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刊名: 教学与研究
        Teaching and Research
主办:  中国人民大学
周期:  月刊
出版地:北京市
语种:  中文;
开本:  大16开
ISSN: 0257-2826
CN:   11-1454/G4
邮发代号: 2-256

历史沿革:
现用刊名:教学与研究
创刊时间:1953

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数学语言及其分类研究

【作者】 王 琼

【机构】 (贵州省盘州市胜境街道中学)


【正文】  数学语言是表达数学思想的专门语言,具有抽象性、准确性、简约性和形式化等特点。加强数学语言教学对提高数学阅读能力、数学表达及交流能力具有重要作用。数学语言分为符号语言、文字语言和图表语言,三类语言之间的相互转换在数学语言学习中占有重要地位。在应用和理解方面,数学语言有其自身特点,深层结构常重于表面内容,句法分析常先于语义理解。
  一、加强数学语言学习的重要性
  诚如斯托利亚尔所说:“数学教学也就是数学语言的教学”,学习数学在一定程度上可以说就是学习数学语言,学习数学的过程也就是数学语言不断内化、不断形成、不断运用的过程。学生准确灵活地掌握了数学语言,就等于掌握了进行数学思维、数学表达和交流的工具。数学作为一种语言,已经不只是描述自然科学的语言工具,也成为描述社会科学、管理科学等门类的语言工具。掌握好数学语言,就等于掌握了描述科学和生产实践活动中的实际问题的工具,即数学化的手段。中学许多课程中都使用了数学语言(如向量、统计表、统计图、几何图形等),数学语言的掌握直接关系到这些学科的学习。如果数学语言不过关,将难以阅读和交流,难以准确表达自己的思想,难以听懂、看懂别人用数学语言表达的观点,如可能不知“翻一番”“增长一倍”“降水概率为0.6”“同比增长10%”等所云。如果在数学语言表达(即数学化)方面能力缺乏,学生可能就只会死记硬背文字表达的概念定义、定理、法则,而不能将其符号化、形式化,不能把自然语言形式转化为符号语言或数学表示形式,将概念法则与公式沟通。学生智力发展的诊断研究也表明,学生的“数学语言”的特点及掌握数学术语的水平,是衡量其智力发展和接受能力的重要指标。[2]学生能否准确、迅速地理解课堂上教师用数学语言所阐述的数学内容、思想、方法,是衡量学生数学课堂学习效率高低的重要标准。数学语言发展水平低的学生,课堂上对数学语言信息的敏感度差,语言之间的转换不流畅,思维显得缓慢,从而造成数学知识接受、处理困难。教学实践也表明,数学语言发展水平低的学生的数学理解力也差,理解问题时常发生困难和错误。所以,数学思维的发展是离不开数学语言的同步发展的,丰富数学语言系统,提高数学语言水平,对发展数学思维、培养数学能力和素质有着重要的现实意义。
  二、数学语言及其分类
  为有效地加强数学语言的教学,加深对数学语言的理解和认识是必要的。数学语言是伴随着数学自身的发生和发展而逐渐成长起来的,是储存、传承和加工数学思想信息的工具。数学语言与日常语言不同,“日常语言是习俗的产物,也是社会和政治运动的产物,而数学语言则是慎重的、有意的而且经常是精心设计的”,是一种高度抽象的专业语言,是一种以符号表达为主的特殊语言。具体可分为符号语言、文字语言和图表语言三类。
  符号语言是数学中通用的、特有的简练语言,是在人类数学思维长期发展过程中形成的一种语言表达形式。“数学的效能来自数学符号。”[6]按感知规律,数学符号分为三种:象形符号、缩写符号、约定符号。象形符号是由数学对象的空间位置结构或数量关系经抽象概括得到的各种数学图形或图式,再经缩小或改造而形成的一类数学符号。
  数学中的文字语言是数学化了的自然语言,或者称为自然语言中的数学语言。自然语言常具有模糊性,而数学是严谨的,容不得含糊。所以,数学中的文字语言不是自然语言文字的简单移植或组合,而是经过一定的加工、改造、限定、精确化而形成的,并且,这些语言具有数学学科特指的确定的语义,常以数学概念、术语的形式出现。如数学中的“直线”“全等”“连续”“区间”“组合”“相似”“极限”“轨迹”等都是自然语言的精确化;“绝对值”“正值”“中线”“中位线”“有理”“无理”等都是对自然语言中的文字进行限定的结果;“增加几倍”“扩大几倍”“概率”“正弦”“可微”“可积”等都是具有特定含义的数学文字语言。有些数学语言本身还具有比喻或象形意义,如扇形、补角、射影、倒数、锐角、钝角、参数、行列式等数学词语,似乎能给人一种语言直观,使人较为自然、容易地领会和理解。自然语言是数学文字语言形成与发展的基础,数学文字语言不仅借用了自然语言中的文字,沿用了自然语言中的语法规则,而且在大多数情况下两种语言的语义也是一致的。
  图表语言是指包含一定数学信息的各种图或表,可细分为图形语言(几何图形、统计分析图、集合维恩图等)、图象语言(函数图象或统计线图等)和格表语言(统计数据表、分析表、框图等),它们是数学形象思维的载体和中介,也是数学思维的重要材料和结果,而且还是进行抽象思维的一个重要工具。我们必须确认,图表也是一种数学语言,是数学的一种直观性语言,是对其他两种语言的补充,它与数学概念、术语、符号与式子等一起构成数学语言系统。尤其在当今信息化社会,人们会经常地在各种媒体上看到或阅读到某种载有一定数学意义的图形、图象或格表,这些图形、图象或格表作为信息传递的一种形式具有同文字信息形式相同的功能,但比文字信息更直观。所以,掌握图表语言是现代社会的要求,学生必须学会读图,掌握图表语言,要能够从图形、图象和格表中读出蕴涵的信息来。
  三种数学语言各有优势与不足:文字语言通俗、易懂,但描述起来是线性的,不易表露知识的内在结构;数学符号虽然抽象,但十分简洁,描述起来给人以结构感;图表语言比文字语言和一般符号语言更具直观性,容易形成表象。为了使数学内容不那么难懂,能够借助母语理解,在实际表述数学思想内容的时候,常结合自然语言的表述,所以,一种数学思想内容的表达常是数学符号语言、文字语言、图表语言和自然语言的优势互补和有机融合。