关于数学史和数学文化

1、关于数学史和数学文化篇一：数学史与数学文化数学史与数学价值摘要：数学史上三次危机的发生使得人类更进一步的了解数学，数学的思想、精神、文化对于人类历史文化变革有有着重要的影响。数学文化的研究可以使我们发现数学美，了解数学的内涵。关键词：数学发展三次数学危机分析方法数学美数学与哲学一、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

2、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。在数学发展史中，我们可以发现数学的思想，数学的美所在。二、数学的发展历程首先是数学的萌芽阶段，在这一时代的杰出代表是古巴比伦数学、中国数学、埃及数学、印度数学等。古埃及文化可追溯到公元前4000年，在那里，公元前3200年就已有了统一的国家。公元前2900年，开始建筑金字塔，就金字塔的建筑来讲，已经具备一些初等几何的知识；巴比伦文化可以上溯到公元前2000年左右的苏美尔文化，这一时期，人们基于对量的认识，经建立了数的概念。从大约公元前1800年开始，巴比伦已经使用较为系统的以60为基数的数系；另一个重要的是古希腊数学，希

3、腊文化在世界文明史上的贡献是至高无上的。它广泛的吸取了其他文明中的有价值的东西，创立了自己的文明与文化，对西方文明乃至世界文明的发展起了重要作用；同时，在中亚和东方也创造了灿烂的数学文化。自公元前8世纪起，印度已有一些丰富的数学知识。中国数学是世界数瑰宝，在仰韶文化中，已经出土的陶器上已刻有用|,|,|,|等表示1,2,3,4的记号。西安半坡出土的陶器中就有用圆点堆成的三角形或正多边形。然后是常数学阶段，这时期，数位希腊数学家取得辉煌成就，在2000年时间内，希腊人创造的文明一直延续到牛顿时代。M.克莱因在评价希腊人的几何原本和圆锥曲线时说：从这些精心撰述的著作中，我们看得出此前三百年间数学上

4、的创造性工作，或此后数学史上关系重大的一些问题。”说道希腊时代的辉煌，不得不提到希腊璀璨的数学家们。毕达哥拉斯，曾被人们认为是一个神秘主义者，他把证明引入了数学，这也是他最伟大的功绩之一。毕达哥拉斯还提出了抽象，抽象引发了几何的思辨，从实物的数与形，抽象到数学上的数与形，本身就把数学推向科学的开始。在希腊数学时期还有芝诺的四个简单悖论，这四个简单悖论震惊了哲学界。在希腊数学里最主要的工作精华和最大的光荣落在了欧几里德和阿波罗尼奥斯的头上。欧几里德撰写的几何原本是古希腊数学的集大成，它充分发挥了希腊哲学的优势，借助演绎推理，展现给人们一个完整的典范的学科系统。阿波罗尼奥斯的突出工作是圆锥曲线论，

5、圆锥曲线论的杰出工作，几乎将圆锥曲线的所有性质开采殆尽，以至使后代许多几何学工作者至少是在笛卡尔之前的近2000年间，不敢对此再有发言权。后人提到评价圆锥曲线，评价阿波罗尼奥斯，就联想到我国李白登黄鹤楼时，看到崔颢诗后的“眼前有景道不得，崔颢题诗在上头”的那样一种心情。还有阿基米德的得意之作论球与圆柱，也是数学上的杰作。中国著作九章算术给出了三元一次方程组的解法，同时在世界历史上第一次使用负数，叙述了对负数进行运算的规则，也给出了求平方根和立方根的方法。然后就进入了变量数学建立时期，有笛卡尔著作几何学，以及牛顿和莱布尼兹创立的微积分，在数学发展史上是很重要的一个里程碑。在大一的时候就学了微积分

6、，微分及其中的变量、函数和极限等概念，运动、变化等思想，是辩证法渗入了全部数学：并使数学成为精确表述自然科学和技术的规律及有效地解决问题的有力工具。最后是现代数学时期，其中比较突出的问题是高于四次的代数方程的根式求解问题、欧几里德几何中平行线公设的证明问题和微积分方法的逻辑基础问题。代数、几何、分析领域中这些问题得以研究和解决，数学学科的分支得以迅速展。顺着时间的发展将数学史大概说了下，现在说说在数学史上出现的三次数学危机。第一次数学危机：由毕达哥拉斯提出的著名命题“万物皆数”和“一切数均可表成整数或整数之比”。毕达哥拉斯定理提出后，其学派中的一个成员希帕索斯考虑了一个问题：边长为1的正方形其

