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《普通高中數(shù)學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》(以下簡稱新課標(biāo))中對(duì)臺(tái)體及其體積公式的內(nèi)容做了刪減,在新人教版數(shù)學(xué)必修2中也僅列出臺(tái)體的體積公式,并未對(duì)其由來和證明過程做介紹.然而,臺(tái)體體積公式所隱藏的數(shù)學(xué)價(jià)值卻不能被一個(gè)簡單的式子給遮蓋住.克萊因在《古今數(shù)學(xué)思想》一書中用這樣一句話來展示它的魅力:“埃及幾何里最了不起的一個(gè)法則就是計(jì)算截棱錐體的體積公式!”可見,若是在講授臺(tái)體體積公式這塊內(nèi)容時(shí),只是粗略的介紹計(jì)算過程、重點(diǎn)記憶式子結(jié)構(gòu)就太遺憾了,這就損失了一次寶貴的與數(shù)學(xué)史交流的機(jī)會(huì),更可惜的是,學(xué)生也會(huì)因此錯(cuò)過對(duì)臺(tái)體體積公式產(chǎn)生良好建構(gòu)認(rèn)知的過程.
朱哲與張維忠撰寫的《一節(jié)基于數(shù)學(xué)史的教學(xué)課例:正四棱臺(tái)的體積公式》一文中,對(duì)正四棱臺(tái)的體積公式證明給出了若干種辦法,令人眼前一亮!作者不單單從臺(tái)體定義的角度出發(fā),利用“補(bǔ)”的方式證明公式,還引導(dǎo)學(xué)生采用各種不同的“切割”方式進(jìn)行證明.其中,最值得關(guān)注的便是作者在教學(xué)中引入了一段數(shù)學(xué)史料,啟發(fā)學(xué)生探索古埃及人是如何得到臺(tái)體體積公式的,并最終揣摩出了古埃及人得到公式的思路.
這里的價(jià)值除了體現(xiàn)在感慨?dāng)?shù)學(xué)產(chǎn)生的偉大外,更重要的是學(xué)生能按照前人的思路思考問題,四千年前的數(shù)學(xué)正是人類史上數(shù)學(xué)的起點(diǎn),數(shù)學(xué)是怎么來的?數(shù)學(xué)的思想是由什么產(chǎn)生的?這些問題都太重要了!有了這些內(nèi)容的強(qiáng)化,才能使學(xué)生在認(rèn)知“臺(tái)體體積公式”這塊內(nèi)容時(shí)產(chǎn)生足夠多的看法、產(chǎn)生足夠多的觀念,才能對(duì)其產(chǎn)生更深刻的認(rèn)識(shí)!可見,數(shù)學(xué)史教學(xué)的目的不僅僅是興趣的培養(yǎng)。
2.數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育的現(xiàn)狀分析
縱觀國內(nèi)外關(guān)于“數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育”研究,發(fā)現(xiàn)這個(gè)領(lǐng)域的相關(guān)研究不少,并且熱度也一直不減.國際上把對(duì)數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育關(guān)系的研究簡稱為HPM,有不少學(xué)者一直從事這方面領(lǐng)域的研究.
國內(nèi)也很重視在數(shù)學(xué)教育中對(duì)數(shù)學(xué)史的融人.在新課標(biāo)中,“課程的基本理念”里就指出:“數(shù)學(xué)課程應(yīng)適當(dāng)反映數(shù)學(xué)的歷史、應(yīng)用和發(fā)展趨勢,數(shù)學(xué)對(duì)推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的作用.”并設(shè)立了一本《數(shù)學(xué)史選講》的選修教材,這充分體現(xiàn)了新課改對(duì)數(shù)學(xué)史的重視.另一方面,國內(nèi)的學(xué)者們自2000年來對(duì)數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育的研究頗多,發(fā)表過上千篇相關(guān)論文.筆者對(duì)其做了一個(gè)簡單的文獻(xiàn)綜述,可以發(fā)現(xiàn),它們的觀點(diǎn)大多如下:
觀點(diǎn)一:數(shù)學(xué)史可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣、提高學(xué)生數(shù)學(xué)史修養(yǎng).
觀點(diǎn)二:數(shù)學(xué)史可以顯示多元文化差異,促使學(xué)生形成豐富的數(shù)學(xué)體驗(yàn).
觀點(diǎn)三:數(shù)學(xué)史可以展示數(shù)學(xué)的思想方法,使學(xué)生具有一定的思維能力.
再看“數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育”
筆者認(rèn)為,先前的研究的確很好的概括出數(shù)學(xué)史對(duì)數(shù)學(xué)教育的作用,同時(shí)在實(shí)踐中,數(shù)學(xué)教育的過程中也融入了不少豐富的數(shù)學(xué)史內(nèi)容.但是,筆者認(rèn)為數(shù)學(xué)史對(duì)數(shù)學(xué)教育的數(shù)學(xué)素養(yǎng),這涉及怎樣學(xué)好數(shù)學(xué)?學(xué)數(shù)學(xué)有什么用?等問題.而提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng),情感態(tài)度價(jià)值觀這一方面就必須要得到落實(shí).新課程重視學(xué)生分析問題、發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題以及交流問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的這些能力,也正是提升學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)體現(xiàn).
方面二:建構(gòu)學(xué)生良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu).
在“臺(tái)體體積公式”案例中,若只是孤零零的呈現(xiàn)公式而沒有給予學(xué)生其他信息,學(xué)生很難對(duì)其形成良好的內(nèi)部表征,從而在學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)中,這塊內(nèi)容也相對(duì)零散,難以與其他知識(shí)聯(lián)立良好的連接.若按照本案例中的思路,結(jié)合數(shù)學(xué)史進(jìn)行“臺(tái)體體積公式”教學(xué),能給學(xué)生帶來豐富的情感體驗(yàn),幫助學(xué)生形成良好的表象,在學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)中建構(gòu)起對(duì)臺(tái)體體積公式的多種看法,有助于學(xué)生重新組塊,把此公式與“切割法”等已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中的元素進(jìn)行連接,加深了對(duì)此公式的理解.
