学习数学除了培养逻辑思维能力,作为一种工具在科学技术中发挥作用,还有第三个功能,就是培养数学素养,作为人的基本素质的一部分。
既然是基本素质,仅仅知道初等数学那就很不够了。人类进入工业社会,数学是起了很大作用的。微积分的诞生,在很大程度上影响了工业革命的进程,同时开创了人类科学的黄金时代,成为人类理性精神胜利的标志。而微积分最重要的思想就是 “极限”,这是近代数学与初等数学的本质性的差别。作为21世纪的文科生应该要了解这一点,不然就很难说已经具备了数学的基本素质。
本课程主要内容有极限与连续,导数与微分及其应用,积分及其应用,微分方程简介,线性代数基础等。
尽管数学素质非常重要,但文科学生对学习数学还是会有一些疑问,比如,数学在人文学科中有什么应用?
实际上在半个世纪以前的很长时间内,数学的应用还基本局限于物理学、力学等传统领域。二战以后,人们将数学应用于信息、控制领域,产生了“信息论”和“控制论”。影响更大的是美国数学家冯*诺依曼基于数学基础的计算机方案,从理论上为第三次工业革命打下了基础。在上世纪50年代,数学又被应用到了金融学中,诞生了数理金融学,在以前认为只要简单算术就可以解决问题的金融学中,用起了大量的现代数学。
医学从来就被认为是实验科学,基本是靠医生的经验去解决问题,但是在上世纪60年代诞生的“X光断层扫描技术”,即我们熟知的CT机,就是数学和计算机技术相结合的产物。CT大大提高了疾病的诊断精度,极大地减少了对医生经验的依赖,是数学直接产生生产力的一个很好的例子。现在,数学在文学、考古学等纯文科领域也有了很多的应用。如用数学方法研究文学作品的作者,典型的例子是上世纪80年代,复旦大学数学系李贤平教授使用数学中统计学方法,对谁是红楼梦的作者进行了研究,得出了自己的结论。在考古学中应用数学,产生了新的学科:计量考古学。
总之,随着社会经济的发展,数学必将在更多的领域中发挥作用。纵观这几十年,很多伟大的发现,都是在传统认为不需要数学的地方运用了数学而获得的。所以,学习数学对于文科学生来说,除了基本素质的要求,还应该看高一层。
本课程不是理科微积分课程的简化版,在知识的引入、展开与衔接上充分考虑了人文科学学生的特点,注重数学文化、数学思想与数学内容的融合,通过学习可以品味数学文化,感悟数学思想。同时也注重课程内容衔接的逻辑性。
高中数学知识
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1. 柴俊. 大学文科数学 [M]. 上海:华东师范大学出版社,2019.
课程内容基本来自本书,是课程的主要参考书。
2. 张奠宙,丁传松,柴俊. 情真意切话数学[M]. 北京:科学出版社,2011.
有更多的数学文化例子。
3. 张奠宙,柴俊. 大学数学教学概说[M]. 北京:高等教育出版社,2015.
有更多的例子感悟数学思想,书中的教学原则可供教授文科数学的教师参考。
4. 李尚志. 数学的神韵[M]. 北京:科学出版社,2010.
5. 柴俊,丁大公,陈咸平等. 高等数学[M]. 北京:科学出版社,2007.
6. 韩雪涛. 数学悖论与三次数学危机[M]. 长沙:湖南科学技术出版社,2006.
7. 蒋鲁敏,赵小平,刘宗海,王继延. 文科数学——数学思想和方法[M]. 上海:华东师范大学出版社,2000.