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哈佛大学:打好基础,大学微积分难不倒

与普遍认知相反,哈佛大学一项新研究发现,高中先修微积分并不是成功衔接大学微积分的必需条件,反而掌握微积分先决条件:代数学、几何、三角学这些科目更重要。

这项研究是哈佛大学天文学系讲师 Philip Sadler、哈佛大学天文台研究员暨物理系副研究员 Gerhard Sonnert 分析 133 所大学逾 6,000 名大学新生得出的结论。

即使是最优异的理科生,听到微积分 3 个字都可能捏一把冷汗;对许多就读相关科系的大学生而言,微积分大概是一堂要不是必修、当掉就算了的科目。有些大学教授认为微积分是大学课程,而一些高中老师则认为先修微积分对学生未来入门很有帮助,因此,Philip Sadler 与 Gerhard Sonnert 想厘清,究竟是在学微积分前先打好数学底子比较重要,还是在进大学前的高中课程先大致研读一遍微积分比较好?

研究人员请数千名大学新生在入学后先填写一份调查表,包括在代数学、几何学、三角学(学微积分前必修的科目)方面的成绩表现、SAT(学术水准测验考试)及 ACT(美国大学测验)分数等,后两者就像我们的学测,是录取美国大学的两大升学考试;接着研究团队建立统计模型,将高中加强训练数学基础的学生与高中先修微积分课程的学生分开。

微积分学(Calculus) 是研究极限、微分学、积分学和无穷级数等的一个数学分支,本质上来讲,微积分是一门研究变化的科学,好比几何学是研究形状的科学、代数学是研究代数运算和解方程式的科学,同理。

研究分析结果显示,如果一个学生在代数学、几何学、三角学的数学背景基础够强,就能在大学微积分课程取得好成绩,根本无须在高中先修微积分。

Philip Sadler 表示,大学里,教授通常都假设你已具备所有学习微积分的先决条件,不会像高中课程一样手把手训练你的基础数学,一旦你的数学地基不稳,除非自己努力寻求教授指导,否则很容易就会在大学微积分科目一落千丈──即使哈佛学生也会遇到这种情况。

相反地,在高中,如果你不写作业,老师可能一通电话打到家里,你那个礼拜就不能出门玩了只能闭关赶功课、钻研基础学科。

研究人员强调,研究结果并不是建议学生完全放弃高中先修微积分,而是表明无论高中还大学,拥有扎实的数学基础更能在往后科目取得成功。论文发表在《Research in Mathematics Education》期刊。

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