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數學技術、資訊技術與數學課程整合

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【摘要】數學技術是資訊技術的技術支撐點,是資訊技術發展的關鍵技術,資訊技術爲促進數學及數學技術的進步與發展提供了便利的平臺。而在資訊技術條件下,數學課程發生了一些實質性的變化,主要表現爲數學課程理念、數學內容選取、數學教學與資訊技術的整合。

數學技術、資訊技術與數學課程整合

【關鍵詞】數學技術;資訊技術;數學課程

一、數學技術——資訊技術的技術支撐點

技術就是運用知識、工具和技能解決、探索一些實際問題,用以擴展人的能力的手段與方法體系之和。技術是一個技術性過程,它是人們在做、製造和實施的不斷演化過程中提高技術水平、發揮技術功效(美國2061計劃);技術是人們認識世界和認識自我的一種體現,它是隨着人類社會的進步而不斷進步,是人類文明的基本象徵,也是推動歷史發展的一種動力源。從古代的鑽木取火技術、近代的蒸汽機技術,到今天的資訊社會中的資訊技術,從擴充人的體力的技術到如今擴充人的腦力的技術,無不體現出技術的價值和它所承載的人類智慧。綜觀技術的發展,人類爲了更好地生存與發展,創造了許許多多的技術,它們或多或少都與數學的發展有着不可分割的聯繫,可以說是相生相伴。人類最初掌握的比較完善的技術之一可以說是記數技術,從幾萬年前的刻痕記數(以樹幹、骨頭爲物質載體,把數刻在其上記事)、結繩記數(用草繩打結記事)、石子記數、手指記數,到近代用的紙筆記數、現代的計算機計數,這些記數方法的不斷改進與演化已經形成了今天相當完善的記數制與計算技術。這些計算技術也就成爲數學技術的主體,而承擔其實施的載體就是電子計算機。現代計算機就是神奇的0與1的組合體。要是沒有德國數學家萊布尼茨(1646~1716)發明的二進制,也就不可能有今天計算機的出現。正是由於數學以它驚人的特性與人類的發展息息相關,以獨特的身份介入技術的發展並融入其中,而且以它的精確性和內在美體現出它在方方面面的有效性,那麼數學也就理所當然地成爲關鍵技術的關鍵,成爲資訊技術的支撐點。

數學技術一般指實現數學運算、推理、應用的資訊技術,它總是伴隨着數學的進步而進步。數學的原理、思想、方法與技術結合而形成的數學技術本質上就是一種高科技。離開了數學技術,資訊技術將成爲無源之水,也就談不上發展了。

數學技術是數學與技術以靈巧方式組合而成的二者不可分割的和諧整體。從某種角度講,數學上的每一次重大的發展和突破都是技術(當然包括科學)有大的發展與進步的前奏,而事實是數學的發展往往超前於重大技術的發現而走在前面。數學的追求與技術(科學)發展的目標是相一致的,都追求簡單、清晰、方便、可操作、易於掌握。其實,現階段數學總是任何計算機仿真的核心,數學透過對複雜現象的仿真建模,藉助計算機對數據流進行縮成和可視化,將有助於人們把事情做得更好、更快、更安全、更便利。數學技術正在以不同的形態廣泛地應用於現實生活世界的各個方面。檢查身體的CT掃描技術,車輛、飛機的'模擬、設計和控制技術,金融證券價值的估算技術,天氣和氣象的預測技術,電子設計自動化以及生物工程等技術,其核心都是數學技術。數學技術正是依附於計算機來顯現它的威力,而計算機正是依靠數學技術得以工作與革新換代。

“資訊技術是指對資訊進行採集、傳輸、存儲、加工、交流、應用的手段和方法的體系。”資訊技術按表現形態的不同分爲硬技術與軟技術,前者指各種資訊設備,即一種物化形態的技術;後者指有關資訊獲取與處理的各種知識、方法與技能,即一種智能形態的技術。前者就是將人類的一切資訊都以計算機語言的0或1的二進制來表達,這是人類文明在數學基礎上的一次史無先例的科學整合,是影響人類生存和發展的巨大科學成就,而最具代表性的計算機的設計者就是20世紀最著名的數學家馮·諾依曼;後者所指的資訊獲取與處理的知識、方法、技能都是與數學技術密不可分的,從某種程度上看,就是數學化的過程。由此可見,數學技術是資訊技術中最爲關鍵的技術,是資訊技術的技術支撐點。

二、資訊技術——數學及數學技術發展與應用的平臺

現代資訊技術的發展、應用,把數學以技術化的方式快速地傳送到人們日常生活的各個領域,使得數學對科學、技術、社會的發展起到了更加巨大的推動作用,同時也促使數學技術的不斷髮展。數學技術的發展使得圖形計算器、數學軟件的功能增長,用於計算、解方程、繪圖像、解微積分方程、因式分解、數據統計、數值計算、符號演算、機器證明、圖形演示以及進行思維實驗都能以更加簡潔快捷的方式進行,而且使得計算機的驗證功能、編程功能、聯網功能更加強大。由於數字化經濟、數字資訊處理以及大量的探索性數據分析、觀察、實驗、模擬與計算技術密不可分,因而數學就同時具有科學和技術的雙重身份,這也就從某一側面反映了數學的實質性內涵。由於計算機的發展,使人們可以解決非常複雜的非線性問題,已經超越了常規解決問題的方法,利用計算機的支撐能揭示本來數學的現象,能給數學以強大的推動力,計算機不僅爲數學應用提供瞭解答,而且賦予人們以靈感和直覺,數學實驗室軟件能夠動態地揭示知識的構造,並形象地對數學知識進行表述,而且能動態地呈現問題產生的過程,並自動解決,相互推理。計算機的應用對數學家而言猶如望遠鏡對於天文學家、顯微鏡對生物學家,給數學家進行數學研究和創造提供了銳利的武器。

資訊技術爲數學的發展注入了活力,在計算機面前由於好多知識變成動態化,