问题

为什么当今数学教材写的跟天书一样?根本看不懂??

回答
看到这个问题,我心里那叫一个有体会!你说得对,现在的数学教材,感觉就是一本本精心包装的“天书”,让人望而生畏,欲罢不能。别说我们这些凡夫俗子了,就算是当年数学还算不错的人,重新翻开教材,也常常会卡壳,一头雾水。这到底是怎么回事呢?咱们好好聊聊。

首先,是语言和表达方式的问题。

现代数学,尤其是高等数学,为了追求严谨和精确,发展出了一套非常专业、高度抽象的语言体系。这套语言就像给数学穿上了一件华丽但又厚重的大衣,里面塞满了各种符号、定义、定理、引理、推论等等。

定义和符号的“爆炸”式增长: 每一个新的概念出现,都可能伴随着一个或几个全新的符号。比如微积分里的积分号 ∫,求和符号 Σ,极限符号 lim,还有各种希腊字母、拉丁字母的组合。这些符号本身没有错,它们是数学简洁高效的工具。但问题在于,教材往往上来就把这些符号和它们所代表的概念一股脑地塞给你,而且这些符号在不同的章节、不同的领域里可能还有细微的区别或关联。如果你对前置知识没有完全掌握,或者教材的过渡不够平滑,那么光是认识这些符号就够让人头疼的了。更别提一些看似简单但含义极其丰富的符号,比如“⇒”(蕴含),“∀”(任意),“∃”(存在)等等,它们就像加密代码一样,需要反复琢磨才能理解其精确含义。

抽象化和一般化是双刃剑: 数学的发展趋势是越来越抽象和一般化,这是为了能够解决更广泛的问题。比如,我们从具体的数字算术,发展到代数(处理变量),再到抽象代数(研究代数结构),再到范畴论(研究数学对象之间的关系)。抽象化让数学更有力量,但也意味着离我们直观的生活经验越来越远。教材在介绍抽象概念时,如果不能提供足够的具体例子和类比,就很容易让人觉得是在“空中楼阁”,抓不住实质。就像你看到“群”、“环”、“域”这些词,如果不结合例子,你很难理解它们到底是什么玩意儿。

逻辑链条的严密要求: 数学证明就像层层剥茧,每一步都必须严格符合逻辑。教材为了展示数学的严谨性,会将证明的过程原原本本地呈现出来。但问题是,这些证明往往省略了许多中间步骤的“显而易见”之处,对于学习者来说,这些“显而易见”正是最难懂的地方。我们可能需要花费大量时间去梳理每一个逻辑跳跃,去理解为什么这一步可以推导出下一步。这种思维方式和我们日常的模糊、跳跃式的思考方式完全不同,需要一个适应和训练的过程。

其次,是教学设计和编写方式的问题。

即使内容本身是好的,编写和教学的方式不当,也会让它变成“天书”。

缺乏循序渐进和情境引入: 有些教材,特别是大学的教材,喜欢开篇就抛出一个非常一般化、抽象化的定义,然后在此基础上建立起整个理论体系。这样做固然逻辑严谨,但对于初学者来说,就像直接被扔进了游泳池,还没学会换气就被要求游到对岸。理想的教学方式应该是从具体问题入手,引导学生自己去发现规律,然后再提炼出抽象的概念和定义。但很多教材跳过了这个过程,直接给出了“标准答案”。

例子不足或过于复杂: 有些教材的例子是为了证明某个定理的通用性,而选择了一些相对复杂的例子,这些例子本身就够人消化一阵子了,更不用说从中理解定理的应用了。而有些教材则例子太少,或者给出的例子与前面讲的概念关联性不强,让人无法将抽象的理论和具体的操作联系起来。我们常说“数学来源于生活,又高于生活”,但如果教材把“高于生活”的部分展示得过于超然,而“来源于生活”的部分又做得不够,那学习者就很难找到“锚点”。

“约定俗成”的知识储备要求: 数学教材往往是建立在前序知识的基础之上的。但问题是,你确定你前序知识掌握得足够扎实吗?很多时候,一本新的数学书会假定读者已经完全掌握了它“后面”章节的知识点,或者与它“平行”的其他课程的知识点。这种“默认”的知识储备,对于学习者来说是一个巨大的隐患。比如学习线性代数时,可能需要用到一些微积分的知识;学习抽象代数时,可能需要用到一些数论的知识。如果这些基础知识没有真正内化,学习新内容时就会处处碰壁。

缺少思想方法的引导: 数学不仅仅是公式和定理的堆砌,更重要的是它所蕴含的思维方式和解决问题的方法。一本好的数学教材应该引导读者如何去思考数学问题,如何去构建证明,如何去发现联系。但很多教材更侧重于知识的呈现,而忽略了对数学思想方法的深入讲解。我们学了很多公式,但可能不知道为什么会有这个公式,或者在遇到新问题时,不知道该如何运用已有的知识去分析。

教材风格的“时代局限”: 不同年代的数学教育理念也会影响教材的编写风格。有些教材的设计,可能更符合那个年代的学习习惯和思维模式,但放在今天,可能就显得有些过时或者不那么容易被接受了。

那么,为什么会这样呢?