方面三:培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)觀.
黃毅英先生認(rèn)為:學(xué)生對(duì)“數(shù)學(xué)是什么”的認(rèn)知直接影響他們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的方式.教師對(duì)“數(shù)學(xué)是什么”和“數(shù)學(xué)是如何習(xí)得”的認(rèn)知也影響著數(shù)學(xué)的教學(xué).他在《數(shù)學(xué)觀研究綜述》-文中提到:“數(shù)學(xué)觀不只是‘學(xué)習(xí)’與‘?dāng)?shù)學(xué)表現(xiàn)’的中介因素,它本身亦可被視作一種學(xué)習(xí)成果i在調(diào)查中,教師卻把在日常生活中有廣泛應(yīng)用的數(shù)學(xué)(如估箅、記錄、觀察、數(shù)學(xué)決定等)看成是與數(shù)學(xué)無關(guān)的,于是在實(shí)際教學(xué)中學(xué)生所體驗(yàn)到的數(shù)學(xué)乃是一堆法則的集合-
可見,培養(yǎng)學(xué)生樹立良好的數(shù)學(xué)觀念皇很重要也很有必要的.數(shù)學(xué)史融人數(shù)學(xué)教育就可以在一金程度上對(duì)培養(yǎng)學(xué)生良好的數(shù)學(xué)觀起到促進(jìn)作用,數(shù)學(xué)史可以影響學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu),從而促使學(xué)生產(chǎn)生豐富的表象,推動(dòng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)概念的理解,對(duì)數(shù)學(xué)概念、原理等產(chǎn)生豐富的認(rèn)識(shí),增加情感的體驗(yàn),引發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)發(fā)展的思索與猜想,從而增進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)價(jià)值的感受,進(jìn)一步影響學(xué)生的數(shù)學(xué)觀念.
數(shù)學(xué)史融人教學(xué)教育的案例其實(shí)遠(yuǎn)不止我們耳熟能詳?shù)母咚古c數(shù)列、阿基米德與幾何、勾股定理與趙爽弦圖等例子,多對(duì)數(shù)學(xué)史料進(jìn)行研究,可以發(fā)現(xiàn)更多迷人的資料與案例,這些都可以在我們實(shí)際的數(shù)學(xué)教學(xué)中進(jìn)行展現(xiàn).例如本文中論述的臺(tái)體體積公式的例子,例如古巴比倫的60進(jìn)制記數(shù)法對(duì)現(xiàn)代數(shù)學(xué)角度度量單位的影響,阿拉伯人的算數(shù)對(duì)代數(shù)的貢獻(xiàn),天文測量球齒三角與正弦定理的關(guān)系等等.
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)史;教育取向;歷史相似性;運(yùn)用方式
【中圖分類號(hào)】G623.5 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1005-6009(2015)17-0008-04
【作者簡介】汪曉勤,華東師范大學(xué)數(shù)學(xué)系(上海,200241)教授,博士生導(dǎo)師,中國科學(xué)院科學(xué)技術(shù)史博士,全國數(shù)學(xué)教育研究會(huì)副理事長,全國數(shù)學(xué)史學(xué)會(huì)副理事長,《數(shù)學(xué)教育學(xué)報(bào)》副主編。
奧地利著名物理學(xué)家和哲學(xué)家馬赫曾經(jīng)說過:“沒有任何科學(xué)教育可以不重視科學(xué)的歷史與哲學(xué)。”這一觀點(diǎn)同樣適用于數(shù)學(xué)教育。也許有人會(huì)說:“我對(duì)數(shù)學(xué)史一無所知,不也把數(shù)學(xué)教得很好嗎?”誠然,在我們今天這個(gè)以分?jǐn)?shù)論英雄的時(shí)代,這句話或許并沒有錯(cuò)。但是,如何解決“分?jǐn)?shù)可觀、情感消極”“解題無數(shù)、理解缺失”等矛盾?如何在課堂上營造“知識(shí)之諧”、展示“方法之美”、實(shí)現(xiàn)“情感之悅”,從而讓學(xué)生接受更美好的數(shù)學(xué)教育呢?把數(shù)學(xué)史融入小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué),是值得我們探索的一條理想途徑。
實(shí)際上,早在20世紀(jì)70年代,數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育之間的關(guān)系(History and Pedagogy of Mathematics,簡稱HPM)就已經(jīng)成了數(shù)學(xué)教育的一個(gè)研究領(lǐng)域。走進(jìn)小學(xué)數(shù)學(xué)的世界,我們赫然發(fā)現(xiàn),有關(guān)HPM研究的主題竟如此豐富多彩、引人入勝。限于篇幅,本文只討論其中的三個(gè)主題。
一、教育取向的數(shù)學(xué)史
數(shù)學(xué)史是一座巨大的寶藏,其中包含大量的教學(xué)素材。數(shù)學(xué)史之所以有著“高評(píng)價(jià)、低應(yīng)用”的境遇,原因固然有很多種,但數(shù)學(xué)教師手頭缺乏實(shí)用的數(shù)學(xué)史素材,是最主要的原因之一。另一方面,對(duì)小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中許多問題的探討,如小數(shù)和分?jǐn)?shù)孰先孰后、簡易方程的必要性等,都需要以數(shù)學(xué)史作為參照。因此,教育取向的數(shù)學(xué)史研究是HPM領(lǐng)域不可或缺的基礎(chǔ)性工作。教育取向的數(shù)學(xué)史料浩如煙海,大致可以按照其作用來分類,下面舉兩類例子。
