数学论文全文(5篇)

一、历史上数学和艺术之间的关系

1．文艺复兴时期的数学与艺术———合作巅峰

经过了漫长的中世纪，欧洲于13世纪末进入了文艺复兴时期，艺术在人文主义和科学思想的双重影响下蓬勃发展。为达到真实反映现实的目的，画家们面临着一个急待解决的数学问题———如何把三维的现实世界描绘在二维画布上?1435年，意大利画家、建筑学家、数学家、文学家阿尔伯蒂出版了《绘画论》一书，对基于透视几何学的焦点透视画法进行了科学的系统化。他认为大自然是艺术创作的源泉，数学是认识自然的钥匙，艺术的美就是和自然相符合。意大利画家、科学家达•芬奇用艺术家的眼光去观察自然，用科学家的精神去探索自然，深邃的哲理和严密的逻辑使他在艺术和科学上都达到了顶峰。达•芬奇在线透视与色透视的基础上，创立了透视学的第三个分支———空气透视;同时他还创作了许多精美绝伦的透视学作品，其中最优秀的当属《最后的晚餐》。透视几何学的诞生和应用，使得数学和艺术的融合达到了一个里程碑式的高度。波兰数学家、天文学家、法学家、医生、牧师哥白尼经过长年的观察和计算，在1543年发表的《天体运行论》中提出了“日心说”，沉重打击了教会的宇宙观。近100年后意大利物理学家、天文学家伽利略以《星际使者》《关于太阳黑子的书信》等著作有力地支持了哥白尼的“日心说”，奠定了近代实验科学的基础。哥白尼和伽利略两人的研究成果逐渐瓦解了传统上神学、科学、哲学之间的统一关系，为近代自然科学的发展铺平了道路。

2．近代思想启蒙运动中的数学和艺术———渐行渐远

发端于17世纪中叶的思想启蒙运动揭开了欧洲近代史的序幕，启蒙思想家们力求探索推动人类社会不断前进的永恒法则。1665年，英国数学家、物理学家、天文学家、哲学家牛顿，德国数学家、历史学家、法学家、哲学家莱布尼兹各自独立地创立了具有划时代意义的“微积分学”，彻底改变了数学概念绝大多数来源于直观的经验模型的面貌，开始更多地依赖于思维的构造。微积分学随即成为现代物理学、化学、天文学、生物学和地理学等众多自然科学和工程技术的基础理论方法，而且还广泛应用于经济、管理、语言、政治、艺术设计等人文社会科学领域。在微积分的基础上建立起来的点集拓扑学与泛函分析等各个现代数学分支日趋逻辑化和抽象化，也远远走在了所有现代数学应用领域的前列。1750年德国美学家、哲学家鲍姆嘉通出版了一本学术专著《美学》，宣告了美学已确立为一门独立学科。他将美学定义为“感性认识的科学”，认为“科学研究的初衷是追求真，而艺术研究的目的是创造美”。与之同时代的德国哲学家、思想家黑格尔在其1817年出版的《哲学全书》中宣称，“艺术的内容就是人们内心的理念，艺术的形式就是诉诸感官的形象”。至此，人们对于数学和艺术更多的是强调它们之间的差异:数学作为自然科学的基础，主要遵循逻辑思维的原则，达到了理性认识的巅峰;而艺术作为人文精神的代表，主要运用形象思维的方式，达到了感性体验的极致。在鲍姆嘉通和黑格尔的指引下，艺术与现代数学都孤单地迈上了相对独立的发展道路

