學習數學,意義何在?

目前來看,我認為數學的實際意義還沒有物理、化學的意義大,可偏偏為什麼數學是主科而理化是副科呢?


數學能夠幫助你認識這個世界。

我們對世界的認識過程一般是:discovery
ightarrow unified
ightarrow more discovery
ightarrow more unified

這裡的unified就離不開數學。

既然題主認可物理學是重要的,那我就說說物理哥哥的成長,與數學妹妹是如何糾纏不清的:

1)物理學史上第一個偉人無疑是牛頓,

題主中學學習的大部分物理知識只是就是牛頓力學,物理上很簡單,兩個核心:a.牛頓三定律;b.萬有引力定律。所有中學理科生對這兩個概念耳熟能詳了吧,都能考一百嗎?不能吧,為什麼?數學不過關呀。牛頓為了把物理體系搞得更加透徹,獨立發展出一套數學體系:微積分。這就是所謂的unified.舉個例子:中學生聽說過「面積定律:行星和太陽的連線在相等的時間間隔內掃過相等的面積。」如果沒有微積分,橢圓的扇形面積怎麼求?

順便提一句:題主你高中以後玩的還是牛頓定律,只不過要讓你玩坐標系變換,是謂伽利略變換。高中物理和初中物理,只差數學。

2)到了十九世紀,物理學蓬勃發展,物理學的知識也都服務於工業的發展,力熱聲光電種種現象繽紛美麗,這些discovery就差unified。有個叫麥克斯韋的大牛,寫了四個方程,統一了「光」、「電」、「磁」的描述,是謂麥克斯韋方程組,數學上叫做規範理論。

3)物理學的大廈似乎已經建好,有個傳奇的追光少年突發奇想,給光(也就是電磁波)玩個坐標系變換會怎麼樣?答案是光速不變。物理上稱作狹義相對論;在數學上,要用洛倫茲變換替代伽利略變換,這個追光少年就是愛因斯坦。

狹義相對論描述的是慣性系,少年為了描述非慣性系的統一理論,發展了廣義相對論。在物理上基於慣性力和萬有引力的不可區分,數學上依賴於黎曼幾何的複雜描述。

4)隨著人類開始有好奇心並有能力進入微觀世界的探索,一些奇異的現象引起了人們的警惕。宏觀世界的描述方法hold不住了。漸漸地,科學家們積累了大量的實驗觀測結果,歸納了一些唯像的描述,真正能夠研究量子問題,還是要發展一套(多套)數學語言,量子力學既有矩陣的表示又有微分方程的表示。

總之呢,沒有數學,我不能想像這幫物理學家們怎麼玩。

-------------------------------

順便一提,我們都坐在電腦面前翹著鍵盤,計算機體系結構基於馮諾依曼體系,其邏輯體系基於「布爾代數」。

題主,如果這個世界越美麗的地方,越神秘,越遙遠,越深邃,數學就是你的望遠鏡。

.


有時候,你愛一個東西/人,並不一定是因為這個東西/人招人喜愛。而是因為你看到了她/他/它的美。

要覺得數學美和有意義,其實是需要緣分的。


『』你能告訴我,我從這兒該走哪條路嗎?『』

「那多半要看你想去哪兒。」 貓說。

「我不在乎去哪兒——」 愛麗絲說。

「那你走哪條路都沒關係,」 貓說。

「——只要能到個地方就行,」 愛麗斯解釋說。

「噢,當然,你總能到個地方的,」 貓說,「只要你走得夠遠。」

————卡洛爾

從實用角度,理工科數學不好是硬傷。從思維角度,數學絕對是高大上人類智慧之精華,憑空造大廈之典範。所以,需求之外的學習就成了一種追求。

數學可視為科學的語言。你以為你在做科學,大部分情況下,只是用別人現成的結論罷了,知其然而不知其所以然。數學能幫助你理清思路,高屋建瓴。沒有數學,充其量你可以成為觀星的第谷,卻不會是舉世聞名的開普勒。再比如碼農與架構師,客戶經理與精算師,你願意成為哪種人呢?