1.“情感”取向的歷史素材。
比利時(shí)科學(xué)史家薩頓曾經(jīng)說過:“在科學(xué)和人文之間只有一座橋梁,那就是科學(xué)史,建造這座橋梁是我們這個(gè)時(shí)代的主要文化需要?!睋?jù)此,我們同樣可以說:“在數(shù)學(xué)和人文之間只有一座橋梁,那就是數(shù)學(xué)史,建造這座橋梁是我們這個(gè)時(shí)代數(shù)學(xué)教育的需要。”小學(xué)數(shù)學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維,讓學(xué)生掌握基本知識(shí)和技能的同時(shí),還應(yīng)該傳遞數(shù)學(xué)背后的人文精神,為塑造學(xué)生的人格品質(zhì)提供正能量。數(shù)學(xué)是人類的文化活動(dòng),不同時(shí)空的數(shù)學(xué)家都對(duì)數(shù)學(xué)的發(fā)展做出過貢獻(xiàn),他們的勤奮、執(zhí)著、堅(jiān)韌、擔(dān)當(dāng),他們對(duì)真、善、美的不懈追求,無不是我們寶貴的精神財(cái)富。
古希臘數(shù)學(xué)家泰勒斯勤于天文觀測,堅(jiān)持不懈,風(fēng)雨無阻,有一次竟不慎掉入水溝,他通過拼圖發(fā)現(xiàn)了三角形內(nèi)角和定理。中國南北朝時(shí)期的數(shù)學(xué)家祖(祖沖之之子)在思考問題時(shí)專心致志,天打響雷都聽不見,走路時(shí)竟撞上仆射徐勉,徐勉叫喚后才醒悟過來,他最終解決了球體積的難題。17世紀(jì)英國哲學(xué)家霍布斯40歲開始學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),最終成為數(shù)學(xué)家。19世紀(jì)蘇格蘭數(shù)學(xué)家華里司逆境成才,從一名書籍裝幀的學(xué)徒工到愛丁堡大學(xué)數(shù)學(xué)教授,譜寫了人生的傳奇。
溝通數(shù)學(xué)與人文,能更全面地發(fā)揮數(shù)學(xué)的育人價(jià)值。但是,在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂上太缺乏數(shù)學(xué)故事了,需要我們不斷從數(shù)學(xué)史文獻(xiàn)中去發(fā)掘、整理和加工。
2.“方法”取向的歷史素材。
每一個(gè)公式和法則都有它的歷史,無論是它背后的思想方法,還是它從不完善到完善的演進(jìn)過程,都能為教學(xué)提供借鑒。以“分?jǐn)?shù)除法”為例,成書于1世紀(jì)的《九章算術(shù)》采用通分法:■÷■=■÷■=■;而印度數(shù)學(xué)家婆羅摩笈多(7世紀(jì))和婆什迦羅(12世紀(jì))采用我們熟悉的顛倒除數(shù)分子分母法:■÷■=■×■=■;這種方法在15―16世紀(jì)的歐洲卻鮮為人知。歐洲人除了采用《九章算術(shù)》中的通分法,還采用了很流行的交叉相乘法[1]:■。直到17世紀(jì),顛倒除數(shù)分子分母法才逐漸被人們廣泛采用。
從教材中我們可能只能看見一棵樹,從歷史中我們卻可能會(huì)看到一片森林。
二、歷史相似性
所謂歷史相似性,是指人對(duì)數(shù)學(xué)的理解過程與數(shù)學(xué)的歷史發(fā)展過程具有一定的平行性,這是數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)的理論基礎(chǔ)。但是,學(xué)生對(duì)某個(gè)數(shù)學(xué)概念的理解是否真的存在歷史相似性,需要我們做深入細(xì)致的實(shí)證研究。如果歷史相似性得到印證,那么,數(shù)學(xué)史就成了一面鏡子,通過這面鏡子,教師可以預(yù)測學(xué)生對(duì)有關(guān)知識(shí)點(diǎn)可能會(huì)產(chǎn)生的認(rèn)知困難,從而制訂合理的教學(xué)策略。
例如學(xué)生對(duì)“除以零”的理解。數(shù)學(xué)上為什么要做出這樣的規(guī)定?其實(shí),歷史上數(shù)學(xué)家對(duì)這個(gè)問題也多有困惑。婆羅摩笈多認(rèn)為0÷0=0;摩訶毗羅認(rèn)為a÷0=a(a≠0);釋律帕提認(rèn)為a÷0=0(a≠0);而婆什迦羅雖然用相當(dāng)于我們今天的專有名詞來表示a÷0的結(jié)果,但他認(rèn)為(a×0)÷0=a。
Reys和Grouws對(duì)中學(xué)生進(jìn)行訪談[2],一位八年級(jí)學(xué)生認(rèn)為0÷0=0,并解釋說:“一無所有除以一無所有,什么都得不到?!盬heeler和Feghali對(duì)52名職前小學(xué)教師的研究發(fā)現(xiàn)[3]:職前小學(xué)教師在“除以零”的理解上存在困難,67%的職前教師認(rèn)為0÷0=0。Ball對(duì)19名職前中小學(xué)教師進(jìn)行訪談[4],發(fā)現(xiàn)很少有人能合理解釋為什么0不能作為除數(shù)。Even和Tirosh對(duì)33名以色列中學(xué)數(shù)學(xué)教師進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)很多教師對(duì)于“為何4÷0無意義”的解釋是“一種規(guī)定”[5]。Crespo和Nicol在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)[6]:小學(xué)生和職前小學(xué)教師普遍認(rèn)為5÷0=0。上述研究表明,今天學(xué)生對(duì)于“除以零”的困惑或誤解確實(shí)具有歷史相似性。
三、教學(xué)實(shí)踐