3．近现代社会中数学与艺术的重新融合之路

进入20世纪，人类历史翻开了崭新的一页，人们的生活状态和思维方式也发生了深刻的变革。1945年美籍奥地利人、生物学家贝塔朗菲发表了《关于一般系统论》的论文，从此人们开始以整体性的观点来分析系统、要素和环境三者之间的互动联系和变化规律，科学与艺术的基本原理、工作对象、研究方法等各个方面都重新开始互相渗透和融合。就像英国学者马丁•约翰逊在《艺术与科学思维》一书中所指出的那样，“科学家与艺术家，他们虽然岗位不同，但在各自工作中所追求的目标是相通的，他们实际所采用的工作方法比他们实际所承认的有着更多的相同之处”。根据思想倾向和艺术风格的不同，20世纪以来西方现代艺术史上形成了各种各样的艺术流派。西班牙画家、雕塑家、剧作家、诗人毕加索的名作《亚威农少女》，引发了立体主义运动的兴起。立体派比较关注如何运用几何原理和数学概念来革新传统的艺术形式，表现生活在迅猛变化的工业社会里的人们内心的期待、躁动、彷徨与失落。而抽象派则尝试打破绘画必须模仿自然的艺术观念，主张以抽象的几何图形为绘画的基本元素，来构造普遍的现象秩序与均衡美感。抽象派的先驱、荷兰画家蒙德里安的代表作品《灰色的树》，通过直线与直角的“纯粹造型”达到了人神统一的“绝对境界”。说到20世纪的艺术界，必须提及荷兰的埃舍尔，他是如此的特立独行，甚至至今都无法将他归属任何一个流派。埃舍尔一生钟情于镶嵌艺术的研究与创作，他从圆、正三角形、正方形、正六边形等基本几何图形出发，连续多次地利用欧氏几何里的反射、平移、伸缩、旋转这四种基本变换，使得基本几何图形扭曲变形为虫、鱼、鸟、兽、人物、花朵、魔鬼与天使等镶嵌图案。后来，埃舍尔从读到的非欧几何、拓扑、分形几何等数学思想中再次获得了巨大灵感，使镶嵌艺术达到了鼎盛状态。在埃舍尔创作的那些充满现代数学气息的镶嵌艺术作品中，例如《红蚁》《瀑布》《鱼和鳞》《观景楼》，我们看到了一个个神秘莫测的神话世界。如果说，非欧几何直接造就了埃舍尔辉煌的镶嵌艺术，那么分形艺术则充分展示了后现代主义的艺术风格。为了表现变幻的云朵、蜿蜒的河流、神秘的星系和粗糙的断面等自然形态，1975年数学家、计算机专家芒德勃罗出版的《分形:形状、机遇和维数》一书，宣告了分形几何的诞生。在审美情趣与科学内涵完美融合的分形图形中，厚重的思想随着时间消逝，流动的秩序在平面上涌动，主体裂成碎片丧失了中心地位，艺术通过计算机复制走向大众化。虽然分形图形具有复杂的结构，但总是可以利用简单函数无限迭代而成。这个特征使得分形广泛应用于各个艺术领域，尤其是装饰设计方面，如早期的贺卡、壁画、明信片、书籍封面，以及现在的电信卡、购物卡、文化衫、广告画面等。北京服装学院高绪珊教授率领的团队将分形理论应用于纤维制造流程，创造了多维高仿真长丝SFY，使人造纤维呈现出“龙缠柱”般的天然纤维风格。

1．当前数学与应用数学专业对人才培养教育所存在主要问题

1．1教学课时过多，学生独立思考的时间少，很难激发他们的创造力

由于专业课的课时设置得过多，使得学生个人自学、独立思考的时间变得很少，留给学生自由发挥的空间也很少，很难激发他们的创造力。一直以来，我国的高等教育的主要目的是培养教学型人才和科研型人才，而当前的数学与应用数学专业的教学模式和课程内容都呈现出陈旧老化的状态，已经不能适应当前社会对新型人才培养的要求了。无论在哪种时期，经济理论都是为当前时期的经济建设和发展而服务的，是为指导当前时期的经济活动而服务的，而教育体制的改革常常滞后于经济体制的改革，导致教学内容很难满足现阶段的市场经济发展的需求。

1．2不够重视课外动手能力的培养环节，设置的实践环节层面不高

纵观现阶段我国的数学与应用数学专业的教学实践来看，还存在很多有待改进的地方，主要表现为学生学习课堂知识的环节设置很多，而动手实践的环节设置很少，培养其创造能力的环节设置更少。因此，要对现阶段的教育模式进行调整，改变传统的学生听老师讲的方式，而是多创造师生之间交流探讨的机会。客观条件的限制也会影响教学模式的改进，有些学校由于一些客观原因只能以传统教学方式为主，使得教学质量得不到很大的提高，学生创造水平的发挥也受到了限制。

