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数学教育的发展史

作者: admin 时间: 2018-01-17 11:50 点击:

mathematics eduction in China 有悠久的历史,早在西周时期,数学已作为“六艺”之一,成为专门的学问,唐初国子监增设算学馆,设有算学博士和助教,使用李淳风等编纂注释的《算经十书》为教材。明代算科考试亦以这些教材为准(见中国数学史)。
近现代的初等数学教育,可以说是在晚清(1903)颁布癸卯学制,废除科举,兴办小学、中学后才开始的。当时小学设算术课,中学设数学课(包括算术、代数、几何、三角、簿记)。民国初年(1912~1913)公布壬子癸丑学制,中学由五年改为四年,数学课程不再讲授簿记。执行时间最久的是1922年公布的壬戌学制,将小学、中学都改为六年,各分初高两级,初小四年,高小二年,初高中皆三年。初中数学讲授算术、代数、平面几何,高中数学讲授平面三角、高中几何、高中代数、平面解析几何(高中曾分文理两科,部分理科加授立体解析几何和微积分初步),这个学制基本沿用到1949年。中华人民共和国成立后,中小学的教育进行了改革,学制大都改为小学六年,初高中各三年,初中逐步取消算术课。50年代高中数学一度停授平面解析几何,后又恢复并增授微积分初步以及概率论和电子计算机的初步知识。中国近代高等数学教育,也是从清朝末年开始的。1862年洋务派创办的京师同文馆,本来是个外语学校,从1866年增设天文算学馆,1867年招生,开始向中等专科学校转变。1868年聘李善兰为总教习,设代数、几何(原本)、平面和球面三角、微积分等课程,可以认为,这是向中国学生较系统地传授西方高等数学基础知识的开始。1898年戊戌变法中,京师大学堂成立,这是中国近代第一个国立大学。1902年,同文馆并入京师大学堂。
辛亥革命后,1912年京师大学堂改名北京大学,首创数学门(相当于系),1919年改称数学系,这是中国第一个数学系。随着较早成立数学系的有南开大学(1920)、厦门大学(1926)、中山大学(1926)、四川大学(1926年前后)、清华大学(1927)、浙江大学(1928)等。此外,1912~1915年间,还成立了北京高等师范学校(1912,前身是1902年设立的京师大学堂师范馆)、武昌高等师范学校(1913)、南京高等师范学校(1915),各设立数学物理(化学)科,他们先后改为北京师范大学(1922)、武汉大学(1928)、东南大学(1923;1928年又改为中央大学),并都成立了数学系,其间或以后成立的其他综合大学、师范院校以及设有理科的高等学校都陆续成立数学系。
各校建系初期,实施的数学教育差别很大,后来教育部才对必修课作了原则规定。主要授课教师多半是归国留学生,所用教材,除少数自编者外,多数是外文本或其中译本。从课程设置看,高等院校的数学教育水平不低,但各校的教学质量差异不小。数学系学生,每校每年级一般都只有少数几个人。
1931年清华大学开始培养数学研究生,后继者有浙江大学、中央大学、北京大学以及抗日战争期间由北京大学、清华大学、南开大学组成的(昆明)西南联合大学,数学的研究工作也比较集中在这几所学校。其中清华大学、浙江大学、武汉大学等还出版了刊物,登载数学论文。
除了在国内培养数学人才外,还通过一些渠道派遣留学生,例如利用中美庚款、中英庚款和中法庚款公开考试派送的留学生中,都有数学名额。30年代还曾邀请少数外国数学家如 W.F.奥斯古德、N.维纳、J.(-S.)阿达马等来华讲学。 从辛亥革命到中华人民共和国成立,是中国现代数学教育的奠基时期,不少老一辈数学家如姜立夫、熊庆来、陈建功等克服重重困难,艰苦创业,培养了一批数学人才;数量虽然不多,但对于使现代数学在中国土壤上生根,作出了宝贵贡献。
中华人民共和国成立后,在人民政府的集中领导下,采用了苏联的教育制度,数学教育也经历了巨大变革。经过1952年的院系调整,师范院校和综合大学都设立了数学系,全国有了统一制订的教学计划和教学大纲,广泛引进了苏联教材,各校必修课的设置及其内容规范化了,保证了一定水平。数学基础课一般都设了习题课,对学生的帮助更为具体。师范院校的数学专业在基础课的设置上,与综合大学的数学专业相近,并增设教育学、心理学、数学教学法及教育实习等课和教学环节。综合大学的数学专业一度在最后一年至一年半的时间里分为若干专门组,如代数、数论、几何、拓扑、函数论、泛函分析、微分方程、概率论与数理统计等,学生能接触到一些现代数学的前沿工作。后来专门组撤销,课程更多样化了。
从19世纪20年代后期起,浙江大学数学系就开始采用讨论班的形式来培养学生独立工作能力和从事科研工作能力;其他如西南联合大学也曾采用过。到了50年代,结合专门组教学,这种作法得到进一步推广,各主要大学数学系都逐步开展了科学研究工作,并招收了研究生。由于国内培养的数学人才不断增加,教师队伍逐渐改变了过去主要依靠归国留学生的局面,由教育部组织编写的以及个人编写的教材也逐渐取代了外国教材,它们一般较结合本国实际。1957年以后,一些学校开展了应用数学方面的研究,增设了计算数学专业或专门组,开设了如运筹学等课程,概率统计等课程的开设更为普遍,培养了有关方面的人才。理、工等科系的学生,一般也学习一定份量的高等数学课程。
