我们可以作这样一个比喻:如果将整个数学比作一棵参天大树,那么初等数学是树根,名目繁多的数学分支是树枝,而树干就是“数学分析、高等代数、空间几何”。这个粗浅的比喻,形象地说明这“三门”课程在数学中的地位和作用。
我们现在学习的高等数学是由微积分学、空间解析几何、微分方程组成,而微积分学是数学分析中主干部分,而微分方程在科学技术中应用非常广泛,无处不在。就微积分学,可以对它作如下评价。
微积分的发明与其说是数学史上,不如说是人类科学史上的一件大事。它是由牛顿和莱布尼茨各自独立地创立的。
恩格斯指出:“在一切理论成就中,未必再有什么像十七世纪下半叶微积分学的发明那样被看作人类精神的最高胜利了。”
美国著名数学家柯朗指出:“微积分,或曰数学分析,是人类思维的伟大成果之一。它处于自然科学与人文科学之间的地位,使它成为高等教育的一种特别有效的工具…这门学科乃是一种憾人心灵的智力奋斗的结晶。”
数百年来,在大学的所有理工类、经济类专业中,微积分总是被列为一门重要的基础理论课。
与初等数学相比,高等数学的课堂教育三个显著的差别:
1.课堂大,高等数学一般是若干个小班合班上课,人数通常有100~200人。
2.时间长。大学课堂里的每一次课一般都是90~100分钟,两小节课连上,高等数学也不例外。
3.进度快。由于高等数学的内容十分丰富,但学时又有限,因此每堂课不仅教学内容多,而且是全新的,教师讲课主要是讲重点、难点、疑点,讲概念、讲思路,举例较少。
如何学好该课程,这是学习者首先要面对的问题。数学具有很强的抽象性,正是这一点往往成为一些学习者从小学到大学的心理障碍。有人因为高中数学学得不是很好,因此在面对高等数学时,学习起来缺乏自信,不相信自己有能力看懂、学通这门课程。尽管数学是一门深奥的课程,但它又是一门有兴趣的课程。如果增加对这门课程的自信心,不要畏惧它。你会很容易接受这门课,你也会发觉其实这门课程并不难,这对于学好数学是一个非常必要的条件。
对于每位刚踏入大学的同学来说,要从简单、基础的数学思维转到对高度抽象、复杂的高等数学的学习中确实有一定的难度,但似乎越难的学科越具有其独特的魅力,使你不断地掏出心思去学它、懂它、理解它、体会它,从而真正感到它内在的美。
预习可以提高听课效率,每次上课的前一天,对第二天教师要讲的内容应做预习,即先自学教材,重点阅读定义、定理和主要公式。这就可使自己听课时心里有底,不至于被动。也可以知道重点、难点和疑点所在,带着问题去听课。
听课应带着充沛的精力和预习中的疑问,报着获取新知识的浓厚兴趣,用心听教师是如何提出问题、分析问题和解决问题的。由于教师在课堂上将系统讲述教学内容,这就给学生提供了解决问题的最好机会。听课时,要紧紧围绕教学内容听课,听问题,听解决问题的思路和方法,听结论,听应用,听内容的来龙去脉。
3.课后复习 复习包括“学”与“习”两个方面。学是为了获取知识,习是为了理解掌握知识。所以复习也是学习高数的重要环节之一。复习应先思索本节课的主要内容,抓住要领,提取精华,加深理解,强化记忆。复习应系统看书,并与老师的讲解和自己原来的理解相对照。然后找出精华和要点,着力在这些要点处下功夫,务必做到基本概念清楚、基本理论准确、基本思想方法学会、基本技能技巧熟练,为以后打下良好基础。一个单元学完以后要进行阶段复习,学期末要进行总复习,目的是将所学内容加深理解融会贯通,形成系统完整的知识结构,进而找出数学课程与其他课程的内在联系,将所学知识与思维方法应用于后继课程或实际问题中。