2．对于数学与应用数学专业的人才培养教育方案的探讨

2．1明确数学教学的目标，改进教学模式，及时更新教学内容

一、数学史能加深学生对知识的理解

由于数学知识逻辑性较强，学生很难完全理解书本上列举的每一个知识点，数学知识的形成，在经历漫长而艰辛的历史洗礼后变得更丰富，数学史对培养学生数学素养起到重大作用。教师在教学过程中，让学生了解数学史是很有必要的，可以让学生清楚理解数学知识的形成过程，加强对数学知识的理解。通过数学史的引入，学生学习起来会更轻松。比如在教学立体几何时，学生对那些图形缺乏一定的空间想象，特别是逻辑性较差的同学，更会觉得空间几何学起来非常困难。为了使同学消除对空间几何的恐惧，教师可以结合有关几何的数学家或历史故事，让学生领会空间几何的奥妙，引导学生发散思维，从而敢于、乐于分析和探索空间几何。又如在讲解有理数这一内容时，学生也许会对有理数的形成过程感到疑惑，这时教师便可向学生介绍有理数在数学史上的“生平”。通过对其历史的了解，学生在以后的解题过程中会自然而然地想到学生有理数知识形成的不易，从而能更深入地思考。

二、数学史有助于学生掌握数学思维方法

数学对学生的逻辑推理能力要求较高，需要学生具有足够的思维和空间想象力。由于其特殊性，教材在编排上都是按照一定的过程进行编写，基本上每一个知识点的罗列都是先介绍其定义，然后举例证明和进行推理或反推理，最后让学生做题巩固。这种教材的安排固然有其道理，但也在一定程度上忽略了学生思考的过程。有的教师在数学课堂教学中讲解知识点时，往往按照自己的思路，一步一步地分析，在黑板上写满解题步骤，以便学生一目了然。用这种方法讲解例题，看似可以让学生能够清楚、直接地理解例题，但实际上学生会觉得这样上课丝毫没有乐趣可言，而且会认为数学知识根本不需要多加思考。这时教师就可以在课内融入数学史，目的就是告诉学生数学是如何创造出来的，数学思维是怎样一步一步产生的，这样有助于学生掌握数学思维方法。例如在渗透数形结合这一数学思想时，就让学生充分了解在数学发展史上几何的解题曾是一大难题。在经过无数数学家长期探索与不断研究下，最终发现代数可以有效帮助解决几何问题，从而形成数形结合思想。

三、利用数学史讲授知识系列

数学教学不仅要向学生传授知识，更要培养学生的数学思维能力。因此，为有效提高学生的逻辑推理能力，教师可以将数学史与思维培养结合运用，让学生自己体会数学知识的创造和数学思想形成的过程。在高中数学教学中，教师没有必要急于讲解每一个详细的知识点，而是在知识点的基础上介绍其历史，比如这个知识点是哪一位数学家提出来的，是在怎样的历史背景条件下创造的，这个知识所表达的数学思想是什么。这样的教学过程可以帮助学生整体把握这些知识的相互联系甚至整个知识体系，从而对数学有更深刻的理解。比如在一开始介绍几何时，教师可以先从几何发展史讲起，数学几何的发展是从古希腊开始的，在几何发展的过程中，其中阿基米德对圆锥曲线透彻研究为以后的解析几何贡献颇大。后来几何又经历了很多历史阶段，在历史长河中经久不衰。通过对几何数学思想创造过程的理解，学生初步掌握了几何系列知识的特点，这对他们今后的几何学习有着重大的意义。

四、利用数学史开展探究式学习

第一篇

一、遵循认知规律，渗透数学思想和方法

提炼“方法”，完善“思想”。数学思想有很多种，一道题目也可能有多种数学思想、方法来解决。除了老师的概括、分析，学生自身对数学方法、思想的揣摩、提炼能力更为重要。教师在数学教学中要有意识地培养学生自主学习的能力，不断完善数学思想，提炼数学方法，找到属于自己的解题思路，提高自身数学能力。