7、对角线长度是多少呢？他发现这一长度既不能用整数，也不能用分数表示，而只能用一个新数来表示。希帕索斯的发现导致了数学史上第一个无理数，2的诞生。小小，2的出现，却在当时的数学界掀起了一场巨大风暴。它直接动摇了毕达哥拉斯学派的数学信仰，使毕达哥拉斯学派为之大为恐慌。第二次数学危机导源于微积分工具的使用。伴随着人们科学理论与实践认识的提高，十七世纪几乎在同一时期，微积分这一锐利无比的数学工具为牛顿、莱布尼兹各自独立发现。这一工具一问世，就显示出它的非凡威力。许许多多疑难问题运用这一工具后变得易如翻掌。但是不管是牛顿，还是莱布尼兹所创立的微积分理论都是不严格的。两人的理论都建立在无穷小分析之上，但他们

8、对作为基本概念的无穷小量的理解与运用却是混乱的。因而，从微积分诞生时就遭到了一些人的反对与攻击。罗素悖论与第三次数学危机：十九世纪下半叶，康托尔创立了著名的集合论，1903年，英国数学家罗素提出著名的罗素悖论。罗素构造了一个集合S:S由一切不是自身元素的集合所组成。然后罗素问：S是否属于S呢？根据排中律，一个元素或者属于某个集合，或者不属于某个集合。因此，对于一个给定的集合，问是否属于它自己是有意义的。但对这个看似合理的问题的回答却会陷入两难境地。如果S属于S,根据S的定义，S就不属于S;反之，如果S不属于S,同样根据定义，S就属于8无论如何都是矛盾的。罗素悖论一提出就在当时的数学界与逻辑学界

9、内引起了极大震动，引起的巨大反响则导致了第三次数学危机。三、数学的价值(一)数学：科学的语言有不少自然科学家、特别是理论物理学家都曾明确地强调了数学的语言功能。例如，著名物理学家玻尔(N.H.D.Bohr)就曾指出：“数学不应该被看成是以经验的积累为基础的一种特殊的知识分支，而应该被看成是普通语言的一种精确化，这种精确化给普通语言补充了适当的工具来表示一些关系，对这些关系来说普通字句是不精确的或过于纠缠的。严格说来，量子力学和量子电动力学的数学形式系统，只不过给推导关于观测的预期结果提供了计算法则。”一般地说，就像对客观世界量的规律性的认识一样，人们对于其他各种自然规律的认识也并非是一种直接的

10、、简单的反映，而是包括了一个在思想中“重新构造”相应研究对象的过程，以及由内在的思维构造向外部的“独立存在”的转化（在爱因斯坦看来，“构造性”究对象”的构造则又往往是借助于数学语言得以完成的（数学与一般自然科学的认识活动的区别之一就在于：数学对象是一种“逻辑结构”，一般的“科学对象”则可以说是一种“数学建构”），显然，这也就更为清楚地表明了数学的语言性质。随着社会的数学化程度日益提高，数学语言已成为人类社会中交流和贮存信息的重要手段。如果说，从前在人们的社会生活中，在商业交往中，运用初等数学就够了，而高等数学一般被认为是科学研究人员所使用的一种高深的科学语言，那么在今天的社会生活中，只懂得初等

11、数学就会感到远远不够用了。事实上，高等数学（如微积分、线性代数）的一些概念、语言正在越来越多地渗透到现代社会生活各个方面的各种信息系统中，而现代数学的一些新的概念（如算子、泛函、拓扑、（二）数学：思维的工具数学是任何人分析问题和解决问题的思想工具。这是因为：首先，数学具有运用抽象思维去把握实在的能力。数学概念是以极度抽象的形式出现的。在现代数学中，集合、结构等概念，作为数学的研究对象，它们本身确是一种思想的创造物。其次，数学赋予科学知识以逻辑的严密性和结论的可靠性，是使认识从感性阶段发展到理性阶段，并使理性认识进一步深化的重要手段。第三，数学也是辩证的辅助工具和表现方式。这是恩格斯（F.Eng

12、el§对数学的认识功能的一个重要论断。在数学中充满着辩证法，而且有自己特殊的表现方式，即用特殊的符号语言，简明的数学公式，明确地表达出各种辩证的关系和转化。（二）数学：思想方法数学作为推理工具的作用是巨大的。特别是对由于技术条件限制暂时难以观测的感性经狄拉克根据逻辑推理而得出的。后来由宇宙射线观测实验证实了这一论断。数学是研究量的推导和演算的方法。数学的思想方法体现着它作为一般方法论的特征和性质，是物质世界质与量的统一、内容与形式的统一的最有效的表现方式。这些表现方式主要有：提供数量分四、数学的内涵在数学的发展中，形成许多哲学的观点，有以罗素为代表的逻辑主义，以布劳威尔为代表的直觉主