学数学不做题是万万不行的,认真及时完成作业也是一个十分重要的学习环节。值得指出的是,由于在中学养成的习惯,有相当多的同学不复习就做习题,自认为“只要我能做出来就行了”,但学习高等数学则不同:第一,通常习题内容并不包含全部内容;第二仅做习题尚不能完全建立起有关知识的系统结构;第三,不复习就做习题往往是做到哪儿,书、笔记翻到哪儿,结果不但慢而差,而且以后一旦脱离书本和笔记时,就会感到束手无策。
许多同学都会出现这种情况,上课听懂了,课后就做不出题来了。现在懂了,以后又不会做了。数学必须要做,懂了不一定会做。对于数学的题目要学会分析,不要忽视每一个已知条件,发现一个已知条件要联想到相关的公式,而如何能充分的灵活的运用公式。这就是多做能产生的效果。
学好数学,学懂数学,主要的是“通”,而如何能“通”,这就是日积月累的多想多做。
5.参加答疑 答疑也是大学学习的一个重要环节。同学们在学习中遇到疑问时(不管是听课、复习还是作业中的),都应及时请教老师,切勿“拖欠”。还可以向老师较系统地反映自己学习、思想、生活中的疑惑,以及对某些问题的见解,亦可以请教学习方法。
法国数学家笛卡尔指出:“没有正确的方法,即使有眼睛的博学者也会像瞎子一样盲目摸索”。学习必须讲究方法,但任何学习方法都不是惟一的。希望同学们能够尽快适应大学的学习生活掌握正确的学习方法,培养能力,提高综合素质。
数学的学习总体上讲,可以分成两个层面:一是基本知识的把握,二是知识的深化。
第一个层面,是每个学习高等数学的同学都必须做好的;第二个层面的话,对于希望把高等数学学好一点的同学,尤其是需要考研究生的理工科同学,显然是很需要的。
a)首先,我们要从定义的文字上把握,这个定义的基本含义是什么。
b)其次,了解定义涉及到哪些知识(已经学过的),比如,我们谈到“区域”,那么这个定义和区间是有密切联系的,也和集合具有密切关系,当然还和其他方面相关。我们可以在对比中学习。既要分析相关的概念的相同点或关连的地方,也要注意到不同点或差异的地方。
c)定义需要注意的事项,或定义涉及到的要素。如定义集合,那么需要注意集合中的元素具有确定性,象高个子的同学,由于多高才算是这个集合中很难说清,因而不具备确定性。
d)定义涉及到哪些性质?对这些性质的充分了解,往往可以帮助我们更好地把握定义的真正内涵。
d)定理涉及的条件。这点很重要。很多同学没有注意到定理存在的条件,结果在解题中拿着定理到处用,结果往往得出错误的结论。
e)定理要想把握好,一定要做一定的相关题目。这样才可以真正把握其内涵。如果要深入地了解定理,往往还要做一定的涉及到多个定理或公式的题目。需要在实践中领会。如果学了定理,却不能做题目,那么学的知识是死的,这样的知识是没有多少作用的。
有的公式很简单,象导数公式,只要你对导数的定义理解清楚了,那么利用导数公式简直就是和套用乘法公式差不多。
但是有些公式就比较复杂,比如多元微积分中的高斯公式。这些公式与其说是公式,还不过说是定理,对于这样的公式,在学习的时候,我们可以参照上面介绍的定理的学习方法进行学习。
在这方面,除了做好以上1.中谈到的地方外,最好的办法莫过于做习题了。现在我们不妨就解题方面做一下介绍。
无论是学习初等数学还是高等数学,都离不开解题。但是事实上,很多同学感觉到做了很多题,效果并不佳,为什么呢?
