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254｜林群院士｜教科书讲得太复杂，学微积分只需要一个案例｜中国科学院院士，著名数学家｜格致SELF

欢迎订阅我的频道，https://bit.ly/3tnM6wI ，每日上新一支新影片😊 林群院士：教科书讲得太复杂，学微积分只需要一个案例 林群，中国科学院院士，著名数学家 我们在学习时很忌讳不讲发明，只讲证明；不讲道理，只讲定理。 所以我希望数学文化发生改变,变成讲道理的学问,变成讲发明的科学 聊聊各个阶段的数学 各位听众，今天很有幸能跟各位谈论一点有关数学的事情。 数学知识太多了，我们不可能统统掌握，所以只能在众多的数学分支里面，挑选那些最重要的进行学习。 什么是最重要的呢？比如说我们小学学的算术，那是人类几万年智慧的结晶。小学念完念中学，中学是简单的代数，也相当于算术的发展，还有一些初等的几何学，这是人类几千年的智慧结晶，所以我们要学。 中学念完念大学，大学学什么呢？大学主要学微积分和线性代数，这个是人类几百年探索的结果。 总而言之，人类留下的财富需要我们站在巨人的肩膀上来吃透它，消化它。所以我们必须学习，否则就要回到黑暗中重新探讨，那太可怕了。 我想引用哈佛大学数学系教授邱成桐的讲话。听说他经常告诫学生，“要学好微积分和线性代数，归根结底一切高级的数学都是微积分和线性代数的各种变化。” 所以，我们学习必须有重点，不能够铺开学，太多了，反而学不好。“多则少”，你想学很多，你得到很少；反过来“少则多”，如果你学得很少，比如你就学一点小学数学，学一点中学数学，再学一点大学数学，大学数学就是指微积分和线性代数，这些学习内容对我们的一生都是非常有助益的。 我再重复一遍，多则少！大家不要什么都学，不要学得很多，也不要做很多。现在有各种活动吸引我们，但是我觉得对于学习来说，这些只能起到辅助的作用。 最重要的还是在课堂上学习，把正课学好。把小学的数学，最简单的算术学好，把中学数学最简单的代数和几何学好，把大学的数学学好，就是把微积分和线性代数学好，这是最重要的。 然后，在接下来的工作中再发展，继续学习，因为学无止境。这是第一点意见，供各位家长和学生参考。 怎样学习数学 怎么学习数学呢？数学太难了，我是最怕数学的，我们一家人都怕数学，我认识很多朋友，包括各种各样工作场合，都最怕数学。 所以数学怎么学，是我很苦恼的问题。我是经常在心里面思考这个问题的。 刚才我说了，邱成桐先生认为，微积分是一切高级数学的基本功。但是，微积分怎么学呢？你翻开一本教课书，讲解微积分要用好几百页。 我从50年前就开始学微积分了，但是看一些教课书，我看得晕头转向，讲的内容太多了。 许多教科书很烦琐，大家要警惕。所以我们要把微积分学好，不是读万卷书，不是走万里路，而是尽量“投机取巧”。 我认为学微积分跟学别的数学一样，“假传万卷书，真传一案例”，把一个案例学好，你就把整个微积分的精神掌握了。 学习微积分用什么案例呢？应该用我们平常生活里经常见到、经常用到的案例。 比如我们经常坐高铁，高铁车厢里头有一个标志显示当前的时速是多少，也就是一小时走多远。速度就是路程除以时间。 我们经过天津站的时候，就显示时速多少，经过大连站时也会显示时速多少。时速是什么意思呢？就是指某一时刻的速度，某一时刻的速度是什么意思？ 你看，那个时刻不动，时间等于零，没有时间，火车不能运行，所谓当时的速度，你仔细想想，是一个0除以0的问题，没有时间，就没有路程。那么路程比时间，速度就是0比0。0比0的问题是很严重的，使得牛顿这样的大物理学家都觉得伤脑筋。 但是牛顿很聪明，他想出了办法计算瞬时速度。他设想，火车在很短的时间里，走过很短的距离，因为时间很短，火车没有时间加速，所以它的瞬时速度应该是可以这么计算的，把它变换成一个在很短的时间里面走过的很短路程。 大家好好想想看，时间很短，火车没有时间加速，所以，速度只有很小的变化，用这个办法来计算，我这里写的，小路程，由x点跑到x+h点，很短的时间内，瞬时速度变化很小，因为没有时间变化，时间太短了，瞬时速度很小。 瞬时速度+小变化，再乘以短时间，小路程是这么算出来的，小路程是瞬时速度+小变化，然后再乘以短时间。把它分开，小学的算术学过了，（A+B）×C=A×C+B×C，瞬时速度×短时间+小变化×短时间，时间缩短以后，小变化就很小，基本上被消灭掉。 