13、义，以希尔伯特为代表的形式主义三大学派。（一）、逻辑主义罗素在1903年出版的数学的原理中对于数学的本性发表了自己的见解。他说：“纯粹数学是所有形如p蕴涵q'的所有命题类，其中p和q都包含数目相同的一个或多个变元的命题，且p和q除了逻辑常项之外，不包含任何常项。所谓逻辑常项是可由下面这些对象定义的概念：蕴涵，一个项与它所属类的关系，如此这般的概念，关系的概念，以及象涉及上述形式一般命题概念的其他概念。除此之外，数学使用一个不是它所考虑的命题组成部分的概念，即真假的概念。”（二）、直觉主义直觉主义有着长远的历史，它植根于数学的构造性当中。古代数学大多是算，只是在欧几里得几何学中逻辑才起一

14、定作用。到了十七世纪解析几何和微积分发明之后，计算的倾向大大超过了逻辑倾向。十七、十八世纪的创造，并不考虑逻辑的严格，而只是醉心于计算。现代直觉主义的奠基人是布劳威尔，布劳威尔是从哲学中得出自己观点的，基本的直觉是按照时间顺序出现的感觉，而这形成自然数的概念。（三）、形式主义一般认为形式主义的奠基人是希尔伯特，但是希尔伯特自己并不自命为形式主义者。希尔伯特是二十世纪最有影响的数学家，他对于数学基础问题有着长时期的持久关注，他的思想在现代数学也占有统治地位。关于数学中的存在，他认为不限于感觉经验的存在。在物理世界中，他认为没有无穷小、无穷大和无穷集合，但是在数学理论的各个分支中却都有无穷集合。数

15、学对于人类理性精神发展有着特殊的意义，这也清楚地说明数学作为整个人类文化的一个有机组成成分的重要性。数学中存在无数的内涵与美丽，生活中每个地方都存在数学的身影，数学在不知不觉中改善了人类的生活。数学文化博大精深。参考文献数学与哲学.中国少年儿童出版社数学文化.高等教育出版社数学文化.清华大学出版社篇二：数学史和数学文化数学史与数学文化班级：网营14-1班姓名：学号：云南财经大学中华职业学院数学史和数学文化数学可能是中国所有上学的人爱恨交加的科目了吧，一方面苦于数学的枯燥和难懂，另一方面又应用于各个方面，可以说对它的感情很复杂了。而数学史和数学文化这门课却讲了不少数学史中有意思数学家和他们的故事

16、以及数学文化，数学俨然给人一种活泼感，就好像是一个印象中“严肃刻板”的人，做出了一系列生动幽默的动作，发生了一连串的故事；而数学文化就像是人类其他形式的文化一样，它活跃在人类历史进程中，推进了人类的进步。数学是美的，数学美把就是把数学溶入语言之中，人们自然会联想到令人心驰神往的优美而和谐的黄金分割；各种有趣的数字比如说：完全数、水仙花数、亲和数、黑洞数等等；雄伟壮丽的科学宫殿的欧几里得平面几何；数学皇冠上的明珠?哥德巴赫猜想。数学美可以分为形式美和内在美。数学中的公式、定理、图形等所呈现出来的简单、整齐以及对称的美是形式美的体现。数学中有字符美和构图美还有对称美，数学中的对称美反映的是自然界的

17、和谐性，在几何形体中，最典型的就是轴对称图形。数学中的简洁美，数学具有形式简洁、有序、规整和高度统一的特点，许多纷繁复杂的现象，可以归纳为简单的数学公式。数学的内在美有数学的和谐美，数量的和谐，空间的协调是构成数学美的重要因素。数学中的严谨美，严谨美是数学独特的内在美，我们通常用?滴水不漏?来形容数学。它表现在数学推理的严密，数学定义准确揭示概念的本质属性，数学结构系统的协调完备等等。总之，数学美的魅力是诱人的，数学美的力量是巨大的，数学美的思想是神奇的，数学是一个五彩缤纷的美的世界。数学是好玩的，在北京举行国际数学家大会期间，91岁高龄的数学大师陈省身先生为少年儿童题词，写下了“数学好玩”4

