发展中的一个奠基,他为我们日后更详细、深入的研究数学做了很好的铺垫,我我想以后也许会有第四次数学危机,但数学家也会把它化解掉,只有出现危机,才能使我们的数学研究达到更高的境界。
数学的产生和发展,始终与人类社会的生产和生活有着密不可分的联系。在新教材中,任何一个新概念的引入,都特别强调它的现实背景、数学理论发展背景或数学发展的历史背景,只有这样才能让学生感到知识发展水到渠成。所以特别希望在教学中能不时渗透数学史的相关知识,充分发挥和利用数学史的教育价值,使学生通过了解数学史,而更加全面更加深刻地理解数学、感悟数学。
一、集合论的诞生
一般认为,集合论诞生于1873年底。1873年11月29日,康托尔(G.Gsntor,1845-1918)在给戴德金(JuliusWilhelmRichardDedekind,1831—1916)的信中提问“正整数集合与实数集合之间能否一一对应起来?”这是一个导致集合论产生的大问题。几天后,康托尔用反证法证明了此问题的否定性结果,“实数是不可数集”,并将这一结果以标题为《关于全体实代数数集合的一个性质》的论文发表在德国《克莱尔数学杂志》上,这是“关于无穷集合论的第一篇革命性论文”,在其系列论文中,他首次定义了集合、无穷集合、导集、序数、集合运算等,康托尔的这篇文章标志着集合论的诞生。
二、集合论成为现代数学大厦的基础
康托尔的集合论是数学史上最具革命性和创造性的理论,他处理了数学上最棘手的对象——无穷集合,让无数因“无穷”而困扰许久的数学家们在这种神奇的数学世界找回了自己的精神家园。它的概念和方法渗透到了代数、拓扑和分析等许多数学分支,甚至渗透到物理学等其他自然学科,为这些学科提供了奠基的方法。几乎可以说,没有集合论的观点,很难对现代数学获得一个深刻的理解。
集合论诞生的前后20年里,经历千辛万苦,但最终获得了世界的承认,到了20世纪初,集合论已经得到数学家们的普遍赞同,大家一致认为,一切数学成果都可以建立在集合论的基础之上了,简言之,借助集合论的概念,便可以建立起整个数学大厦,就连集合论诞生之初强烈反对的著名数学家庞加莱(JulesHenriPoincaré,1854-1912)也兴高采烈地在1900年的第二次国际数学家大会上宣布:“借助集合论概念,我们可以建造整个数学大厦。今天,我们可以说绝对的严格性已经达到了。”然而,好景不长,一个震惊数学界的消息传出,集合论是有漏洞的!如果是这样,则意味着数学大厦的基础出现了漏洞,对数学界来说,这将是多么可怕啊!
三、罗素(BertrandRussell,1872-1970)悖论导致第三次数学危机
1903年,英国数学家罗素在《数学原理》一书上给出一个悖论,很清楚地表现出集合论的矛盾,从而动摇了整个数学的基础,导致了数学危机的产生,史称“第三次数学危机”。
罗素构造了一个所有不属于自身(即不包含自身作为元素)的集合R,现在问R是否属于R?如果R属于R,则R满足R的定义,因此R不属于自身,即R不属于R。另一方面,如果R不属于R,则R不满足R的定义,因此R应属于自身,即R属于R,这样,不论任何情况都存在矛盾,这就是有名的罗素悖论(也称理发师悖论)。
罗素悖论不仅动摇了整个数学大厦的基础,也波及到了逻辑领域,德国的著名逻辑学家弗里兹在他的关于集合的基础理论完稿而即将付印时,收到了罗素关于这一悖论的信,他立刻发现,自己忙了很久得出的一系列结果却被这条悖论搅得一团糟,他只能在自己著作的末尾写道:“一个科学家所碰到的最倒霉的事,莫过于是在他的工作即将完成时却发现所干的工作的基础崩溃了。”这样,罗素悖论就影响到了一向被认为极为严谨的两门学科——数学和逻辑学。
四、消除悖论,化解危机
罗素悖论的存在,明确地表示集合论的某些地方是有毛病的,由于20世纪的数学是建立在集合论上的,因此,许多数学家开始致力于消除矛盾,化解危机。数学家纷纷提出自己的解决方案,希望能够通过对康托尔的集合论进行改造,通过对集合定义加以限制来排除悖论,这就需要建立新的原则。
