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数学科学素养在社会主义现代化新征程建设中的价值作用

发布时间:2022-07-27
来源:中国社会科学网 

  我国社会主义现代化建设的征程已开启。社会主义现代化建设的重大任务,是全体中国人民参与建设的历史记载。我们每一个人,除了具有坚定的政治信念,还需要有一定的科学素养,这是实现社会主义现代化必备的技术支持的重要基础。 

  恩格斯曾经给出数学的定义:“数学是研究现实世界中数量关系和空间形式的科学”,并且指出:“任何一门学科,如果能够用数学来描述,那么它才能说是科学的。”这就是说,数学作为自然科学的基础,在人类实践探索中具有重要的素养价值。正因如此,数学的科学价值和人文价值,在提升全民科学素养方面具有独特的作用,并且在“立德树人”中发挥巨大作用。

  第一,科学探索是建设现代化的精神动力。社会主义现代化新征程是一项全新的伟大事业,在建设中可能出现预想不到的各种复杂情况。马克思就告诉人们:“在科学之路上没有平坦的大道可走,只有不畏劳苦,沿着陡峭的山路攀登的人,才有希望达到光辉的顶点。”毛泽东在他的诗词中,给出解决问题的动力:“世上无难事,只要肯登攀。”数学内容的学习和其理论的探求,以及数学理论的应用,都需要锲而不舍的毅力。我国数学家陈景润对于哥德巴赫猜想探索的拼搏精神,激励一代一代青年学生发奋学习。因此,数学的科学探索精神是建设社会主义现代化的强大精神动力源泉。

  第二,非线性思维方式引领改革创新探索。社会主义现代化新征程是一项全新的伟大事业,没有现成的路去跟随。即我国改革进入到了一个“非线性”的时代,所谓“线性”就是“规律”,可以通过计算机实现;而“非线性”就是“规律”没有呈现(甚至无法呈现),可见其探索之难度。邓小平同志在我国改革开放初期,就提出“摸着石头过河”的攻坚方法,就是不断探索,将未见过的问题转化为已经解决的问题,逐步推动改革发展。我国著名数学教育学家徐利治的著作《关系映射反演方法》,就给出人类探索社会问题的一般方法:将要解决的新问题“映射”变换为已经解决的旧问题,并且利用旧问题内在的“关系”给出旧问题的结论,然后通过“反演”变换间接给出新问题的结果。该方法得到国际上的认可被称为RMI方法,这个方法是解决当今社会问题的重要方法。

  第三,数学建模国家决策的重要实证方法。在社会主义现代化新征程中,伴随着许多难以解决的科技问题,以及面临的社会问题,向人们提出挑战。现代科学方法在解决社会问题中,发挥的重要作用逐步显现出来,而且有些科学方法是其他社会方法无法替代的,不断增强人们的理性思考和科学判断,给出符合实际情况的预测。随着计算机的普及及其功能的强大,许多复杂的问题通过化归为线性问题得以解决。数学建模就是进行问题“化归”的重要方法,在解决社会问题方面发挥最大的作用。在世界范围内,人口理论专家马尔萨斯,首次用数学方法,建立人口理论模型(人口按照几何平均数过速增长,将会出现人口膨胀,可能造成社会问题),初显数学在解决社会实际问题中的强大作用;中国在传染病预防方面,借助数学方法,建立的传染病预防模型(在政府管控因素“干预”下,疫情将从拐点逐步减少而趋于稳定,获得一波疫情的最终解决)。

  因此,数学建模实证方法是国家发展决策的重要理论支撑。我国数学家华罗庚曾经就指出“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,生物之谜,日用之繁,无处不用到数学。”

  第四,数学成就是树立文化自信的重要实例。历史上,我国刘徽的“割圆术”,赵爽的“勾股弦图”,祖冲之圆周率的“精确值”,秦九韶的《数学九章》等,都是中华民族的智慧结晶,成为激励学生文化自信和立志成才的重要内容。

  新中国数学事业奠基人华罗庚在国际上享有盛誉,数学界终身成就奖——沃尔夫奖的陈省身,摘取数学皇冠上的明珠——哥德巴赫猜想的陈景润,首位华人菲尔兹奖得主丘成桐等,构建了新中国数学文化的自信,感受到数学文化的魅力。应用数学在我国三峡大坝、港珠澳大桥、航空母舰,北斗导航、嫦娥探空、玉兔步月、航天载人等卓越工程中具有举足轻重的地位,它们通过模型模拟实验与检验,保证工程建设万无一失。从中感受我国在科技领域的强大,增强学生的自豪感,激励学生去发现问题、提出问题、解决问题。

