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Kolmogorov 的數學觀與業績 (第 4 頁)

伊藤清

 


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.原載於數學圈第三十九卷
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Kolmogorov 的數學教育觀

Kolmogorov 在莫斯科大學培養了許多數學家,其中不少人已成為國際上的著名學者,這一點廣為人知。他還熱心於高中的數學教育,自己親自寫講義,對數學教育所應有的姿態作了深刻的思考。Kolmogorov 60歲壽辰時(1963),P.S. Alexandrov 和 B.V. Gnedenko 作了題為「教育家 Kolmogoro」的講演。下面參考此文講述一下 Kolmogorov 的數學教育論。 蘇聯的教育制度與日本稍有不同,為小學(7∼10歲)、初中(11∼14歲)、 高中(15∼17歲)、大學(18歲∼20歲),在大學裡數學專業與物理專業在一個系(稱作數學物理系)裡。 高中相當於日本的高中2年級到大學1年級, 大學相當於日本的大學2年級至碩士研究生。 有些類似於日本的舊制高中和大學,大學畢業時要寫論文獲取學位, 相當於日本的碩士學位。 博士學位授給大學畢業後寫過許多創作論文的特別優秀的學者。

Kolmogorov 認為,有些家長和教師企圖從10歲∼12歲左右的學生中挖掘有數學才能的孩子, 這樣做會害了孩子,但是孩子到了14∼16歲時,情況就不一樣了。 他們對數學物理的興趣已很清楚地表現了出來, 根據 Kolmogorov 在高中教授數學物理的經驗, 大約有一半的學生認為數學物理對自己僅有很小的作用。 對於這些學生應該安排簡單內容的課程。這樣, 另一半的學生(並不一定他們都要搞數學物理專業)的數學教育就可以更有效地進行。

高中時將數學物理系、工程系、生物農醫系、杜會經濟系等各專業分開為好。 各系的主要學科的教授時間可稍稍增加一點(如數學1小時、物理1小時等), 即使這樣效果也是非常顯著的。各專業系的教育可以使學生增強目的意識, 而不至於影響有寬度的一般教育。革命初期提出的「統一勞動學校」的口號, 並不否定個人能力的開發與特殊訓練,而只是意味著廢除階級意識的學校, 消除貧苦人面前的障礙。

數學需要特別的才能這一說法在很多情況下是過於誇張了。 數學是特別難的科目這一印象可能是產生於笨拙的、極其教條的教學方法。 如果有好的教師和好的教科書,正常的平均程度的人的能力足以消化高中數學, 並進一步理解微積分的初步知識。

然而,高中生在選擇數學作為上大學的專業時, 自然應測驗一下自己對數學的適應性。實際上,在理解(數學的)推論、 解決問題、或作出新的發現上,其速度、容易程度和成功度是因人而異的。 在數學專業教育中,應選擇在數學領域出成就的可能性大的青年人。

什麼是對於數學的適應性呢?Kolmogorov 總結為以下三點:

(1)算法能力:即對於複雜式子作高明的變形, 對於用標準方法解不了的方程式作巧妙的解決的能力(僅記住許多定理、 公式是不行的)。
(2)幾何學直觀:對於抽象的東西,能夠在頭腦中像畫畫一樣描繪出來並加以思考。
(3)一步一步地作邏輯性推理的能力:例如能夠正確地應用數學歸納法。

僅有這些能力,而對研究題目不抱有強烈的興趣、 不作持久不斷的研究活動的話,還是起不了什麼作用。

在大學的數學教育中,好的教師又是什麼樣的呢?

(i)講課高明。如用其它的科學領域的例子來吸引學生。
(ii)以清晰的解釋和寬廣的數學知識來吸引學生。
(iii)善於作個別指導。清楚每個學生的能力,在其能力範圍內安排學習內容, 使學生增強自信心。
以上每一條都是有價值的,而理想的教師應屬(iii)類型的教師。

對於數學物理系的學生的數學教育,除了常規的課程, Kolmogorov 特別強調了以下兩點:

(i)使學生能夠把泛函分析作為日常工具那樣運用自如。
(ii)重視 practical work。

我最初對這個意思不大明白, 最近見到一位曾經在莫斯科大學接受過 Kolmogorov 的指導的先生, 便詢問了一下,其意思可能是這樣的, 例如對於微分方程式給出具體的係數和邊界條件(每個學生不同), 然後讓學生考察方程式的解的性質。

學生在開始搞研究的時候, 首先必須使其樹立起「自己能夠搞出點名堂」的自信心。 因而在布置研究課題時,不但要考慮「這樣題目的重要性」, 還應考慮「這個研究是否能提高學生的水平」,「是否在學生的能力範圍內, 而且需要作最大程度的努力才能解決的問題」。

以上就是 Kolmogorov 的數學教育論的概略。Kolmogorov 不僅是偉大的數學家,也是偉大的教育家,也許說是偉大的思想家更合適。

   

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編輯:簡立欣 最後修改日期:2/27/2002