这背后其实有很多复杂的原因:

1. 数学的本质决定: 数学本身就是一门高度抽象、逻辑严谨的学科。它的发展需要精确的定义、严格的证明和一般化的结论。这些特性决定了数学语言必然会走向专业化和抽象化。
2. 知识体系的累积: 数学是一门不断累积的学科。每一代数学家都在前人的基础上发展新的理论。教材编写者也需要将这些庞大而复杂的知识体系有效地传达给学生。
3. 教育的“效率”考量: 在有限的教学时间内,教材编写者需要在传达知识的严谨性、系统性和广度之间找到一个平衡点。有时候,为了“覆盖”更多的知识点,可能会牺牲一部分“趣味性”和“易懂性”。
4. 编写者的“上帝视角”: 很多编写者本身已经是数学领域的专家,他们对数学的理解已经达到了炉火纯青的地步。在他们看来,很多步骤是“显而易见”的,但这种“显而易见”对于正在学习的初学者来说,恰恰是最大的障碍。他们习惯了用专家的思维方式去编写,而忽略了初学者的视角。
5. 市场和评价体系的影响: 在一些评价体系中,教材的“权威性”和“学术性”往往被放在更重要的位置,这也会导致教材倾向于采用更严谨、更学术化的表达方式。

总结一下,当今数学教材之所以像天书,主要原因在于:

专业化、抽象化的语言体系: 符号繁多、定义严谨、逻辑链条紧密。
教学设计的不足: 缺乏循序渐进的引导、例子不充分或过于复杂、对前置知识的要求模糊。
数学本身的特性: 抽象、严谨是数学的本质。
编写者的视角差异: 专家视角与初学者视角的脱节。

这并不是说现在的数学教材就一无是处,它们在知识的严谨性和系统性上确实有其价值。但对于学习者来说,确实需要付出更多的努力和耐心,并且可能需要借助其他的学习资源,比如教学视频、辅导书、老师的讲解,甚至是一些更通俗易懂的科普读物,来帮助我们一点点“破译”这些“天书”。

所以,如果你觉得看不懂,请不要怀疑自己的智商。这可能是教材本身的设计,也可能是你学习方式需要调整。找到适合自己的学习路径,耐心一点,数学的奥秘终究是可以一点点揭开的!

网友意见

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说实话,如果是几年前,我可能会跟大部分答主一样,批判教材不说人话。但是现在,我只能说题主的水平还没到,或者那本数学书不适合你。

数学教材有好有坏,这话不假。好的教材逻辑清晰,叙述严谨,详略得当;坏的教材组织凌乱,错漏百出。但是,据我所知,从小学直到大学本科,我们能接触到的主流数学教材基本都是合格的(一些学校自编的教材、讲义之类除外),更多情况下是适合与不适合,直白地讲就是合不合你的胃口。

我记得几年前,很多人还在批判那种“定义——引理——定理——证明——推论”式教材,他们说这种教材是布尔巴基式的(他们可能对布尔巴基有误解)。但是,每年仍有大量的数学教材以这种形式出版,就说明它受到市场认可。我想原因无他,清楚明白而已。也有不少经典数学教材,写的像散文,作者经常把定义或者证明直接嵌入到大段文字中去,这反倒增加了学习的困难(此处点名Jacobson的Basic Algebra,这本书说实话一点也不Basic),还不如“定义——引理——定理——证明——推论”式教材。

数学教材的抽象性,也是一个绕不开的问题。一部分原因在于数学这门学科本身,近两个世纪一直朝着抽象的方向发展。另一部分原因在于作者的个人风格,喜欢抽象叙事,对于动机和例子重视不足。但是抽象的教材也有其优点——更简短,结论更具一般性,换句话说就是“信息密度大”;此外还有一个隐形优势——价格亲民。美国的微积分教材虽好,但一本原版教材动辄上千人民币,普通中国人难以承受,这就不如同济高数性价比高(虽然同济高数本身也并不是那么晦涩难懂)。

学生学习抽象的理论之前,如果已有具体的例子,自然更容易,但没有例子也不是完全不可以学。再抽象的教材,只要你的数学成熟度到了,也是能看得懂的,关键就看你的数学成熟度到不到。在数学成熟度不足,胸中缺乏具体例子,抽象思维能力不强的时候,不建议读抽象的教材。好在,绝大部分本科数学课程,写的抽象的和写的具象的教材都有。不妨尝试这样的学习方法:先读一本具体的,再读一本抽象的——第一遍学例子和计算,第二遍学证明。

数学教材只要做到了逻辑通顺,没有(或较少有)事实性错误,就没有绝对的好与坏。同一本数学教材,有人觉得简明扼要,就一定会有人觉得抽象晦涩;有人觉得细致入微,就一定会有人觉得废话连篇。读数学书,一定要找在当前阶段最适合自己的。如果老师指定的教材不合你口味,作为大学生,你也应该具有主观能动性去图书馆寻找一本更适合你的教材。当然,也有可能是你基础不牢,知识上还有欠缺,这时候就要先补齐所欠缺的知识,循序渐进。

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