  第五,数学文化熏陶提升科学精神的源泉。日本著名数学家米山国藏曾在《数学的精神、思想和方法》中写到,数学有用,而且是一门伟大的学问!米山国藏认为,作为知识的数学出校门不到两年可能就忘了,唯有深深铭记在头脑中的数学的精神、数学的思想、研究的方法和着眼点等,这些随时随地发生作用,使人终身受益。正因如此,从小学到中学数学作为训练学生思维的重要课程,在大学不论是理工经管还是人文学科都要进行数学系统的训练,重要的目的就是熏陶提升科学探索的精神。

  数学的抽象性、严谨性、应用性特征,转化为数学文化的作用,抽象性使人们学会了从复杂的事物中发现揭示内在本质;严谨性使人们学会了从整体方面正确认识事物的全貌;应用性使人们学会了在实践活动中注意用理论指导实践解决问题。促使人们具有完善的文化素养,抽象性得到的“简单”结果使人们养成更加“惜时”的品质;严谨性给出没有奇异的“规律”使人们养成更加“完备”的思维;应用性解决问题的实践使人们更加尊重科学“理论”的方法。

  第六,数学科学蕴含思政教育丰富的内容。数学充满了辩证因素,如概念的内涵与外延、对立关系、矛盾关系、属加种差关系等,所呈现的有限与无限、偶然与必然、近似与精确、相等与不等。因此,数学学习必须遵循马克思的辩证唯物主义观点,如内涵与外延的关系:“外延越大,内涵越小;内涵越小,外延越多”;特殊与一般的关系:“一般性具有的性质,特殊性都具有,而特殊性具有的,一般性不一定具有”;矛盾对立统一的关系:“矛盾在一定条件下,可以进行转化”等。

  马克思的辩证唯物主义观点不仅是指导数学(自然科学)学习的指南,还是认识事物本质的重要指导方法。中学几何中平行线永不相交,而现实生活中的太阳光(视为平行线)却是相交于太阳(点)。看起来相矛盾,但实际上,用马克思的辩证唯物主义的“对立统一”观点,就能将问题统一起来。由于平行线属于有限几何(欧式几何),而太阳光(视为平行线)属于无限几何(射影几何),并且欧式几何是射影几何的特例。即特殊性(欧式几何)具有一般性(射影几何)具有的“相交性”(即太阳光平行线相交于太阳这个“无穷远点”);而特殊性(欧式几何)又具有特殊的“平行性”,一般性(射影几何)不一定具有。即欧式几何的“平行性”与射影几何“相交性”的对立矛盾,在射影几何中“转化”成统一的“相交性”(有限相交(不平行)、无限相交(平行)),更加完美揭示事物规律。课程思政丰富的“思政教育”元素,极大丰富数学知识的内涵结构,更利于数学知识的掌握,以及对马克思主义科学思想指导性的新认识。

  第七,数学变换方法促使健全人格的形成。数学问题解决的复杂性和艰难性,正是成为“不畏艰难、勇攀高峰”和“世上无难事,只要肯登攀”的实践探索,对于训练学生的“探索”科学精神具有重要意义。数学家与众不同之处,就是在问题的关键点,使用了意想不到的一个神奇变换,形成“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的景象。数学这种将复杂问题转化为简单问题,从而由简单问题的解决,还原成复杂问题的解决,这潜移默化的“变换—还原”过程,熏陶了学生的“感恩”情结,并且通过长期的“变换—还原”过程训练,形成了学生“有借有还”良好习惯,成为了“诚信教育”的丰富内容,对于“立德树人”健全人格作用巨大。

  第八,数学理论结构内化人文教育的功能。在国家建设中,科技人才成为行业发展的重要要素。许多行业在招聘和工作实践中,都非常喜欢数学专业的学生。这是由于数学问题的解决往往是围绕命题开展,命题是由“条件”和“结论”构成。因此,数学专业的学生都知道,只要满足“条件”的解题过程,才能获得正确的“结论”。

  在工作实践中,“条件”就是行业的“规章制度”,“结论”就是行业的“工作任务”。也即只有自觉遵守行业的规章制度,并且按照正确的工作思路走,就可以顺利完成工作任务。即数学的思维过程形成了解决问题的程序过程(由条件到结论);数学理论结构内化了工作的成效(由条件探求新结论)。

  综上,随着社会主义现代化建设的开启,数学科学素养在现代化新征程建设中,将发挥更加重要的作用。人们要按照习近平总书记的要求:“全面建设社会主义现代化国家,必须坚持科技为先,发挥科技创新的关键和中坚作用。”全面加快中国特色社会主义现代化建设的步伐,早日实现社会主义现代化的宏伟目标。

 

  (作者为安康学院数学与统计学院二级教授)

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