在20世纪初,大概有两种方法。一种是1908年由数学家策梅洛(Zermelo,ErnstFriedrichFerdinand,1871~1953)提出的公理化集合论,把原来直观的集合概念建立在严格的公理基础上,对集合加以充分的限制以消除所知道的矛盾,从而避免悖论的出现,这就是集合论发展的第二阶段:公理化集合。
解铃还须系铃人,在此之前,危机的制造者罗素在他的著作中提出了层次的理论以解决这个矛盾,又称分支类型化。不过这个层次理论十分复杂,而策梅洛则把这个方法加以简化,提出了“决定性公理(外延公理)、初等集合公理、分离公理组、幂集合公理、并集合公理、选择公理和无穷公理”,通过引进这七条公理限制排除了一些不适当的集合,从而消除了罗素悖论产生的条件。后来,策梅洛的公理系统又经其他人,特别是弗兰克尔(A.A.Fraenkel)和斯科伦(T.Skolem)的修正和补充,成为现代标准的“策梅洛——弗兰克尔公理系统(简称ZF系统)”,这样,数学又回到严谨和无矛盾的领域,而且更促使一门新的数学分支——《基础数学》迅速发展。
五、危机的启示
从康托尔集合论的提出至今,时间已经过去了一百多年,数学又发生了巨大的变化,而这一切都与康托尔的开拓性工作密不可分,也和数学家们的艰辛努力密不可分。从危机的产生到解决,我们可以看到,数学的发展跟提出问题和面对困难是离不开的,期间要经历无数的挫折和失败,但是只要坚持,终会走向成功。
矛盾的消除,危机的化解,往往给数学带来新的内容,新的变化,甚至革命性的变革,这也反映出矛盾斗争是事物发展的历史性动力的基本原理。正如数学家克莱因(FelixChristianKlein1849-1925)在《数学——确定性丧失》中说:“与未来的数学相关的不确定性和可疑,将取代过去的确定性和自满,虽然这次悖论已经找到解释,危机也已化解,但是更多的还是未知,因为只要仔细分析,矛盾又将会被认识更为深刻的研究者发现,这种发现不应该被认为是‘危机’,而应该感到,下一个突破的机会来到了。”
参考文献:
1.《普通高中课程标准实验教科书——数学必修1》教师教学用,人民教育出版社
2.胡作玄,《第三次数学危机》
中华人民共和国的诞生,为中国数千年的文明史揭开了新的篇章,我国数学科学的研究出现了生机勃勃的景象,以下是我搜集的一篇关于三次数学危机探讨的论文范文,供大家阅读参考,
从我国数学的发展看三次数学危机。
1 引言
数学中有大大小小的许多矛盾,比如正与负、加法与减法、微分与积分、有理数与无理数、实数与虚数等等。但是整个数学发展过程中还有许多深刻的矛盾,例如有穷与无穷,连续与离散,乃至存在与构造,逻辑与直观,具体对象与抽象对象,概念与计算等等。在整个数学发展的历史上,贯穿着矛盾的斗争与解决。而在矛盾激化到涉及整个数学的基础时,就产生数学危机。整个数学的发展史就是矛盾斗争的历史,斗争的结果就是数学领域的发展。
2 三次数学危机
第一次数学危机发生在古希腊,源于毕达哥拉斯的以数为基础的宇宙模型和数是可公度的信条。毕达哥拉斯认为,事物的本质是由数构成的,并以数为基础,构造了宇宙模型[1].在毕达哥拉斯看来,数就是整数或整数之比。但这一信条后来遇到了困难。因为有些数是不可公度的。这一矛盾,导致了毕达哥拉斯关于数的信条的破产,并进一步导致了毕达哥拉斯以数为基础的宇宙模型的破产。这在当时产生的震动太大了,因此历史上称之为第一次数学危机。
17、18世纪关于微积分发生的激烈的争论,被称为第二次数学危机[2].在17世纪晚期,形成了微积分学。牛顿和莱布尼茨被公认为微积分的奠基者。他们的功绩主要在于把各种有关问题的解法统一成微积分,有明确的计算步骤,微分法和积分法互为逆运算[3].由于新诞生的微积分方法中隐含着逻辑推理上的严重缺陷,导致了无穷小悖论[4].当时牛顿等人不能自圆其说,而且,其后一百年间的数学家也未能有力的回答贝克莱的质问,由此而引起数学界甚至哲学界长达一个半世纪的争论,造成第二次数学危机.
