《走進教育數(shù)學(xué):走進教育數(shù)學(xué)(第二版)》引入并詮釋了“教育數(shù)學(xué)”這一新學(xué)科的全新概念,探討了“教育數(shù)學(xué)”的思想源頭與內(nèi)涵。提出了走進教育數(shù)學(xué),可從教材數(shù)學(xué)、競賽數(shù)學(xué)、測評數(shù)學(xué)、文化數(shù)學(xué)四個方面進入,并依次介紹了其研究的三、四、五、六個著眼點。為教育優(yōu)化數(shù)學(xué),《走進教育數(shù)學(xué):走進教育數(shù)學(xué)(第二版)》從整合創(chuàng)新、返璞歸真著手,介紹了一些優(yōu)化數(shù)學(xué)的方法和手段:基本概念的重新定義、體系結(jié)構(gòu)的恰當(dāng)調(diào)整、思想方法的歸結(jié)提升、切換透視的靈活處置、移植拓廣的適時運用、陳述呈現(xiàn)的方式改變、對稱性考慮、充要性探究、求簡性追求、尋找本質(zhì)、揭示聯(lián)結(jié)、演繹深化、發(fā)掘中巧等。
《走進教育數(shù)學(xué):走進教育數(shù)學(xué)(第二版)》還介紹了作者創(chuàng)新改造的大量案件及對中學(xué)數(shù)學(xué)研究的大量成果。
《走進教育數(shù)學(xué):走進教育數(shù)學(xué)(第二版)》對廣大中學(xué)數(shù)學(xué)教師,特別是從事數(shù)學(xué)教育人士有重要的參考價值,可促使青年數(shù)學(xué)教育工作者快速成長,對有實踐經(jīng)驗的教師可從理論上得以提升,也可供高中以上文化程度的學(xué)生、數(shù)學(xué)愛好者及科技工作者參考。
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沈文選,男,1948年生。湖南師范大學(xué)數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)學(xué)院教授、碩士生導(dǎo)師,湖南師范大學(xué)數(shù)學(xué)奧林匹克研究所所長,中國數(shù)學(xué)奧林匹克高級教練,湖南數(shù)學(xué)奧林匹克培訓(xùn)的主要組織者與授課者(湖南中學(xué)生已獲得IH0金牌10塊,銀牌2塊)。已出版《競賽數(shù)學(xué)教程》、《奧林匹克數(shù)學(xué)中的代數(shù)問題》、《奧林匹克數(shù)學(xué)中的幾何問題》、《奧林匹克數(shù)學(xué)中的組合問題》等數(shù)學(xué)競賽著作10余部,在《數(shù)學(xué)教育學(xué)報》等雜志上發(fā)表《奧林匹克數(shù)學(xué)研究與數(shù)學(xué)奧林匹克教育》、《奧林匹克中的幾何問題研究與幾何教學(xué)探討》等數(shù)學(xué)競賽論文40余篇。多年來為全國初、高中數(shù)學(xué)聯(lián)賽,數(shù)學(xué)冬令營提供試題20余道,是1997年全國高中數(shù)學(xué)聯(lián)賽、2002年全國初中數(shù)學(xué)聯(lián)賽、2003年第18屆數(shù)學(xué)冬令營等命題組成員。長期從事數(shù)學(xué)奧林匹克教育研究、中學(xué)數(shù)學(xué)教育研究、初等數(shù)學(xué)研究,并出版學(xué)術(shù)著作近20部,發(fā)表論文200余篇。任全國初等數(shù)學(xué)研究協(xié)調(diào)組成員、全國高師教育研究會常務(wù)理事、全國教育數(shù)學(xué)研究會常務(wù)理事、《數(shù)學(xué)教育學(xué)報》編委、湖南省高校數(shù)學(xué)教育研究會理事長、湖南省數(shù)學(xué)會中學(xué)數(shù)學(xué)專業(yè)委員會副主任。
數(shù)學(xué)是人類最古老的精神文明之一。原始部落的人們每天都離不開數(shù)與量的活動:氏族部落的成員經(jīng)常發(fā)生變化,增多或減少;每次瓣歸來。需計算獵物的多少,分配食物需將食物數(shù)量和部落成員加以比較。由于大江大河經(jīng)常洪水泛濫,洪水退去后,人們需重新丈量土地。修建住所、堤壩和一些建筑,需計算各種圖形的面積及物體的體積,從而漸漸地認識一些正整數(shù)和簡單的幾何圖形。人類對自然界,乃至宇宙的認識,自始至終都是和數(shù)學(xué)聯(lián)系在一起的。人類對自身的認識與教育,也是與數(shù)學(xué)分不開的。從古以來,人們受教育的最低要求就是“能寫、會算”,這“算”就是數(shù)學(xué)。進入20世紀以后,全世界的基礎(chǔ)教育都是以母語和數(shù)學(xué)為兩門最重要的課程來開設(shè)的。因此,數(shù)學(xué)是人類生存的需要、教育的主體。也就是說,在人們的生活、學(xué)習(xí)、工作中都要具備一定量的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識,并隨著時代的前進,這種數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識也越來越寬廣,越來越厚實。