18、个大字。数是一切事物的参与者，数学当然就无所不在了。在很多有趣的活动中，数学是幕后的策划者，是游戏规则的制定者。玩七巧板，玩九连环，玩华容道，不少人玩起来乐而不倦，玩的人不一定知道，所玩的其实是数学。数学的好玩之处，并不限于数学游戏。数学中有些极具实用意义的内容，包含了深刻的奥妙，发人深思，使人惊讶。早在2000多年前，人们就认识到数的重要。中国古代哲学家老子在道德经中说：“道生一，一生二，二生三，三生万物。”古希腊毕达哥拉斯学派的思想家菲洛劳斯说得就更加确定有力：“庞大、万能和完美无缺是数字的力量所在，它是人类生活的开始和主宰者，是一切事物的参与者。没有数字，一切都是混乱和黑暗的。”数学是严

19、谨的，从数学史上的三次数学危机来看，数学是一个不断完善，趋于严谨，合乎理性的科学，因而数学是需要与他人交流和互动的，只有这样才可以发现问题，解决问题。数学是一门伟大的科学，它作为一门科学具有悠久的历史，与自然科学相比，数学更是积累性科学。它是经过上千年的演化发展才逐渐兴盛起来。同时数学也反映着每个时代的特征，美国数学史家克莱因曾经说过：“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。”数学已经广泛地影响着人类的生活和思想，是形成现代文化的主要力量。德国数学家汉克尔也形象地指出过数学的这一特点：“在大多数学科里，一代人的建筑被下一代人所摧毁，一个人的

20、创造被另一个人所破坏。惟独数学，每一代人都在古老的大厦上添加一层楼。”所以研究数学史和数学文化，对于我们认识数学具有重大的作用。数学史与数学文化作为一门课程一门学科，教授给我的绝不仅仅只停留在数学作为一门科学在不断发展演变的历程中不胜枚举的中外数学家以及数学发展史中具体事例和思想运动，更内涵而又丰满地是教授我一种数学的哲学思想、事物的发展规律、唯物理性客观的世界观和方法论，是对我们今后人生的指引和极大丰富。同时也是对身为理工科大学生人文情操和文化素养的磨练及沉淀，这才是我认为学习完数学史数学文化这门课程的精神内核。经过数学史课程的学习，我被数学文化中深刻的哲学思想而深深吸引。通过老师课堂上的丰

21、富举例；通过一个个生动、紧张、严肃、活泼的数学家形象和事例；通过数学史上一次次的猜想、命题、假设、证明，一次次地发展变革，更是引发了我对数学的发展规律和其本质哲学思想变革的不断思索。篇三：数学史与数学文化课的实践与反思数学史与数学文化课的实践与反思随着人们对数学史和数学文化研究的深入，以及21世纪社会发展对“既具有数学理性精神又具有人文素养，既掌握科学方法又懂得人文价值”的高素质人才的呼唤，新一轮基础教育数学课程改革将数学史与数学文化作为一个重要的内容和理念纳入教材及全日制义务教育数学课程标准（实验稿）（下文简称新课标（2001）、义务教育数学课程标准（2011年版）（下文简称新课标（2011

22、）中。为了适应基础教育改革和时代的需求，目前很多的高师院校都开设了数学史或数学文化课程，而数学史与数学文化作为一门数学教育专业的必修课程来开设的院校却比较少。本文将对2010年以来天津师范大学数学史与数学文化优秀课建设的基本理念和初步实践作一介绍。一、数学史与数学文化课程的实践本课题结合国内外关于“数学史”与“数学文化”研究的相关理论，参考了有关教材、文献以及兄弟院校相关课程建设经验，对数学史与数学文化课程的教学内容、教学方式及评价方法等进行了实践与探索。（一）教学内容及教学要求鉴于本课程是数学教育方向的必修课程，我们确定“教学内容设定”依据的基本原则：以数学历史发展顺序为依托，深入挖掘数学史

23、料中的文化价值，将与基础教育数学教材中涉及的背景知识进行拓展与延伸。教学内容整体分为教师精讲和小组合作研究两部分。小组合作研究内容的具体要求：通过小组合作学习、研讨，共同制作完成约15分钟展示资料，最后由主讲教师随机抽取小组成员完成展示；而且除了上台展示之外，还要以小组为单位撰写“小组学习报告”。在选择教学内容过程中主要考虑以下因素：首先，鉴于基础教育阶段涉及的数学知识大部分属于常量数学内容，与此相应的数学发展史内容主要介绍17世纪及之前古代埃及、巴比伦、希腊、中国、印度、阿拉伯等所创造的数学专题。其次，数学史与数学文化应该包含这样的意思，就是一种数学印象、数学的“感觉”和“知道”。由于学生们