對於題主而言,你上了大學會發現,只有你的專業是主科,其它連副科都算不上。這時候,數學作為所有科學理論的基礎,學得好就相當加分了。項羽當年不願學刀劍而希望萬人敵,大致是這麼個意思。


看了評論,發現題主剛上初三。作為一個科班出身的小學數學老師,看到學生會思考,不管上帝笑不笑,反正我會很欣慰。

數學在物理、化學、計算機、金融、航空航天、通訊等行業的運用,已經有答案說地很清楚了。在此就不再贅述,下面提一些你目前所學在整個數學史上的位置,可以稍微明白為什麼會覺得離應用領域那麼遠。

不知你是否明了,你現在所學的知識,至少都有了一千年的歷史。

引用一段百度而來的內容:

大約在公元前480年,古巴比倫人和中國人已經使用配方法求得了二次方程的正根,但是並沒有提出通用的求解方法。公元前300年左右,歐幾里得提出了一種更抽象的幾何方法求解二次方程。

7世紀印度的婆羅摩笈多是第一位懂得用使用代數方程的人,它同時容許有正負數的根。

11世紀阿拉伯的花拉子密 獨立地發展了一套公式以求方程的正數解。亞伯拉罕·巴希亞(亦以拉丁文名字薩瓦索達著稱)在他的著作Liber embadorum中,首次將完整的一元二次方程解法傳入歐洲。

至於初中階段最抽象的二次函數,其中直角坐標系的創立者笛卡爾,生於1596年。數學史上有三大里程碑,一是無理數的發現,二是微積分的建立,三是集合論的完善。你目前所處的年段,只學到第一個而已。而在大學裡面,讓數學系學生聞風喪膽的實變、泛函,在19世紀那會兒,就有人開始研究了。

如果數學是一片深不可測的海洋,你才剛剛走出內陸河。

準備迎接挑戰吧。


打敗上帝.


「數學是火,點燃物理的燈;物理是燈,照亮化學的路;化學是路,通向生物的坑。」


謝 @kxfred 邀。講兩個方面:

1. 數學對於人類社會的發展有何幫助?

關於這個問題,前面的許多答主都已經作了很深入的討論。作為一門基礎學科,數學雖然不像物理化學生物等學科那樣直接以現實世界作為研究對象,卻極大地方便了對自然現象的描述理解。舉個最簡單的例子,如果沒有數學中關於導數的概念,就無法得出一般意義上的速度和加速度等物理量的定義,而經典力學的宏偉大廈自然也只能是空中樓閣了。

即使是一直被認為和數學關係不大的生物學,發展到今天也極大地依賴於數學方法,作為生物磚工這裡可以多補充幾句。分子水平上生物學家需要通過求解大量方程來根據X射線衍射信號反推生物大分子的晶體結構;需要通過基於微分方程的模擬方法研究生物大分子的動力學行為;細胞和基因組水平上可以通過基於圖論的方法研究生物分子之間的相互作用在整體上滿足什麼性質,例如scale-free,small-world之類,也可以通過動力學建模來模擬細胞行為;可以通過對組學數據進行統計分析來發現疾病相關基因等等。

即使是傳統意義上的實驗生物學家也不能完全避免與數學打交道,因為實驗結果需要表現出統計顯著性,才能被認為是有意義的。比如說我想研究一個基因突變是否會影響壽命長短,那麼我手裡有的數據通常是有突變和沒突變的個體壽命的一些樣本,而這兩個樣本之間是否真有整體水平上的差異(更嚴謹的說法是它們對應的分布是否有相同的均值,中值,etc),在很多時候並不能直接通過繪製直方圖並人工比較來得出結論。這時候就要用到統計學中的假設檢驗。

除了基礎學科之外,數學在應用領域也是必不可少的,和我們的日常生活也密切相關。例如用於信息加密的RSA演算法(數論),還有某瓣某寶給你推薦內容用到的recommendation system以及你郵箱的垃圾郵件過濾系統(機器學習)。

2. 作為一個普通人,學習數學有何用處?

關於前一部分,也許有人要問了:雖然很多地方都要用到數學,但我不是那個領域的,我的興趣在於文學創作/敲三角鐵/胸口碎大石,那麼我學數學有什麼意義呢?不能不學數學然後作為一枚安靜的美男子(女子)享受數學帶來的便利么?

我想,對於一個對數學不感興趣的人而言,可能更關心的還是這個問題。當然,不學習數學並依靠計算器完成一切數值計算可能並不會導致在現代社會無法生存,但是這門技能的缺乏無疑會使我們的生活少了許多可能以及相關的樂趣。比如說作為一枚遊戲愛好者,我注意到很多有趣的遊戲討論都是數學向的,例如:

[三國殺 部分概率問題建模解析法]

【技術貼?】幻閣重複——暖暖越挖越大的坑

在打麻將單吊將時,是換牌贏的概率大,還是不換牌贏的概率大? - 數學

Windows 上的空當接龍第 11982 關到底能不能通過? - 遊戲

【貌似暴露了我在遊戲方面的Low Bigger = =】

另外,數學在提高我們的抗謠言能力方面可能作用沒有物理化學那麼明顯,但是它也是有幫助的!至少一個學過中學數學的人應該不會相信各種通過玄學等手段預測彩票走勢的技術。

以(mei)上(le),想起來再補充。


總要有除了家人之外的什麼,讓你無處釋放的精力、激情、空餘時間再加上對未來的渴望,有一個很體面的、可能不會讓你後悔的歸宿。


本科數力系,飄過。

我認為,學習數學最重要的不是會這個工具,而且學會用數學的思維和數的概念來看待問題。

比如小學我們學會數的觀念,中學學會元的觀念,高中學會函數的觀念,大學學會微單元的觀念。於是不同程度的人,看待同樣的問題會有不同的觀點,和解決方式。

數學對工科的重要性自然不必再強調。對商科和經濟科的用途也同樣重要。前面可能有文科的童鞋以為沒用過數學,我覺得只不過是使用的程度而已。有數學思維和沒有數學思維,差別是很大的。