19世纪末分析严格化的最高成就--集合论,似乎给数学家们带来了一劳永逸摆脱基础危机的希望。庞加莱甚至在1900年巴黎国际数学大会上宣称:现在我们可以说,完全的严格性已经达到了![5]但就在第二年,一场摇撼整个数学大厦基础的暴风雨来临了,英国数学家罗素以一个简单明了的集合论悖论打破了人们的上述希望,引起了关于数学基础的新争论。他把关于集合论的一个着名悖论用故事通俗地表述出来。
它和其它一些集合论悖论一样,对数学发展的影响是十分深刻、巨大的,甚至可以说是动摇了整个数学的基础,并导致了第三次数学危机。
3 从我国数学的发展看三次数学危机
中华人民共和国的诞生,为中国数千年的文明史揭开了新的篇章,我国数学科学的研究出现了生机勃勃的景象,这是我们国家社会主义建设的需要,也是我们党和国家非常重视科学技术的结果,
数学论文《从我国数学的发展看三次数学危机。中国科学院于1950年开始筹建数学研究所,1952年正式成立。全国各高等院校普遍设置了数学系,《数学学报》和《数学通报》复刊。1958年~1960年的大跃进时期,在极左思潮影响下,数学基础理论研究受到很大冲击,积极的一面是明确了向世界先进水平看齐的奋斗目标,也重视理论联系实际,线性规划得到大力推广并创造了切实可行的图上作业法,运筹学由此在我国发展起来。在发展我国高科技过程中,例如1965年9月17日,我国科学工作者在世界上首次用人工方法合成结晶牛胰岛素。
我们不能不承认,数学对于现实生活的影晌正在与日俱增。许多学科都在悄悄地经历着一场数学化的进程。现在,已经没有哪个领域能够抵御得住数学方法的渗透。因此,对于数学,特别是现代数学加以普及,使得数学和数学家的工作能对现实生活产生应有的积极影响,这已成为人们日益重视的课题。
4 总结
综上所述三次数学危机对数学的发展影响是巨大的。第一次数学危机中产生的欧几里德几何对树立天文学的发展起了很大的推动作用,第一次数学危机使古希腊数学基础发生了根本性的变化,使古希腊的数学基础转向几何。第二次数学危机中波尔查诺给出了连续性的正确定义;阿贝尔指出要严格限制滥用级数展开及求和;柯西指出无穷小量和无穷大量都是变量,并且定义了导数和积分;狄利克雷给出了函数的现代定义;美国数理逻辑学家罗宾逊又利用无穷小量引进超实数的概念,建立了非标准分析,同样也能精确的描述微积分,解决无穷小悖论。第三次数学危机建立了实数理论,且在此基础上建立了极限的基本定理,使数学分析建立在实数理论的严格基础之上,康托尔创立了集合论。而且还产生了公理化方法论和数理逻辑等一批新颖学科。我国以至世界各国的数学发展也都依赖于三次数学危机中产生的数学的新内容。整个数学的发展是一个层层深入、层层递进的过程。
参考文献:
[1]人民教育出版社中学数学室着.现代数学概论[M].北京:人民教育出版社,2003.
[2]张光远.现代化知识文库:二十世纪数学史话[M].知识出版社,1984.2
[3]袁小明.数学史话[M].山东教育出版社,1985.
[4]于寅.近代数学基础[M].华中理工大学出版社,1999.3.
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