要讓小學(xué)數(shù)學(xué)教師充分認(rèn)識(shí)和普遍接受HPM,首先要讓他們看到成功的教學(xué)案例。HPM視角下的數(shù)學(xué)教學(xué),不能生硬地為歷史而歷史,必須兼顧知識(shí)點(diǎn)的歷史發(fā)生、發(fā)展順序、邏輯順序以及兒童的心理發(fā)生、發(fā)展順序。數(shù)學(xué)史的運(yùn)用方式也并不是單一的,有附加式、復(fù)制式、順應(yīng)式和重構(gòu)式,視課堂需求而定。
附加式是指在課堂上講述數(shù)學(xué)故事、人物生平、歷史背景等。例如:在引入“大數(shù)”時(shí),講述古希臘數(shù)學(xué)家阿基米德數(shù)沙的故事;在講授“三角形的內(nèi)角和”時(shí),講述法國數(shù)學(xué)家帕斯卡少年時(shí)代通過折紙證明三角形內(nèi)角和定理的故事;在講授“用字母表示數(shù)”時(shí),講述“未知數(shù)為什么用x來表示”的故事;在引入“眾數(shù)”時(shí),講述古希臘伯羅奔尼撒戰(zhàn)爭中普拉提亞人數(shù)城墻磚塊的故事;等等。
復(fù)制式是指在教學(xué)中直接使用歷史上的數(shù)學(xué)問題。例如,人教版六上“數(shù)學(xué)廣角”單元即含有兩個(gè)古代數(shù)學(xué)名題:一是《孫子算經(jīng)》中的“雉兔同籠”問題:“今有雉兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足,問雉兔各幾何?”一是《算法統(tǒng)宗》中的“僧分饅頭”問題:“一百饅頭一百僧,大僧三個(gè)更無爭。小僧三人分一個(gè),大小和尚得幾?。俊惫糯鷶?shù)學(xué)名題猶如陳年佳釀,必能在課堂上散發(fā)醇香。
順應(yīng)式是指將數(shù)學(xué)史上的數(shù)學(xué)問題進(jìn)行改編,或利用數(shù)學(xué)史材料編制數(shù)學(xué)問題,以順應(yīng)當(dāng)前教學(xué)的需要。例如,歐幾里得《幾何原本》第1卷命題37為:“同底且位于相同的兩條平行線之間的三角形(面積)相等?!盵8]利用該命題,可編制如下問題(人教版五上):圖1中有幾對(duì)面積相等的三角形?(陰影部分的一對(duì)三角形被稱為“歐幾里得蝴蝶”)利用中國古代的七巧板,可編制如下分?jǐn)?shù)問題(人教版五下):圖2中每個(gè)圖形的面積占整個(gè)正方形面積的幾分之幾?圖形7和4共占幾分之幾?圖形3、4、5共占幾分之幾?
很多概念如果直接按照歷史進(jìn)行教學(xué),可能并不自然,因而需要對(duì)歷史進(jìn)行重構(gòu)。以“負(fù)數(shù)”為例,我們知道,中國古代數(shù)學(xué)家因?yàn)榻夥匠痰男枰氏仁褂秘?fù)數(shù)。漢代數(shù)學(xué)名著《九章算術(shù)》方程章第3題所解的三元一次方程組問題是2x+y=13y+z=14z+x=1,第三個(gè)方程兩邊乘2,與第一個(gè)方程相減,出現(xiàn)了正數(shù)不夠用的情形:y的系數(shù)等于0-1?!毒耪滤阈g(shù)》中不僅有正負(fù)數(shù),還建立了正負(fù)數(shù)加減法則,即“正負(fù)術(shù)”。加法法則為:“異名相除,同名相益;正無人正之,負(fù)無人負(fù)之?!奔串愄?hào)兩數(shù)相加,絕對(duì)值相減;同號(hào)兩數(shù)相加,絕對(duì)值相加;0加正數(shù)為正,0加負(fù)數(shù)為負(fù)。類似地,減法法則為:“同名相除,異名相益;正無人負(fù)之,負(fù)無人正之?!蔽簳x時(shí)期數(shù)學(xué)家劉徽在注釋“正負(fù)術(shù)”時(shí)說:“今兩算得失相反,要令正負(fù)以名之?!痹谖鞣?,13世紀(jì)意大利數(shù)學(xué)家斐波那契認(rèn)為:方程x+36=33沒有根,除非第一個(gè)人(x)欠債3個(gè)錢幣。16世紀(jì)德國數(shù)學(xué)家斯蒂菲爾指出:零減去一個(gè)大于零的數(shù)所得結(jié)果“小于一無所有”,是“荒謬的數(shù)”。17世紀(jì)法國數(shù)學(xué)家帕斯卡則認(rèn)為:0減去4純屬無稽之談。18世紀(jì),仍有數(shù)學(xué)家感到困惑:世界上還有什么東西會(huì)“小于一無所有”?直到19世紀(jì),還有數(shù)學(xué)家不接受負(fù)數(shù)。顯然,我們不能直接通過一元一次方程或二元一次方程組來引入負(fù)數(shù);而歷史又告訴我們,學(xué)生對(duì)于“直接從零中減去一個(gè)正數(shù)”這樣的運(yùn)算會(huì)感到困惑,所以也不能用它來引入負(fù)數(shù),因此,只能通過重構(gòu)式了。
四、結(jié)語
數(shù)學(xué)史有助于營造“知識(shí)之諧”,展現(xiàn)“方法之美”,成就“情感之悅”,實(shí)為數(shù)學(xué)教育所不可或缺。數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育之間的關(guān)系博大精深,足以成為小學(xué)數(shù)學(xué)教育中一個(gè)前景無限廣闊的研究領(lǐng)域。然而,無論是文獻(xiàn)研究還是實(shí)證研究,目前我們所見到的有價(jià)值的成果還是很有限的。雖然蔡宏圣老師和他的團(tuán)隊(duì)篳路藍(lán)縷,取得了引人注目的成績,但一個(gè)“小學(xué)HPM學(xué)術(shù)共同體”還有待建立。我們熱切期待有更多的小學(xué)數(shù)學(xué)教育研究者和一線教師關(guān)注HPM、走進(jìn)HPM、研究HPM、實(shí)踐HPM?!?/p>
【參考文獻(xiàn)】
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在新課改的要求下,數(shù)學(xué)史逐漸融入小學(xué)數(shù)學(xué)教育,其重要性在小學(xué)數(shù)學(xué)教材中相關(guān)數(shù)學(xué)史內(nèi)容的編排上得以體現(xiàn)。數(shù)學(xué)史作為數(shù)學(xué)文化的一部分,不僅對(duì)學(xué)生具有極大的德育、智育和美育價(jià)值;也有助于小學(xué)數(shù)學(xué)教師加深對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)認(rèn)知過程的了解,提升對(duì)教材的理解能力,并形成獨(dú)特的教學(xué)風(fēng)格。