我曾經指導過文科生(外語,某重點師範大學)如何寫調研類的文章,就發現文科的童鞋如果不重視數學(例如統計分布,隨機概率,甚至簡單的幾何問題),就很難有明晰的思路寫清楚一些問題。

之後我和中文系的同事討論過有關國際音標在中文中的應用問題,也是使用數學知識。

我覺得把。儘管條條大路通羅馬,但是培養數學思維可以讓自己從另外一個角度去理解世界,或某個事情,或許會更快發現更多更有趣的東西。

另外,世界上很多學科都是可以類比的,知道知識、學會使用、理解脈絡,是完全不同的程度。我以為學精領會一門基礎學科,就像打通任督二脈,是可能也恍然大悟其他某門正在手上的學科滴。


不了解化學就說物理,它被牛頓建立起來的時候本來就是用的微積分語言——這意味著一個學生在中小學十二年里的數學水平都不足以讓他接觸原版沒有簡化的牛頓力學。所以事實上我們學的中小學物理是經過教育專家們特意去掉微積分的簡化版,用來保證我們不至於在大學之前對物理沒有了解。所以初中物理之類的東西只算是科普小知識,在歷史上它們一天也沒有作為前沿理論存在過……甚至到了大學你會發現,學會大學的普通物理根本不需要任何的中學物理基礎,只要你會微積分,物理內涵方面的東西大學都是從頭介紹的……那你說中學物理不當副科當啥好……


把我另一個回答里的內容貼出來吧,會不會不妥,若有不妥請私信,不過我感覺很貼題。

作為老師如何改變學生「課本知識無用」的思想? - 仝敬章的回答

----------------------------------------------------不會說話的分隔線-------------------------------------------------------------

轉載一篇我實習時寫的文章,我以數學為例,我認為各科之間應該是相通的。(我在某空間寫的,就不貼原文地址了)

更新一下,主要內容沒變,去掉一些比較矯情的句子,稍微修飾一下,請原諒當年很中二的我,囧。

曾經教數學的時候,有些學生不好好學,我就問學生,大家想過我們為什麼要學數學嗎?稍等後,繼續說你去買個菜會用方程算帳還是看見桌椅就去找兩角關係證明兩線平行與否?似乎學數學確實沒什麼用處。

在說到學數學的意義之前,我要再問問大家,我們為什麼要上學學現在中學開設的這些科目,是誰決定開設這些科目的?是教育部,能坐上教育部並且有權管理中學開設科目位置的人水平再差也會在教育方面比中國的絕大多數人強。經多屆多年的教育部領導摸索以及與世界各國借鑒學習出來的開設科目種類,必有其考慮周到之處,這可是中國教育界N個大牛N年的結論。

為什麼要學習?當然是學以致用,學習就是為了發現問題和解決問題。

為什麼學習數學呢,小學的數學知識已經基本滿足我們生活所用了。初中以後還學什麼呀,也許初中和生活常見的問題聯繫比較多,等到學高中數學之後你會發現那些知識在生活中幾乎是根本用不到的,大學的高等數學更別提了。

你以為你才十三四歲的都能想到的問題,教育部的那幫人是豬嗎,他們會不知道?不過他們還是開設了這門學科,並將之作為主科,為什麼?

我來舉個栗子,比如我上午講的那道題,對頂角相等大家知道;同位角相等,兩直線平行大家也知道;兩直線平行,同旁對角互補大家也知道;鄰補角互補大家也知道。但是這道題為什麼不會做?這就叫做不會思考,現在我們一個知識點一個知識點的學習,可是以後我們考試的時候題目都是很多知識點合在一道題中的,大家得學會思考。什麼是思考呢?剛才那個題可以作為一個例子,另外我再舉一個例子,我們當中的絕大多數人在做題的時候看到1+1=?的問題,大家僅僅填上2,就過了。這就叫不會思考。會思考的人會怎麼做呢?他會根據1+1=?這個問題去想2-1=?和1+1+1=?,這是淺層次的思考,再會思考的會想1+1+1+1+1+1+1+1+1+1=?,並能從中自創出「乘法運算」:1×10=10,再會思考的能根據乘法悟出10÷1=10的問題,大家看看這個「除法」和第一個加法運算有直接聯繫嗎?沒有!這就叫會思考,有極強的邏輯思維能力,就像福爾摩斯和柯南破案一樣,客觀事實都擺在那裡,大家都知道,為什麼只有福爾摩斯和柯南能破案?這就叫做邏輯思維能力極強,能從蛛絲馬跡之間找出各個事件深層次的聯繫。這就叫會思考。