全路程就是小路程加起来，小路程加起来是什么意思呢？就是瞬时速度×短时间，加起来，再加上小变化×短时间，短时间加起就是总时间。 比如说北京到上海是一小时，一小时就是总时间。总时间是固定的，比如说一小时，总时间乘以小变化还是很小，因为时间是固定的，时间不变，就是一小时，乘以小变化，还是小变化。 总而言之，全路程是瞬时速度乘以短时间相加，再加上小变化乘以总时间，小变化乘总时间还是小变化，因为总时间是固定的。 比如说一小时，小变化乘一小时，还是小变化。通常是这样，如果瞬时速度不断走，短时间加起来，积累得很多，就是积分了。这个是等于把小学、中学的数学，到大学换了一个名词。 小学的数学跟大学的数学、初等数学和高等数学，本质的区别不大，但是要换一个称呼，把原来的相加变成积分了。 这样的话，就变成一个速度×时间的积分，然后加上小变化×总时间。如果时间不断缩短，小变化就没有了，整个就是速度×时间的积分，也就是路程是速度×时间的积分。这样子就是大学微积分的制高点了，有了这个制高点就好办了。 以火车的瞬时速度为案例讲这么多，是希望把整个微积分展开在你面前，面对案例要认真分析，认真思考。 从小朋友到年龄大一点的人，都应该把瞬时速度作为我们的思考题，在某一时刻，火车的速度究竟是多少？某一时刻，时间没有变化，速度等于路程除以时间，某一时刻，如果时间没有变化，路程还是那个路程，所以速度应该是0比0。 但是牛顿很聪明，把这个问题变通了，最后变成瞬时速度+小变化，再乘以短时间，后面的演算是比较简单的，这样微积分就掌握了。 我强调一下，“假传万卷书，真传一案例”，所以我们要找真传，不要读很多书。很多人认为应该“走万里路，读万卷书”。 我的经验不是这样的，因为我是很笨的人，我读书读得很慢，不可能读万卷书。我读一本书就满头大汗，读几年都读不懂，最后才发现上当了，原来真传只有一个案例。今天要讲的就是从哲学的角度来讲学习方法，你们要记住：假传万卷书，真传一案例。 我想再说一说，我们现在教科书有很大的问题。容许我批评一点，我们的教科书把简单的东西讲得很复杂。能够通过一个案例说清楚的，不讲案例，却讲怎么证明，怎么推导定理，这就是假话。 事实上，证明是靠发明的，定理是靠道理的，所以我们首先应该给学生讲道理，讲发明，而不是讲定理，讲证明。 当我们把道理弄清楚了，多数情况下证明自动就弄清楚了。比如说刚才讲的微积分，把火车瞬时速度的案例搞清楚，证明两行、三行，最多四行就出来了。 现在书上不讲道理，现在的教科书证明刚才这样的一个定理就是一本书。我们在学习时很忌讳“不讲发明，只讲证明；不讲道理，只讲定理”。 所以我希望数学文化发生改变，变成讲道理的学问，变成讲发明的科学。 其实据介绍说，牛顿是三一学院里的平凡学生，当时伦敦出现瘟疫，他逃到乡间，在乡间思考，苹果打到头上发现了万有引力定律。 不管故事是否真实，但是说明了一个问题，只有在乡间，不在学校里面，不过忙碌的生活，思考才能做出创造。 现在我们的活动太多了，没时间思考。你看小学生参加多少活动、竞赛，中学生的活动更多。 家长要改变自己的做法，让孩子有闲暇的时间，在树下散散步，在湖里游游泳，让他们去思考，去发明，不要整天考试。 考试是个机器，我也接触了个别的考试能手，我非常佩服他们，他们做题比我快得多，一眨眼就做出来了，但是他们不知道在做什么题。 家长们最好不要希望孩子一个个都是考试能手，应该让孩子过平常的生活。天天都可以考试，从小学考起，中学也考，大学也考，我进大学就考了一百题，一天考一百题。 所以考试很平常，没什么了不得，让他去考 👇🏽歡迎嘗試我頻道裡的其他影片👇🏽 通信：   • 通信   人工智能：   • AI·人工智能   航天：   • 航天   宇宙：   • 宇宙   教育：   • 教育   少年中国：   • 少年中国   植物：   • 中国科学院植物研究所   生物：   • 生物   心理：   • 心理   医学：   • 医学   生态：   • 医学   环境：   • 环境   药学：   • 药学   数学：   • 数学   物理：   • 物理   化学：   • 化学   艺术：   • 艺术   摄影：   • 摄影   传媒：   • 传媒   考古：   • 考古   恐龙：   • 恐龙   诺贝尔奖：   • 诺贝尔奖   工程：   • 工程   #微积分 #数学 #教科书