關(guān)鍵詞:
數(shù)學(xué)史;小學(xué)數(shù)學(xué)教材;數(shù)學(xué)文化
數(shù)學(xué),起源于人類對(duì)生產(chǎn)生活中實(shí)際問題的探索與解決。數(shù)學(xué)史凝聚著無數(shù)數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)工作者的智慧,不僅在國際教育界得到認(rèn)可,也受到我國數(shù)學(xué)教育工作者的重視。在新課改明確提出將數(shù)學(xué)史融入小學(xué)數(shù)學(xué)教育后,我國多個(gè)版本的小學(xué)數(shù)學(xué)教材都對(duì)數(shù)學(xué)史的內(nèi)容進(jìn)行了選擇和編排。數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí),不僅能激發(fā)小學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣,有助于他們對(duì)知識(shí)的理解,更能展示出知識(shí)形成的線索,有助于教師的數(shù)學(xué)教學(xué)。
一、數(shù)學(xué)史與小學(xué)數(shù)學(xué)教育的關(guān)聯(lián)建立與發(fā)展
德國數(shù)學(xué)家海爾布羅納與法國數(shù)學(xué)家蒙蒂克拉分別于1742年和1758年出版的《世界數(shù)學(xué)史》與《數(shù)學(xué)史》,標(biāo)志著一個(gè)獨(dú)立研究領(lǐng)域———數(shù)學(xué)史的出現(xiàn)。之后,數(shù)學(xué)史的教育價(jià)值得到了眾多學(xué)者的關(guān)注和研究[1]85-89。1972年,研究數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育關(guān)系的國際研究小組(HPM)成立,數(shù)學(xué)史滲透到數(shù)學(xué)教學(xué)中、數(shù)學(xué)史與學(xué)生的認(rèn)知提升、數(shù)學(xué)史與教師的專業(yè)發(fā)展等都是其研究與關(guān)注的主要內(nèi)容。數(shù)學(xué)史,是數(shù)學(xué)文化中非常重要的一部分,它揭示了數(shù)學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生和發(fā)展的曲折過程,包含數(shù)學(xué)知識(shí),思想方法,思維過程,是人類智慧寶庫中的結(jié)晶[2]98-99。教育部在2001年頒布的《全日制義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)稿)》中強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)史的教育功能,在教材編寫建議中明確提出“介紹有關(guān)的數(shù)學(xué)背景知識(shí)”,認(rèn)為這樣不僅可以讓他們對(duì)數(shù)學(xué)的發(fā)展歷程有所認(rèn)知,還可以讓他們初步體會(huì)數(shù)學(xué)在人類社會(huì)發(fā)展史做出的非凡貢獻(xiàn),體驗(yàn)到數(shù)學(xué)的價(jià)值,激發(fā)他們學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的欲望。2005年5月,我國“第一屆全國數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育會(huì)議”在西北大學(xué)召開,來自全國多個(gè)省市以及國外著名大學(xué)的眾多學(xué)者參加了此次會(huì)議。會(huì)議圍繞如何將數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育相結(jié)合以及如何在數(shù)學(xué)教學(xué)中運(yùn)用數(shù)學(xué)史這一主題展開。該會(huì)議提出了研究數(shù)學(xué)史的重要目的———為歷史而歷史、為數(shù)學(xué)而歷史、為教育而歷史[3]108-109。在2011年頒布的《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》(以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》)中,對(duì)這一內(nèi)容進(jìn)行了進(jìn)一步的細(xì)致化。在“教材編寫建議”部分中提到,數(shù)學(xué)文化是教材中不學(xué)發(fā)展史的相關(guān)材料,幫助小學(xué)生了解數(shù)學(xué)在推動(dòng)人類文明發(fā)展過程中所起的重要作用,增加小學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,感受數(shù)學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)和認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度,欣賞數(shù)學(xué)所蘊(yùn)含的邏輯美與形式美等。例如,可以引入《九章算術(shù)》、《幾何原本》、珠算、黃金分割等數(shù)學(xué)史料。在教材內(nèi)容設(shè)計(jì)上,《標(biāo)準(zhǔn)》還提倡要為學(xué)生提供一定量的數(shù)學(xué)閱讀材料,包括背景材料、史料知識(shí)等,供學(xué)生選擇閱讀[4]63??梢钥闯?,雖然我國數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育關(guān)系的研究起步較晚,但自新課改實(shí)施以后,對(duì)于數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育的聯(lián)結(jié)與互動(dòng)日益重視起來。