数学教育发展史
一般可分为五个时期:
在古代: (公元前2700年。约公元前200年。)傅、黄帝、李寿、崑等人在数学上有所创新。其成就可概括如下:
1.结绳:最古老的计数方法,是伏羲创造的。
2.账本:最古老的计数工具之一,由李寿创造。
3.河图,洛书:相传分别为伏羲和于霞所写,是最初的魔方阵。
4.小道消息:是周公创造的,是最早的二进制方法。
5.规则:这是伏羲或坤创造的,用于方圆,测量领域和测量水道。
6.几何图案:简单的几何图案已出现在石制陶器、石器时代的陶器碎片和周秦时期的彝族器皿中,有几十种。
7.九九:一位数乘法表,伏羲创制。古代数学家以99的技巧作为初等数学的代表。
8.技术方法:当时数是用累计法统计的,产生了上亿、万亿等大数,都是小数;也有过分数。当时流行的计算演变成了后来的珠算。
9.数学教育:周朝把等差数列作为六艺之一,小学时接受珠算。
初等数学在这个时期有相当的基础。由于人类现实生活的需要,算术和几何已初步形成,但没有逻辑关联的体系。
中世纪: (公元前200年~公元600年,从汉到隋)中国的数学家们写下了算术著作。
1.而计算圆周率最成功的人是祖冲之。结果比西方早1000多年。
2.十本计算书的汇编:
计算经典十书分别是:《周谢》、《九章算术》、《孙子算术》、《张秋俭算术》、《夏侯阳算术》、《曹无算术》、《五方算术》、《古算术汇编》和《作曲》,但因作曲而失传,改为只记载了命理;其中,古代计算典籍的编纂,在唐代才完成。这一时期的数学成就可以从这十本书中总结出来。数学成就可以总结如下:
(1)分数理论的应用
(2)整数勾股形状的计算
(3)平方零因子:建立平方根有两种方法。
(4)方程理论:联立线性方程组有解。九算术方程篇是世界上最早的含有一个以上未知数的公式和联立方程的概念,正负数的概念已经产生。
(5)平面立体形状的计算:所有直线的面积和体积公式正确;圆形面积和球形体积是近似公式。
(6)级数理论的成就:出现了算术和比的问题。
(7)数论方面的成就:孙子在算术经典中的“不知物之数”是一个同余问题,从此引申出的中国余数定理比西方早了1000多年。
(8)数学教育体系的建立
古近纪: (公元600年~公元1367年唐至宋元)
分为两个时期,分别以唐、宋、元为代表。可以说是中国数学史的黄金时代;数学教育体系更加完善,民间对数学的研究非常普及。数学成就可以总结如下:
(1)代数方面的成就:中国古代数学家早就知道如何用代数方法解决实际问题;这一时期,天球术的出现促进了代数学的发展,使其成为一个更加完整的数学体系。其他数学也取得了进一步的发展。数学家掌握了天体技术后,很快将其应用于多元高阶方程,产生了所谓的四元技术;用仙术开药方。根号也扩展到多次方,比西方数学家的发现早了500年左右。求解数学高次方程的正根方法也建立了理论基础。
(2)在几何和三角学方面的成就:进一步推广了割圆法。除了平面割线外,还产生了球面割线,并初步建立了球面三角形。
(3)数论方面的成就:一次同余的理论基础扩大了应用范围,联立一次同余问题出现了8次,是整数理论的一大成就。求解一次同余的方法就是著名的轮流除法,被西方数学家称为欧几里德算法。
(4)级数理论方面的成就:级数理论在世界数学史上有着悠久的历史,数学家们所论述的内容在其中占有一定的地位。从学习高阶等差数列开始,发明了笔画数和堆叠积。
(5)纵横图理论的研究:产生了一些著名的纵横图(所谓方图)。
从上面可以看出,系统代数已经建立,更多的数学方法和概念得到了进一步的推广和发展。
婆罗门和天竺把数学输入中国,但中国的数学没有受到影响;同时,中国的数学也传入百济和日本。
近百年:(1367年~ 1750年)明初至清初
由于中国数学的衰落,统治者不重视数学教育,民间学习数学也不兴盛。
回鹘历在元末明初传入中国。到明朝末年,回鹘历的应用即将结束。从利玛窦到中国,西方历法和西方数学也传入中国。当时有研究中国算术的人,但由于中国算术不像西方算术那样简洁系统,中国古代算术停滞不前,得不到新的发展。
西方数学的输入包括笔算、计算、代数、对数、几何、平面和球面三角学、三角函数表、比例对数表、割线和圆锥理论。
著名的天体艺术停滞不前,珠算随着现实生活的需要应运而生,许多实用的珠算书籍相继问世;珠算的发明是算术上的一次革命,是我国的一大成就。
清初一些大数学家致力于西方数学的研究,编著了数学各学科的入门书籍。中国把数学传入朝鲜,元明数学传入日本。
近期: (公元1750 a ~公元1910a清朝三十七年至清末)
西方计算的输入已经结束。此时的学术潮流偏向于经典考据学的发展,数学研究也转向古代数学,而《十算经》和《宋元算经》的镌刻和讨论达到顶峰。当时很多数学家既懂中西方数学,又在高等数学方面取得了相当的成就。
对圆周率的解析方法进行了深入的探讨,对级数论、方程论、数论进行了进一步的研究,理论更加完善。研究中国算术史,专门写一本书。数学教育体系重新建立。这一时期末期,西方数学第二次输入中国,弥补中国数学的不足,中国数学在这里进入了另一个阶段。