更新於 2018/06/15閱讀時間約 5 分鐘

系列文章:學數學的意義在哪?(下篇)

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在「系列文章:學數學的意義在哪?(上篇) 」裡以家長關心的問題「如何學好數學」作結,但只知道學數學的基本方法並不足夠,因為學數學好比一趟漫長的旅途,除了要有旅行的工具之外,還要有動力、耐心、目標,才有可能不斷的往前走下去,因此這篇關注的問題,將會是「為何要學數學?」以及「數學之美」

三、「為何要學數學?」

  每個在台灣的學生可能都想過這個問題,類似的問題還有「生活上買菜,不就只會用到加減乘除嗎?」、「為何需要學習抽象代數?」。以心理層面來看,會問這個問題的學生,是因為他看不到學數學的價值,體會不到數學的美,沒辦法享受其中。人很現實,必須要告訴他學某件事情會獲得的好處,他才有動力去學習。
  學數學可獲得的好處,遠遠超過我們想像,因為學數學培養的不止是表面知識,而是數學背後連帶培養的許多處世精神。本文簡單列舉如下:

1. 勇於面對困難
  算數學中常遇到的就是各式各樣、稀奇古怪的題目,在不了解題目背後意涵的情況下,有人看到題目甚至可能會發抖。許多學生看到問題後,第一件事情想的是「放棄」、「跳過」而非「面對」。但是學數學正是告訴我們,看到問題應該去面對,思索問題的解法,第一個解法失敗,只證明你解讀錯題目線索,不一定代表這個題目本身無解,重新釐清題目,整理題目線索,直到解決為止,便是數學的一大精神。   所以學數學能讓我們養成面對問題的好習慣,生活上遇到任何的難題時,只要回想自己解決數學問題的態度,應用到生活上,透過不斷的轉彎、思考、連結所有可能的方案,最後便有機會解決你遇到的難題,學過數學的人,不會因為遇到生活困難而逃避、憂鬱,而是將生活困難當成一次提升能力「挑戰」

2.不易被煽動情緒
  數學注重邏輯眾所皆知,「理解、證明、運算、應用......」各個步驟,都講求合乎真理、定理,不能靠著個人情緒,主觀、隨心所欲地去學習數學。因此,學數學能培養你冷靜思考的習慣,在看到媒體新聞、社會現象,聽到大眾、周遭流傳的謠言,學過數學的人會先冷靜的查證真相,不會在第一時間,就隨意相信別人的挑撥或言辭,更不會被一些片面的報導、文章而誤導,挑起負面情緒。換句話說,學數學能讓你在眾人皆醉時獨自清醒,不會成為木偶,被別人牽線、操控情緒而不自知,並能避免你不因隨意相信謠言而造成他人傷害

3.提升你的語言表達能力
  由於證明數學命題要十分嚴謹,而數學亦是一種以「數字、符號」為基礎的另類語言,學習嚴謹的數學證明,等於間接訓練你嚴謹的口條,不論是面試、演講、與小組討論到日常與朋友閒聊,嚴謹又符合邏輯的語言表達,都能讓你的意見獲得他人肯定與贊同,並能替你的個人形象大大加分。不論在學術或公司報告裡,最忌諱的就是內容不清楚、前後矛盾,找不到焦點,但學過數學的人,會以作證明題的方法去說服他人,將自己要表達的觀點,清晰、符合邏輯的演繹出來,不讓他人找到漏洞、疏失,因而對你失去信任。

4.提升理解能力
  如果使用「證明、推理、邏輯、連結」而非死背公式的方式學習數學,將能大幅提升你的理解能力。提升理解力意謂:其他與數學無關的學科、才藝、技術,也能因為學數學而同時進步。因為數學讓大腦習慣從事抽象的推理,所以你在閱讀文章、說明書,聆聽別人教學時,你能比常人更快聽懂、看懂,也能比人更快學會才藝、技術或其他學科

四、數學之美

  除了具體的好處之外,數學也有迷人之處,值得你我一探究竟,深入學習:
  數學之美難以言喻,有時數學的「美」來自於化繁為簡,出人意料之外,比如:歐拉最著名公式:
e為自然對數的底數,i為虛數,π為圓周率
  這條公式也成為日本小說家小川洋子著作《博士熱愛的算式》中的故事核心,博士在失憶之後也依然記得這條美麗的公式e、π兩個無理數(不循環無限小數)加上不存在虛數i,經過次方組合再加一,竟然變成零。
  有時數學的美在於,透過幾何與代數的連接,讓你以不同角度來欣賞同一問題,解析幾何,將許多人覺得枯燥的代數化為美麗的圖形(參考以下附圖)。看到形如「ax+by=c」(a,b,c皆為實數)的方程式,在座標平面上變為一條直線;「y=sin x」在座標平面上,則呈現「波浪狀」、「聲波」的週期函數,經過拉長、平移,還能模擬聲波、潮汐;在地球表面拋射的物體軌跡,可以用二次方程式「ax^2+bx+c=y」表達。
(左)圖一:3x+4y=2在座標平面是一直線;(中)圖二y=sinx在座標平面呈現波浪狀;(右)y=x^2+x+1在座標平面唯一拋物線
  有時數學的美在於對稱,比如萊布尼茲和牛頓意識到,「積分」原來就是「微分」的逆向操作,因此「微分」和「積分」就組成了一個完美的對稱體系,在「微分」上有的「連鎖率、積法則」在「積分」上則形成了「變換法則、分部積分」。
微積分基本定理,告訴我們積分是微分的逆操作
  數學更有秩序之美,數學將各式各樣的現象,化為同一個有秩序的數學觀念,數學是自然界的共通語言,許多物理定律可以數學式表達或根源於數學理論。「力、動量、衝量」都是一種「向量」;愛因斯坦利用了「黎曼幾何」建構了「相對論」;社會科學中也有數學的秩序,比如而微分中「導數」的觀念,在經濟學中以「邊際成本」出現;在地理中則以「人口成長率」出現。

五、結語

  學數學的益處不勝枚舉,數學培養一個人的正確處世態度,抽象的推理能大幅提升一個人的理解能力,但許多人卻只因看到數學表面的艱澀理論而退縮,得出數學無用的結論,這是因為數學像是未經雕琢的璞玉,如《韓非子》中的和氏璧,若你願意繼續探索、雕刻它,你就會漸漸發現它的價值與用處。
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