在“一綱多本”的理念下,我國小學(xué)數(shù)學(xué)教材編寫呈現(xiàn)出豐富多樣的態(tài)勢,數(shù)學(xué)史作為數(shù)學(xué)背景知識(shí)的重要內(nèi)容之一也呈現(xiàn)出多維度的滲透與融入小學(xué)數(shù)學(xué)教材中的特點(diǎn)。下面以人教版和蘇教版兩個(gè)不同版本的小學(xué)數(shù)學(xué)教材作為對(duì)象進(jìn)行簡要分析。人教版小學(xué)數(shù)學(xué)教材,從一年級(jí)上冊(cè)到六年級(jí)下冊(cè)共十二冊(cè),每冊(cè)平均約110頁。其中,一年級(jí)上冊(cè)、一年級(jí)下冊(cè)、二年級(jí)上冊(cè)、二年級(jí)下冊(cè)、四年級(jí)下冊(cè)和六年級(jí)下冊(cè)均未安排數(shù)學(xué)史相關(guān)內(nèi)容。涉及的數(shù)學(xué)史內(nèi)容包括三年級(jí)上冊(cè)的分?jǐn)?shù)表示法、乘號(hào)的來歷、古代計(jì)時(shí)工具介紹;三年級(jí)下冊(cè)的七巧板、加減符號(hào)、小數(shù)的表示法、除號(hào)的來歷、指南針等等。縱觀涉及數(shù)學(xué)史內(nèi)容的6本教材發(fā)現(xiàn),除了六年級(jí)上冊(cè)只有一處數(shù)學(xué)史內(nèi)容———雞兔同籠外,其余各冊(cè)所含較多,共23處。且每處篇幅大小不等,從1/4頁到一頁不等。蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)教材平均每冊(cè)110頁左右。其中,一年級(jí)上冊(cè)、一年級(jí)下冊(cè)、二年級(jí)上冊(cè)、二年級(jí)下冊(cè)、三年級(jí)下冊(cè)、五年級(jí)上冊(cè)和六年級(jí)下冊(cè)均未涉及數(shù)學(xué)史內(nèi)容。其余幾冊(cè)共有13處,分別為三年級(jí)上冊(cè)的24時(shí)計(jì)時(shí)法、分?jǐn)?shù)的產(chǎn)生、古代計(jì)數(shù)法;四年級(jí)上冊(cè)的計(jì)算工具的發(fā)展、古代乘法計(jì)算(鋪地錦);四年級(jí)下冊(cè)的哥德巴赫猜想、古代歐洲“雙倍法”、計(jì)算乘法、用字母表示數(shù);五年級(jí)下冊(cè)的古代方程思想方法的發(fā)展、求公因數(shù)方法;六年級(jí)上冊(cè)的雞兔同籠、黃金比[5]80-83。以此為基礎(chǔ),對(duì)兩種版本的教材關(guān)于數(shù)學(xué)史的相關(guān)方面進(jìn)行進(jìn)一步分析、比較,可以發(fā)現(xiàn):首先,數(shù)學(xué)史在數(shù)學(xué)教材中呈現(xiàn)的時(shí)段具有以下特點(diǎn):一是一、二兩個(gè)年級(jí)均未涉及數(shù)學(xué)史內(nèi)容;其次,在數(shù)學(xué)史的呈現(xiàn)方式上,兩個(gè)版本的教材都有“文字給出”、“文字為主輔以圖片”、“圖片為主輔以文字”和“連環(huán)畫”四種形式。其中,“文字為主且輔以圖片”形式占多數(shù);再次,在數(shù)學(xué)史內(nèi)容的選擇上,兩種版本的教材皆選取了著名數(shù)學(xué)家的故事(如高斯、楊輝等)、相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)史料(如分?jǐn)?shù)的表示法、除號(hào)的來歷等)以及經(jīng)典數(shù)學(xué)問題(哥德巴赫猜想)等具有教育意義的素材;最后,在選材時(shí)空上,跨越中外,橫跨古今,如此廣闊時(shí)空的數(shù)學(xué)史內(nèi)容,既可以讓學(xué)生感受數(shù)學(xué)的發(fā)展歷程,又能夠拓展學(xué)生在數(shù)學(xué)方面的視野。
二、數(shù)學(xué)史學(xué)習(xí)與小學(xué)生的發(fā)展
讀史可以明智。數(shù)學(xué)史是一部厚重的、豐富多彩的文化史,它如同人類演變史一樣,再現(xiàn)數(shù)學(xué)發(fā)展的原貌和全景,展現(xiàn)出偉大數(shù)學(xué)家們不斷探索的艱辛的數(shù)學(xué)歷程和數(shù)學(xué)的獨(dú)特魅力。小學(xué)數(shù)學(xué)教材中數(shù)學(xué)史的融入對(duì)小學(xué)生的發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用,兼具德育、智育和美育價(jià)值。
(一)德育價(jià)值
學(xué)者駱祖英早于1996年所寫的《略論數(shù)學(xué)史的德育教育價(jià)值》一文中指出了數(shù)學(xué)史具有不可替代的德育教育價(jià)值。第一,數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí)有助于愛國主義、國際主義教育。數(shù)學(xué),歸根結(jié)底來源于生產(chǎn)和生活實(shí)際問題的解決,與社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)、文化等的發(fā)展有著密切的聯(lián)系。我國數(shù)學(xué)具有輝煌的發(fā)展歷史,在14世紀(jì)以前曾是數(shù)學(xué)大國,取得的數(shù)學(xué)成就得到了世界的公認(rèn)。近現(xiàn)代也涌現(xiàn)出了多位數(shù)學(xué)大師,如華羅庚、陳景潤、陳省升等,他們均作出了令世界矚目的偉大成就。在我國數(shù)學(xué)不斷發(fā)展的同時(shí),國外數(shù)學(xué)領(lǐng)域也有矚目的成果不斷誕生。