24、的基础数学后续课程（比如，拓扑学，实变函数、泛函分析等）没有学习，所以18世纪及以后近现代数学发展史的内容主要由学生以小组合作研究完成。这样不仅可以使学生们对相应史料有大致的了解，而且促进他们对数学发展过程获得较完整认识，为以后从事教学工作和后续学习做好铺垫。第三，为了开阔学生们的眼界，本课程将百家讲坛中“相识数学”的视频资料作为小组合作研究内容之一，这样就相当于将数学教育名家请进了课堂，让学生有幸聆听和欣赏“数学大家”的思想、智慧以及理解他们所具有的数学精神。最后，为了促进职前教师对数学教材中的数学背景知识熟悉、理解及应用，本课程将“初等教育阶段数学教材（人教版或北师大版12册）中背景知识”

25、及“HP而题”作为小组合作研究的另一内容，以帮助她们将学科知识和教学知识进行有效的融合，即不仅要了解“教什么”，而且要知道“怎么教”。（二）教学方式与评价方法数学史与数学文化课采用系列专题讲座，辅以小组合作及撰写“小组学习报告”的教学方式。课前，教师精心收集、组织资料，科学设计。课上，教师改变以往“满堂灌”的教学方式，精讲和学生汇报相结合，师生一起成为该课程的创造者和主体，共同参与课程的开发与建设。主要采用多媒体授课形式，课件内容充实，图片丰富，辅以必要的动画，以方便学生更好地理解、欣赏，增强教学效果。课后，由于学校提供了课程网络建设平台，借此平台教师可以把所使用的课件、作业、学生讲课的视频以

26、及相关的文献和资料及时上传，方便学生学习以及师生在课余时间交流。在讲授过程中，力求将数学内史与外史相融合，着重介绍数学概念、思想方法、数学家的创造性活动及所表现出来的种种精神、里程碑性的事件及著作等，尤其是与教育阶段数学知识相对应的数学史料、背景知识及文化价值的分析。在讲解中注重采用数学知识与其时代的文化背景相结合的方法和跨文化比较的方法。比如，希腊数学的迅速发展是和希腊与波斯战争之后，希腊成为经济、政治和文化的中心以及民主政治制度的实施等社会大环境有着密切的关系。而中国古代数学的发展在某些时候却和西方有着很大的差异。中国在魏晋南北朝和宋辽金元时期数学产生了两次高潮，但当时社会战乱纷争，而在汉

27、、唐、明、清的鼎盛时期，数学却少有创造性成果。再比如，在讲到埃及的算术成果倍乘时，从多元文化的角度介绍中国筹算、阿拉伯的格子乘法、印度的棋盘算法以及历史上的其他笔算乘法形式，学生们惊叹古代不同民族人们的奇思妙想，同时了解了现在笔算乘法在过去曾是数学中一道绚丽的彩虹。以此促进他们学会尊重和欣赏各种不同的文化，从而具有以一种开放的心态创造新文化的胸怀与志向，进而将来以一种正确的观点影响他们所面对的学生对于世界上其他群体和异质文化的尊重和理解。期末采用闭卷考试的方法，主要涉及数学中主要的数学概念、数学思想方法、重要的数学事件、在数学发展过程中做出突出贡献的数学家及成就、里程碑性的重要著作及某些中西数

28、学文化比较等。总评成绩采用过程性与结果性综合评价，由平时四个研讨专题的展示、学习报告撰写及期末成绩组成。（三）教学效果数学史与数学文化课的开设取得了较好的教学效果，通过对学生写的“本课程的学习心得”的整理和分析，发现：首先，学生们对数学史与数学文化课程的教学内容与基础教育阶段教材中的数学背景知识进行巧妙的融合给予了充分的肯定，促进了学生们对相关内容的文化渊源的了解与感悟。比如“对于课程来说感触最深的是不同民族文化中与基础教育阶段数学内容相关的背景知识，原来大学数学也可以这样很接地气，让我有动力、有兴趣愿意主动的去学，去探究”。其次，通过该课程的讲授，为学生们打开了数学学习的另一扇窗。对数学、数学的本质、数学的精神和数学教学理念有了新的认识。一位学生这样写到“只有学习过数学史与数学文化才是真正的学过数学，才能深刻地理解数学”。这种改变无疑将助力于他们以后的学习和工作。第三，丰富了学生们的知识，开阔了他们的视野，激发了他们学习数学的兴趣。一位学生感悟：“课程激发了我对数学的兴趣，通观数学发展历史，让我感受到数学知识的丰富、应用的广泛、特有的简洁美、对称美?它不再那么枯燥，因为每一个公式和符号都有许多或悲或喜的故事，丰富了我的知识，开阔了视野，增加了