以上情况表明,中华人民共和国成立以后,数学教育在数量和质量上都发生了显著变化,逐步发展提高。但也存在一些问题,如:必修课太重,不少课程要求过专过高,教学制度又过分要求划一,未能因材施教,导致学生学习负担过重,基础不牢,加以对理论和实践有时理解得不全面,工作中有摇摆,使数学教育的发展受到影响。尽管如此,这段时期的数学教育成就还是很大的。一般数学人才的培养已能立足于国内了。
从1966年开始的“文化大革命”,数学教育受到严重挫折。1977年后,经济、政治、科学、教育各方面都先后提出了改革的方针和措施;实事求是精神的发扬,学校自主权的加强,教学制度的灵活,选修课的增加,使各校有条件分别发扬其优势,形成自己的特色。由于明确提出了“大力发展应用研究,重视基础研究”的方针,纯粹数学和应用数学各得其所,长期存在的关于理论和实践关系的认识分歧终于澄清。除了基础数学、计算数学和应用数学专业外,综合大学和师范院校还设了数理逻辑、控制理论、系统科学、信息科学、概率论与数理统计、运筹学、经济数学等专业,许多工科院校也建立了应用数学专业。高等学校理、工、农、医以至经济、管理方面等科系的学生,都学习比过去更多的高等数学方面的课程。 最近十年来,科学技术迅猛发展,计算机,计算器,全球互联网逐步普及,学校数学承担着不断增加的责任。计算机的应用已经超越于解决问题的范围,他能给予人们研究科学的洞察力,由此导致对数学教育更高的要求。计算机在当今世界的作用完全可以与物理在二十世纪前半叶的作用相比美。通过计算机的模拟,能揭示未知的数学现象。它给数学如此大的推动,有如望远镜对于天文学,显微镜对于生物学一样。另一方面,计算机的巧妙应用,使得研究人员的学识和智慧得以充分发挥,人们能够相信,无论什么时候,数学教育都应该使用计算器和计算机。
日本数学教育协会主席藤田宏教授认为,数学史上有三大高峰:1.公元前三世纪诞生的欧氏几何学;2. 17-18世纪微积分的发现和发展;3.现代公理化数学的起源。当代数学的统一的进步,包括计算机科学的进步,可以称为数学史上的第四个高峰。数学和科学技术的这些发展,应该反映在数学教育中。 ICME 9的初中数学教学组认为,对于11-16岁的少年儿童,数学课程,相关的教材和教学活动,应该巧妙地帮助学生完成从儿童到成人行为的转变。初中数学课程既要考虑与小学课程的衔接,又要考虑与高中课程的衔接。
在数学中,符号是必不可少的语言。它是人类思维与交流的工具,它能够清晰而简明地表达数学思想和规律。数学符号涉及多个数学分支,在科学技术中,利用数学符号,能有效地寻求模式,进行概括。借助于数学符号,能把有关问题规范化。因此,数学课程要帮助学生树立正确的学科观念,建立正确的符号意识。初中生在数学学习中,要接触大量数学符号,因此,在概念的教学中,要注意符号的自然引入。在代数中要讲请算理与算法,在几何中要弄清图形的特征性质,正确揭示符号所反映的的关系与规律。 高中数学课程面临重大改革,美国数学教师协会(NCTM)於2000年制订发表的"学校数学课程的原则与标准"受到举世关注。高中生应该学习范围宽广的函数知识,包括三角函数,指数函数,等等。在几何,度量,数据分析,概率等方面,学生应该巩固和扩展他们在低年级所学的知识。不断发展他们在数学方面,特别是在问题解决,数学表述,推理论证等方面的熟练程度。ICME 9的高中数学教学组一致认为,数学思想方法的教学应该成为高中数学课程的重要部分。数学建模思想受到与会专家的普遍重视。
由于各国的情况存在诸多差异,在高中数学课程的具体安排上,各国有不同的着重点。例如,英国的高级水平(A-level)数学,主要面向对数学要求较高的理工大学考生,此种数学班的学生需要学习纯数学,统计学,理论力学等内容。韩国开办面向天才生的理科高中,密码学和高等字符串的理论理科高中的学习内容。印度有良好的计算技能传统,甚至文盲的蔬菜小贩也有出色的算术运算技能。为了保持这一善于计算的传统,他们在当今数学教学中仍然不允许使用计算器。 ICME 9的大专数学教育组和大学数学教育组分别研究高等数学教育中广泛的问题。由于大学院系专业繁多,各专业对数学的要求不一,大会主要讨论大学公共基础课的高等数学教学问题。与会者认为,随着中小学教学改革的深入展开,随着大学教育系统的改变,大学数学教学改革势在必行:(1)大学数学应该为学生学习专业课打下良好基础;(2)大学数学应该培养学生良好的思维品质和学习能力;(3)大学数学要为学生未来专业工作提供数学工具;(4)当前的大学数学教学赶不上中小学的发展,因此,大学数学教学方法必须改革。
日本专家认为,日本大学数学进入了紧要关头。其理由有三个:首先,大学一年级学生数学知识和能力水平在严重下降;其二,大学教育系统正在改变,数学教学尚未适应这个变化;第三,大学数学教育与学生未来的专业学习配合不当,甚至相互脱节。为此,日本文部省组织专家进行了深入的调查,并提出了改革方案。

 

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