因此,對(duì)數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí)和了解,不僅能夠使小學(xué)生感受祖國的光輝榮耀,激發(fā)學(xué)生的民族自信心和自豪感,同時(shí),也能接軌國際數(shù)學(xué)教育,了解其他民族文化中有關(guān)數(shù)學(xué)的應(yīng)用,并體會(huì)到數(shù)學(xué)文化的多樣性,為數(shù)學(xué)的無窮魅力所折服。第二,數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí)有助于加深對(duì)辯證唯物主義的認(rèn)識(shí)。數(shù)學(xué)教育,多數(shù)時(shí)候是以相對(duì)概念出現(xiàn)的,如“大”與“小”、“多”與“少”、“加”與“減”、“有理”與“無理”等。因此,從發(fā)展歷程而言,數(shù)學(xué)就是在不斷的對(duì)立、轉(zhuǎn)化的循環(huán)往復(fù)中取得進(jìn)展的,數(shù)學(xué)史不僅是一部矛盾史,也是一部運(yùn)動(dòng)發(fā)展史,充滿了辯證唯物主義。對(duì)數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí),將有助于加深學(xué)生對(duì)辯證思想的認(rèn)識(shí)與體會(huì)。第三,數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生人格和精神的成長。數(shù)學(xué)上的每一步前進(jìn),都需要數(shù)學(xué)家們艱辛的探索和實(shí)踐,哪怕是一個(gè)小小的證明,都需要極大的耐心和勇氣作支撐。偉大的數(shù)學(xué)家,如歐拉、華羅庚等,身殘志堅(jiān),為鉆研數(shù)學(xué)作出了很大的犧牲。數(shù)學(xué)史充滿了數(shù)學(xué)家們?yōu)檎胬矶I(xiàn)身的事跡,他們的偉大人格和崇高精神為小學(xué)生們照亮了學(xué)習(xí)的旅程,激勵(lì)他們勇敢地克服困難,為數(shù)學(xué)奮斗[6]。
(二)智育價(jià)值
美國數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)史學(xué)家莫里斯•克萊因曾說過,由于在課堂學(xué)習(xí)中,學(xué)生也會(huì)遇到數(shù)學(xué)家曾遭遇的各種難點(diǎn)和問題,因而歷史對(duì)于課堂教學(xué)具有極其重要的指示和借鑒作用[7]11-14。作為學(xué)生,雖然以學(xué)習(xí)間接經(jīng)驗(yàn)為主,不必重復(fù)歷史,但也不該從歷史停止的地方開始學(xué)習(xí)。新課改強(qiáng)調(diào)小學(xué)生的學(xué)習(xí)方式不應(yīng)只限于接受、模仿與記憶等,而應(yīng)積極進(jìn)行自主學(xué)習(xí)與合作探究。小學(xué)生要逐步在教師的引導(dǎo)下,懂得主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)、探索并感受知識(shí)的形成過程,如此將有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和自主學(xué)習(xí)能力;此外,數(shù)學(xué)史也是一部思維發(fā)展史。數(shù)學(xué)思維作為數(shù)學(xué)的靈魂,是數(shù)學(xué)中最根本、最精彩且最有價(jià)值的部分。因此,小學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),應(yīng)該遵循“重現(xiàn)法則”,小學(xué)數(shù)學(xué)教材中通過系統(tǒng)地呈現(xiàn)數(shù)學(xué)史料,滲透數(shù)學(xué)思想,將重要的數(shù)學(xué)思想方法和思維方式深入淺出地呈現(xiàn)給小學(xué)生。學(xué)生通過對(duì)和自己所學(xué)相關(guān)的數(shù)學(xué)史內(nèi)容的觀察、猜測、推理與交流等活動(dòng),逐步得到數(shù)學(xué)思維的訓(xùn)練,并提高思考問題和解決問題的意識(shí),進(jìn)而能夠促進(jìn)學(xué)生增長知識(shí),發(fā)展智力。通過了解,更好的體會(huì)數(shù)學(xué)知識(shí)的價(jià)值及其應(yīng)用。
(三)美育價(jià)值
數(shù)學(xué),源于自然,是對(duì)自然之美的探索和解密。數(shù)學(xué)的內(nèi)在美具有的神奇魅力,是驅(qū)使數(shù)學(xué)家們奮斗和拼搏的內(nèi)在動(dòng)力。隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展,數(shù)學(xué)史的美學(xué)價(jià)值,逐漸引起教育界的注意并被挖掘出來。如黃金分割比0.618,是古往今來被認(rèn)可的呈現(xiàn)數(shù)學(xué)美的典型案例。公元前6世紀(jì),古希臘的哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家畢達(dá)哥拉斯在研究正五邊形和正十邊形的作圖中初涉這個(gè)比例。隨后在公元前4世紀(jì),柏拉圖學(xué)派中最杰出的數(shù)學(xué)家———歐多克索斯,在處理“不可公度量”問題時(shí)對(duì)此進(jìn)行研究,并依此建立的比例理論推動(dòng)了數(shù)論和幾何學(xué)的發(fā)展。最后,在歐幾里得的《幾何原本》著作中,黃金分割這一理論得到系統(tǒng)的論述并成立。德國天文學(xué)家開普勒稱黃金分割為“神圣分割”。此后,黃金分割比0.618尤其受到建筑師們的青睞。無論是古埃及的神奇金字塔,印度的名著泰姬陵,還是中國的藝術(shù)博物館———故宮等,這些享譽(yù)全球的建筑盡管風(fēng)格各異,構(gòu)造奇美,但都有意無意地使用0.618法則,盡顯和諧之美,使人賞心悅目。數(shù)學(xué)史上類似的例子比比皆是,數(shù)字與音樂、數(shù)學(xué)與圍棋等方面的探究成果無不彰顯了數(shù)學(xué)所潛藏著的智慧和美。因此,提及數(shù)學(xué)之美,倘若只是注意到對(duì)稱,無疑是大大窄化了數(shù)學(xué)背后所蘊(yùn)涵的思維之美、方法之美與文化之美。透過教材所呈現(xiàn)的有關(guān)數(shù)學(xué)史料、圖片,不僅能讓小學(xué)生獲得數(shù)學(xué)美的熏陶,提高審美意識(shí),也有助于教師在欣賞數(shù)學(xué)美的同時(shí)學(xué)會(huì)尋找、挖掘教材中更多的美的元素。
