关于开设大学数学课程的思考
[摘要]本文阐述了三个方面的内容:一是“数学技术”的新挑战。二是“大学数学”的新要求。三是强化基础的新建议。
[关键词]大学数学课程 数学技术 基础
一、“数学技术”的新挑战
五十年前,数学虽然也直接为工程技术提供一些工具,但基本方式是间接的:先促进其他科学的发展,再由这些科学提供工程原理和设计的基础。“高技术”的出现,把我们的社会推进到了数学工程技术的时代。数学与工程技术之间,在更广阔的范围内和更深刻的程度上,以新的方式直接地相互作用着,极大地推动了数学和工程科学的发展。数学从后台走向前台。
数学技术的例子是很多的。例如,代数与密码技术;radon与ct(计算机层析)技术;大规模线性规划求解技术在经济、管理中的应用;与保险有关的精算学软件;期货、期权交易中的期权定价软件;信息提取与处理软件;小波技术在信息科学中的应用;穿甲弹的计算仿真技术;并行计算技术在气象和工程中的应用等等。
创建于1964年的美国工程院,过去是不选数学家为院士的。但是,在1997年选出的85位院士中,有3位数学家;在1998年选出的84位院士中,又有3位数学家。这从一个方面说明了时代对“数学技术”的认可。
鉴于数学科学在21世纪所具有的关键的重要性,即将到来的公元2000年,被联合国定为“国际数学年”。在今后两千年内,在人类思想领域里,具有压倒性的新情况,将是数学地理解问题占统治地位。
“数学技术”对我国大学数学教育提出了新的挑战
二、“大学数学”的新要求
1998年10月,教育部高教司在北京组织了一个重要会议,研讨“数学教育在大学教育中的作用”。在一些重要问题上,教育部领导、专家与第一线数学教师取得了广泛的共识。
在面临21世纪数学思想和方法对世界经济和技术发展起着越来越重要作用的形势下,必须明确:数学是培养和造就各类高层次专门人才的共同基础。对非数学类专业的学生,大学数学基础课的作用至少有以下三个方面。
首先,它是学生掌握数学工具的主要课程。目前的主要问题是,对“工具性”的理解过窄,甚至把数学基础课看成只是为专业课程服务的工具。历史的经验告诫我们,这将导致学生基础薄弱、视野狭窄、后劲不足、创新乏力,十分不利于面向21世纪人才的培养。
其次,它是学生培养理性思维的重要载体。从本质上讲,数学研究的是各种抽象的“数”和“形”的模式结构,运用的主要是逻辑、思辩和推理等理性思维方法。这种理性思维的训练,是其他学科难以替代的。这对大学生全面素质的提高、分析能力的加强、创新意识的启迪都是至关重要的。
再次,它是学生接受美感熏陶的一种途径。数学是美学四大中心建构(史诗、音乐、造形和数学)之一。数学为之努力的目标:将杂乱整理为有序,使经验升华为规律,寻求各种运动的简洁统一的数学表达等,都是数学美的表现,也是人类对美感的追求。
对大学数学教育改革,要转变教育观念,用正确的教育思想指导改革的实践。要以数学统一性的观点,从全面素质教育的高度,来设计数学基础课程的体系。把微积分、代数、几何以及随机数学作为大学非数学专业的四门必修基础课程,并把这一序列课程统称为《大学数学》。
根据数学教学自身的特点以及长期实践的经验,对大学数学的课堂教学学时,应保障其基本稳定。对一般理工和财经管理类专业,学时不应少于300,其中少数对数学要求较低的学校和专业,也不应少于240;对农林类各专业,不应少于200;医科类力争不低于140;文科类争取达到140。数学教学的安排不能过于集中,最好不少于两个学期。
要充分认识数学教改的艰巨性。大力加强教学方法改革的研究和实验。努力加强数学教学中的实践环节。
指导思想应求基本一致,具体做法则要因校制宜、百花齐放、突出特色。要办出特色,必须重视基础。
三、强化基础的新建议
近三十多年来,数学方法在医药学研究中的应用日益广泛和深入。这标志医药科学已从定性分析进入到定量分析的发展阶段,正在经历“数学化”的进程。流行病学、诊断学、药理学、肿瘤学及临床研究中建立了一系列典型的数学模型。
当代医药学研究中常用的数学方法有:常微分方程、偏微分方程、概率论与数理统计、模糊数学、运筹学、正交设计、多元分析、计算方法、模式识别、数理逻辑、拓扑学、集合论、图论,等等。
联合国科教文组织八十年代的调查分析指出,目前科学研究工作有两个特点:一是所有各门学科的“数学化”,二是生物研究的突飞猛进。它们的结合推动医药科学日新月异。
我国卫生部从1982年开始把高等数学列为医学各专业的必修课程。我校即在医学各专业一年级上、下学期开设了高等数学考查课、线性代数和概率论选修(或考查)课。十八年来,这三门数学基础课的总学时从108增至144,又减至117。总的说来,领导、教师和学生对在医学院校开设这些数学基础课的认识是逐步提高的。但不必讳言,是不够重视的。
为了迎接国际“数学技术”时代的新挑战,为了适应国内开设《大学数学》的新要求,结合我校当前数学教学的实际情况,我们提出如下几条强化数学基础课的新建议。
1.保证必需的教学时数。近年来,由于实施“双休日”和新生军训,高等数学学时从72减为45(实际除去节假日通常只剩下40左右)。学时太少,只好砍掉空间解析几何、多元函数微积分等部分内容以及习题课,大大影响了学生从量和质上对高等数学的掌握。实际上,空间解析几何知识对学生理解人体的位置、三重积分对计算血流量都是重要的。一年级上学期高等数学的学时如果由周3增加到周5,则可达75;加上一年级下学期的线性代数和概率论的原72(周4,18周),就可保证实际上达到《大学数学》要求的140学时。
2.提高学生的重视程度。为了强调数学基础课的重要性,把原高等数学(增大空间解析几何部分的份量)、线性代数和概率论合并为《大学数学》课,140学时,考试课。
3.改善教学条件,提高教学质量。组织本校教师或几校教师合编《大学数学》教材(医学类专业,140学时适用)。化大班(6～7个小班)教学为中班(3～4个小班)教学。引进教学软件,逐步建立数学实验室。在高年级开设数学应用于医学的选修课或讲座,如计量诊断学、数理医药学、模糊医学决策,等等。
我们希望得到领导的支持。通过师生的共同努力,我校新世纪的大学生的数学素质将得到较大的提高。有了较扎实的数学基础,就能不断掌握新的数学方法,并自觉把数学技术用于医药科学的研究,以赶超世界医药科学的最高水平。