數(shù)學(xué)的這種基礎(chǔ)地位,也就決定了人們對數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)與研究的重視程度,因而人們?yōu)榇送度肓司薮蟮臒崆楹推D苦的奮斗。今天,寬廣、厚實的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)就是人類智慧與熱情的結(jié)晶。
基礎(chǔ)數(shù)學(xué)又分為公眾基礎(chǔ)數(shù)學(xué)與專業(yè)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)。公眾基礎(chǔ)數(shù)學(xué)內(nèi)容將在教育數(shù)學(xué)中的教材數(shù)學(xué)、文化數(shù)學(xué)等章節(jié)中介紹,在此主要介紹一點專業(yè)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)的有關(guān)內(nèi)容。
專業(yè)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)中,又有純粹數(shù)學(xué)、核心數(shù)學(xué)等的稱呼。
純粹數(shù)學(xué)主要包括代數(shù)與數(shù)論、幾何與拓撲、分析學(xué)等幾大部分。核心數(shù)學(xué)是指純粹數(shù)學(xué)的核心。
數(shù)學(xué)是一個整體,一些最有價值的數(shù)學(xué)問題、具有重大發(fā)展?jié)摿Φ臄?shù)學(xué)基礎(chǔ)理論和方法構(gòu)成一個時期的“核心數(shù)學(xué)”(蔣文蔚,1993)。從19世紀的數(shù)學(xué)來看,復(fù)數(shù)理論因負數(shù)開方引起,伽羅瓦的群論來源于方程的根式解,羅巴切夫斯基的非歐幾何學(xué)起始于對歐氏幾何的第五公設(shè)的研究,而數(shù)學(xué)分析的嚴密化進程則源于無限小量之比的不確定性。這些數(shù)學(xué)內(nèi)部提出的問題深刻地反映了客觀世界的數(shù)量關(guān)系,揭示了豐富的數(shù)學(xué)內(nèi)涵。另外,許多應(yīng)用性問題,也成了核心數(shù)學(xué)的重大分支,例如,傅里葉從熱傳導(dǎo)提出的三角級數(shù)展開。傅里葉分析、傅里葉變換、傅里葉算子、群上調(diào)和分析、非交換調(diào)和分析,其影響至今不衰,始終是核心數(shù)學(xué)的重要組成部分。在20世紀的上半葉,相對論和量子力學(xué)誕生,與之相應(yīng)的黎曼幾何、李群和泛函分析也屬于那時的核心數(shù)學(xué)范圍。傳統(tǒng)的函數(shù)論、數(shù)論等基本的數(shù)學(xué)工具。仍然是那時核心數(shù)學(xué)的一部分。此時,組合拓撲學(xué),以一般理想論為代表的抽象代數(shù)等,雖然并不和數(shù)學(xué)內(nèi)部需要相聯(lián)系,卻以旺盛的生命力迅速發(fā)展。也構(gòu)成核心數(shù)學(xué)的中堅。另一方面,盛極一時的射影幾何學(xué)、特殊函數(shù)論、方程式論、四元數(shù)解析等學(xué)科雖然是純粹數(shù)學(xué),但漸漸淡出核心數(shù)學(xué)的范圍。到了20世紀下半葉,電子計算機的出現(xiàn)導(dǎo)致數(shù)理邏輯、逼近論等學(xué)科的發(fā)展,與此同時,微分幾何學(xué)受到拓撲學(xué)的影響產(chǎn)生了整體微分幾何,又和規(guī)范場論等數(shù)學(xué)物理課題相結(jié)合,從非主流數(shù)學(xué)進入主流數(shù)學(xué)。微分方程求解歷來是核心數(shù)學(xué)的重要部分,流形上的分析、多元復(fù)分析、動力系統(tǒng)、指標定理等成為世人關(guān)注的數(shù)學(xué)課題,完全受數(shù)學(xué)內(nèi)部需要而發(fā)展的代數(shù)數(shù)論、代數(shù)幾何,更以費馬大定理的證明而達到高潮。面向21世紀,基礎(chǔ)數(shù)學(xué)的發(fā)展將會更快。非線性數(shù)學(xué)問題、離散數(shù)學(xué)問題、解析數(shù)論、代數(shù)數(shù)論、代數(shù)幾何、群與代數(shù)及表示理論、流形與變形拓撲學(xué)、整體微分幾何、隨機分析和無窮維分析以及應(yīng)用數(shù)學(xué)、計算數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)理論等都將有更大發(fā)展。
核心數(shù)學(xué)的重大進展和其成果的實際應(yīng)用都是難以預(yù)計的。核心數(shù)學(xué)課題一旦有所突破,常常會產(chǎn)生不可估量的影響。如伽羅瓦提出的群論,源于代數(shù),后來擴展到幾何變換群、拓撲學(xué)中的同倫群和同調(diào)群、微分方程中的李群、有限群和典型群、物理學(xué)中的對稱群、規(guī)范群,其覆蓋面幾乎是整個數(shù)學(xué)。至于群論直接用于密碼編制,成為一種特殊的數(shù)學(xué)技術(shù),更是始料不及了。
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