所以我認為,其實學習數學是在學習一種態度,數學一直在檢測並鍛煉我們的邏輯思維,比其他學科更加的要求我們應具備嚴謹的態度。這其實不是在教我們數學,而是教我們做人。現在我們大家表象上是在學習數學,但當大家學習時間久了以後就會發現,數學鍛煉我們的邏輯思維和嚴謹的態度已經深深地影響了我們的日常行為,也許十年之後我們不會證兩直線平行,不會解方程,但是這種人生態度早已深入到我們的骨髓中。學習數學越多越深,邏輯思維和嚴謹的數學態度越將內化到我們的思維和行為中。

希望我說的能給他們些許的幫助。

感謝閱讀。


數學是基礎啊!親!


美麗有兩種:一是深刻又動人的方程,一是你泛著倦意淡淡的笑容


為了防止你變成民科


你還學太少了。

沒有數學哪來的現代物理化學。


作為一個當年的工科差生,作為一個把數學當做心口永遠的痛的工科差生,腆著臉來說兩句吧,雖然我的數學不好(奇怪的是物理卻不差,高中時物理總是名列前茅,數學卻是中等水品,大學時數學就是個渣,物理還是專業裡面前幾名),但對數學從沒不覺得沒用,只覺得自己不會用。我覺得學數學的本質不在於計算,而在於抽象。不過我們的教育就是要你學會計算,還是那種特沒勁的計算,忽視了那個抽象的過程。我理解的抽象就是從現象中發現規律,然後利用這個規律,數學就是最好的找規律的科學。雖然數學不好,好歹經過了幾年的折磨,多少還是沾了點仙氣的。就拿前些年大熱的公務員考試來說說吧。都知道,公務員測試中有一門必考課:行政能力測驗。這是個什麼呢,名為行政能力測驗,實際上就是考驗考生的找規律的能力。剛工作時,那時的數學知識還沒忘多少,有幾個想考公務員的鄰居為了考試,特意報了學習班,就在我工作的城市,不上課的時候就找我陪他們做題——好吧,就是教他們做題。那些題目在我這種工科差生眼中就是個渣,大多數題目看一下就知道怎麼回事了——得益於當年大量計算攢下來的經驗。直到有一天,他們再也不找我了。那天他們又帶了一些找我,大部分題像往常一樣就做出來了,只有一道題始終做不出來,好吧,不就是找規律嗎,我拿出我當時的終極武器——曲線擬合演算法,羅列了一堆方程,然後經過幾十分鐘的計算,大概有四五頁紙的計算量吧,我告訴他們——這道題錯了。他們死活不信,兩天後才告訴我他們老師也說題出錯了。不過他們後來再也不找我了,因為在他們看來我就是個把簡單問題複雜化的人。但我覺得我是個知道錯並且證明錯還能知道為什麼錯的人。看,這就是學數學和不學數學的差距,不學,只想要個答案,學了,總想解決個為什麼。這就是數學的威力,可以幫助你鍛煉你的思維,幫助你找規律,讓你更好地解決你遇到的問題。

所以,數學在中國總被人認為是沒用的東西。

而我的經歷讓我覺得我的學校生涯都活到狗身上了。


不知哪裡看到過,央視有個新聞調查,七成人支持數學滾出高考。有位冷靜而客觀的評價:別逗了,數學就是用來淘汰這七成人的。


因為有趣與優美。


數學是什麼?學校的課程顯然是把數學等同於計算,但數學其實不是這個樣子的。

數學課程應該包含四部分:

1.確認問題是什麼

2.建模

3.計算

4.應用到實際問題中

計算是最枯燥的一部分,但卻是學校考試中最重要的,需要大量練習的(其實可以由編程來代替),所以大部分學生對數學無愛也是正常的,不過數學在這個時代的重要性卻與日俱增。

數學課程改革任重道遠。


建議你看一本書,數學沉思錄,關於數學發展史,相信你看完會有所收穫


推薦閱讀:

京滬地區分配到較多的重點大學名額,是否公平?
《爸爸去哪兒》四中,你覺得誰的教育方法最好?
東西被偷真的是我的責任嗎?
ARWU上海交通大學世界大學學術排名靠譜嗎?
語文課到底教了我們什麼又應該教我們什麼?

TAG:教育 | 數學 | 意義 |