1)首先,要把教材上的题目认真做好。这些题目往往是专门为了消化和理解定义、定理与公式而设计的,这是属于打底子的题目。所以必须每道题目都过关。这些题目往往不是很难,但是在消化和理解基本知识点上起的作用却是不容低估。有些同学恰恰在这方面没有把握好。典型的反面例子有:
a)因为时间紧迫,或者某些题目做不出,结果就抄同学的作业;
b)管他题目作对了还是做错了,先对付一下,把作业交给老师,算是完成了平时作业,这下老师不会扣我的平时分了。
c)不做详细的论证分析,有些题目将题目的答案算出来就算了;有些题目,先是放出风来,说显然是如何如何(其实并不显然),然后宣布原命题成立。
凡此种种,都是不负责任的做法。有些同学也许会说,唉,今天学生部要开会,或者今天老乡来了,总之,今天实在没有时间,明天再补回来吧。事实上,如果今天不能将今天的任务完成,就不要幻想明天可以不仅将明天的工作完成,还能将今天拉下的工作补上。长期下来,拉下的任务越来越多,以后的学习就越困难。
有些同学解了一道题目后,以后要是遇到了同样的题目,也许基本还是能做出来的,但是这道题目要是适当改造一下,又不知道怎么做了。这种情况,就属于学而不思的为解题而解题的情形。要想解题起到的效果好,不光是解决了一道题目,而应该将所有类似的题目的解题办法都总结出来。这样,举一反三,就不怕出题目的人变换招式了。我们希望,同学们在解题的时候,一定要多想想,每做一道题目,都考虑一下,这道题目可以归结为什么类型的题目?这样,做一道题目,就相当于解了一类或几类的题目了。
有些同学学得好,往往给出各种怪题目来,都往往可以解出来。为什么?就是他们积累了很多解题的技巧。就好像武打小说中谈到的,有人独创了一种新的武功,以为天下无人能敌,但是某某武林高手,什么样的场面没有见过,于是先以神功封住所有的门户,暗暗观察他的武功套路,终于摸清对方的武功路数,于是一击成功。拿到数学解题方面来说,就是吾同学熟悉了各种解题技巧,于是遍试种种办法,终于发现了破解之法。
怎么才能学到解题技巧呢?一是自己总结。在解题中,多思考,多与以往学习的知识比较对照,往往可以自成一家,获得其他书上很难见到的解题技巧。二是通过书本或者网络资源,获得解题技巧。
在我们网站,搜集了数以万计的习题,其中很多堪称经典。有些题目还有特别总结的解题技巧,大家不妨到通过首页到各门课程所在的栏目去找些题目做做,活动一下身子骨。
1.我难题目往往能做出来,但是基本题却经常丢分,有什么办法吗?
这点,主要是基本功不扎实。我们可以想象,一栋高楼大厦,上面的建材都是上等的钢材,但还是可能垮掉。为什么呢?因为有些地方的地面浮土比较多,地质酥软。象这样的地方,无论你上层的建材怎么好,都很难建设高层建筑的。
当然,有同学认为,基本功是扎实的,不过是粗心一点而已。其实不然。试想,如果让一个大学生计算1+2,他会不会因为粗心算错?回答当然是否定的。原因就是他已经有了这方面的扎实的基本功了。
2.我喜欢一些技巧型大的题目,这样做起来过瘾,有成就感。那些教材上的题目,太土了,我一看就知道结果了。这样的观点是不是合适?
这就好像一个人从来不出门,也不搞任何的运动,天天吃上等的补药。这样会有好的身体吗?有些教程上的题目,虽然难度总体来说往往不是很大,但是做这些题目却是我们必须完成的功课。我们即便可以很容易地做出来,也不妨做做。有些题目说不定我们原来以为是这样做的,结果却完全是错的呢。即便我们可以确信自己可以做出来,我们也不妨多多分析分析,总结总结,甚至在这个题目的基础上还可以自己拟一道相关的题目出来给自己做。我们想象一下,以前的文人为了显示自己的才华,喜欢对对联。那些对对联对得好的人,是不是只是对人家出好了上联的对联?不是这样的,这些人往往自己也经常在家里揣摩,看看有什么好的上联,一旦发现了好的上联,自己又在家里试图对上相应的下联。
从学习方法上讲,是有不少地方是相似的。但是也有很多地方不同。具体来说有以下这些:
a)初等数学注重实际问题的解决,如计算;高等数学则除了计算,还需要在理论上多一层的理解。往往对一个定理理解的透彻与否,直接关系到是不是学好了高等数学。