二、数学思想和数学方法的具体应用

1.分类讨论思想

分类讨论思想即是在数学对象不能进行统一研究时，就需要针对对象属性的相同和不同点，进行分类讨论，逐一分析和解决的数学思想。分类讨论数学思想是初中数学基本方法之一，广泛存在于各个知识点中，把握和运用好分类讨论思想可以使知识体系条理化，解题思路更加清晰。例1.解方程|x+2|+|3-x|=5。[分析]绝对值问题，一定要考虑到绝对值符号内对象的正负号。这里有两个绝对值，那就必须进行分类讨论。首先|x+2|对应x＜-2x=-2x＞-xxxxxxxxx2，|3-x|对应x＜3x=3x＞xxxxxxxxx3，解：当x＜-2时，原方程无解；当-2≤x≤3时，原方程恒成立；当x＞3时，原方程无解。综上所述，原方程的解满足-2≤x≤3的任实数。看似复杂，但其实分类讨论后，思路很清晰，很容易做出答案，由此可见分类讨论思想对解题很有帮助。

2.数形结合思想

一、引导学生学会识图，让学生感受数学的“形之美”

在教学有关“圆”的知识时，教师可以举例，把“圆”比作太阳、苹果等有形的东西，加深学生对“圆”的认识。教师还可以利用多媒体来展示和我们的日常生活有紧密联系的有关“圆”的东西，如水面上激起的涟漪，既有静感又有动感，使学生如身临其境，有所感触，比教师单纯在课堂上用圆规画圆要形象得多、生动得多、鲜明得多。这样的课堂教学自然能激发学生的学习兴趣，使学生深刻感受到数学的美。

二、让学生学会鉴赏，在鉴赏中感受数学的“和谐美”

美是人们所向往和追求的，美感不但体现在艺术领域，在数学教学中也有一定的美。所以，教师要教给学生如何发现和鉴赏数学之美，要让学生学会用审美的视角来观察数学，深入挖掘数学的结果美、过程美。首先，教师要引导学生树立在数学中发现和鉴赏数学美的观念，调动学生的积极性。例如，在讲解“黄金分割”时，学生一开始会很陌生，不知道什么是黄金分割，这时，教师可以让学生测量一下自己身体的黄金分割点，并讲解有关黄金分割点的意义，让学生在实际生活中去找黄金分割点。这样，学生自然会发现其中存在的美感，从而产生浓厚的学习兴趣，由被动学习变为积极主动学习。再如，教师在讲授数学应用题时，可以借助线段图形让学生理解题意。学生在线段的引导下既能理解应用题的题意，又能感受到数学知识的系统性和关联性，感受到数学深层次的体系美。总之，数学的美体现在方方面面，只要教师善于引导，使学生树立发现美的观念，就一定能使学生感受到数学的美。

三、让学生在游戏中体验数学的“趣味美”

传统的数学教学过分重视知识，缺乏对学生能力的培养，主要以教师为中心，学生只是被动地接受知识，严重抑制了学生个性的发展。新课程改革对数学教学提出了更高的要求，对教学方式进行了大胆的改革和创新，更加注重学生的参与性和主动性。所以，数学教师应转变教学观念，尽量让学生积极参与到数学教学中。其中，一种重要的参与方式就是让学生在数学课堂上参与游戏，在游戏中感受数学的趣味美。实践证明，游戏的方式是学生最喜欢的教学方式之一，既能使学生在游戏中学到知识，提高能力，又能给枯燥的数学课堂增添乐趣，调动学生的学习积极性。例如，在教学“对称、平移与旋转”时，教师可以采用做“跳棋”游戏的方式，让学生分组进行游戏，学生在跳棋的游戏中自然而然学到了数学知识，并且会印象深刻，不容易忘记，这样还可以提高学生的智力，增强学生的合作创新精神，还能使学生感受到数学的趣味美。

四、结语