b)高等数学涉及的内容多,往往一个学期下来,就要学习看上去完全不同的一门高等数学学科。所以过去的在一门课程上的反复挖掘,将会在时间上调度不过来。因而要能以尽快的速度消化和理解知识。
中学阶段,每天要学习什么,学多少,教师都有安排,基本上只要将老师交代的任务完成了就ok了。在大学阶段如果还是用这样的思路进行学习,那么就会很危险。甚至要保证门门及格都很困难。在学习高等数学的时候,大家要主动地学习。除了完成老师交代的任务,还要在课后将书本上的知识反复揣摩,反复思考,这样理解才会深刻。而且,光是做一下教材上的题目,在题量上面也还很不够,还需要适当补充一些课外题目做做。
d)初等数学研究的思路与高等数学的完全不同。初等数学解决的问题主要是有穷的问题;而高等数学解决的重点是无穷问题。象我们在一元微积分的时候,很快就要接触到极限这个基本的概念,这个概念的推出,就标志着我们的学习思路需要马上转换到无穷的问题上面来。很多问题,有穷的时候的结论,在无穷的角度上讲,可能却是错误的。比如说,我们一般认为,{1,2,3,...,n,...}这个集合的数,显然要比所有有理数形成的集合中的数少;但是我们用高等数学理论来研究的时候,这两个集合中的数的数目是一样的。为什么呢?这个问题留给大家学习完高等数学后思考吧。
从学生为主型的学习方法上讲,所有大学课程的学习都是一致的。
但是具体来说,数学还是有数学的特点的。这方面,我们已经在上面谈了很多。我们在这里再补充一下。数学这门学科的连续性非常强,我们绝对不能中间某一部分不学习,或者把中间某部分的内容先放一放,以后补回来。如果我们不幸拉下一些课程,我们将会痛苦地发现,一个月拉下的任务,将是几个月都补不回来。
高等数学是高等工科学校的一门基础学科,它在现代自然科学中占有十分重要的地位,是学生学习工程技术知识的基础。高等数学作为一门基础学科,具有严密的逻辑性和高度的抽象性,而老师在一堂课中所传授的知识,常常是穷尽一个科学家或几个科学家一代或几代的研究成果,其知识容量之大可想而知。那么怎样在短短的五十分钟内尽可能多的掌握这些知识呢?
新生刚刚从中学跨入大学的校门,不了解高等数学课程的特点,难于掌握一套科学的学习方法,而导致某些同学没能学好这门课。笔者根据这些年来从事高等数学课程的教学工作的经验,浅谈一下几点看法,仅供同学们参考。
1.尽快适应环境。大学生活是人生的一大转折点。大学时期注重于培养同学们的独立生活、独立思考、独立分析问题和解决问题的能力,而不像中学那样有一个依赖的环境。新同学尽快适应大学生活,形成一个良好的开端,这对四年的大学生涯是有益的。
2.注意中学数学和高等数学的区别与联系。中学数学课程的中心是从具体数学到概念化数学的转变。中学数学课程的宗旨是为大学微积分作准备。学习数学总要经历由具体到抽象、由特殊到一般的渐进过程。由数引导到符号,即变量的名称;由符号间的关系引导到函数,即符号所代表的对象之间的关系。高等数学首先要做的是帮助学生发展函数概念——变量间关系的表述方式。这就把同学们的理解力从数推进到变量、从描述推进到证明、从具体情形推进到一般方程,开始领会到数学符号的威力。但高等数学的主要内容是微积分,它继承了中学的训练,它们之间有千丝万缕的联系。
3.尽快适应高等数学课程的教学特点。为了适应21世纪高等数学课程的教学改革,高等数学课程的教学也发生了很大的变化,在传统的教学手段的基础上,采用了更加具体化、形象化的现代教育技术,这也是一般中学所没有的,因此,同学们在进入大学以后,不仅要注意高等数学课程的内容与中学数学的区别与联系,还要尽快适应高等数学课程的新的教学特点。认真上好第一节高等数学课,严格按照任课老师的要求去做。若能坚持做到,课前预习,课上听讲,课后复习,认真完成作业,课后对所学的知识进行归纳总结,加深对所学内容的理解,从而也就掌握了所学的知识,就不难学好高等数学这门课。有些同学就是没有把握好自己,一看高等数学一开始的内容和中学所学内容极其相似,就掉以轻心,认为自己看看就会了,要么不听课,要么不完成作业,结果导致后面的章节听不懂,跟不上,甚至有的同学就一直跟不上,学期未成绩不理想,甚至不及格。
希望新同学们以饱满的热情,良好的学习风气,在入校后较短的时间内,尽快适应高等数学课程的学习,寻找出一套好的学习方法,把高等数学这门课程学好。