三、數(shù)學(xué)史學(xué)習(xí)與小學(xué)數(shù)學(xué)教師的專業(yè)成長
數(shù)學(xué)作為小學(xué)的核心課程,對(duì)小學(xué)生今后的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)起著十分重要的作用。數(shù)學(xué)史對(duì)小學(xué)生發(fā)展的重要意義,要求小學(xué)數(shù)學(xué)教師不僅需要具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)課程專業(yè)知識(shí),也需要有寬厚的數(shù)學(xué)文化底蘊(yùn),具備廣泛的數(shù)學(xué)史常識(shí),并能將之有效的融入數(shù)學(xué)教學(xué)之中。因此,數(shù)學(xué)史在小學(xué)數(shù)學(xué)教育中的融入,對(duì)于小學(xué)數(shù)學(xué)教師的專業(yè)成長也具有積極的推動(dòng)作用。
(一)有助于加深對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)認(rèn)知過程的了解
小學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)包含復(fù)雜的認(rèn)知活動(dòng)。但由于數(shù)學(xué)學(xué)科嚴(yán)密的邏輯性和高度的抽象性與小學(xué)生的思維水平、學(xué)習(xí)能力存在一定的差距,使得他們?cè)跀?shù)學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)總會(huì)出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤,如對(duì)負(fù)數(shù)的認(rèn)識(shí)。其實(shí)回顧負(fù)數(shù)概念的發(fā)展歷程,數(shù)學(xué)家們也同樣經(jīng)歷過各種障礙,甚至大數(shù)學(xué)家歐拉都對(duì)其表示懷疑。認(rèn)知的歷史發(fā)生原理提出“個(gè)體知識(shí)的發(fā)生過程遵循人類知識(shí)的發(fā)生過程”的觀點(diǎn)[8]2-3。即學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中所遇到的一些困難和認(rèn)知障礙在一定程度上與前人所遇見的極為相似。因此,教師們可以通過對(duì)數(shù)學(xué)史料的學(xué)習(xí)和分析,梳理出有關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)的發(fā)生過程,通過數(shù)學(xué)家所走過的曲折道路去認(rèn)識(shí)學(xué)生可能存在的困難,從而在教學(xué)中正確認(rèn)識(shí)并把握學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的認(rèn)知過程,從而提高教學(xué)的質(zhì)量。
(二)有助于提升對(duì)教材的理解能力
香港大學(xué)學(xué)者肖文強(qiáng)曾說過,一個(gè)數(shù)學(xué)教師,需要像一個(gè)獨(dú)奏表演者一樣,可以憑借自己的理解和領(lǐng)會(huì)能力去演繹音樂作品,但要演繹得十分美妙,表演者自身必須先了解并熟悉這部作品[9]48-49。數(shù)學(xué)史是認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)、了解數(shù)學(xué)、學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要工具,一旦脫離,教育者則丟失了數(shù)學(xué)寶貴的財(cái)富,只剩下簡單的邏輯、公式與例題。蘇聯(lián)著名教育心理學(xué)家維果斯基也曾指出影響個(gè)體所處的社會(huì)文化對(duì)個(gè)體的認(rèn)知發(fā)展具有十分重要的影響[10]131。不同的教材使用,要求教師要有廣泛的知識(shí)面和深刻的理解能力,而精選的數(shù)學(xué)史料則能幫助教師加深對(duì)數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí),提高對(duì)教材的理解和掌控能力。
(三)有助于形成獨(dú)特的教學(xué)風(fēng)格
教師要將數(shù)學(xué)文化融會(huì)貫通,必須真正讀懂教材。數(shù)學(xué)史在小學(xué)數(shù)學(xué)教材中占據(jù)越來越重要的地位,以注釋、小知識(shí)點(diǎn)的形式呈現(xiàn),展現(xiàn)古往今來的數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)成就、數(shù)學(xué)難題等。教師在授課時(shí),倘若只是局限于知識(shí)靜態(tài)教學(xué),學(xué)生則在長久的學(xué)習(xí)和艱難的探索中容易對(duì)數(shù)學(xué)失去興趣。所以,充分利用數(shù)學(xué)史,開創(chuàng)獨(dú)特的教學(xué)模式,向?qū)W生介紹著名的數(shù)學(xué)典故,展示優(yōu)秀的數(shù)學(xué)成果,將數(shù)學(xué)知識(shí)置于歷史長河中,讓數(shù)學(xué)知識(shí)以動(dòng)態(tài)的形式走進(jìn)學(xué)生的心中,將有助于教師形成獨(dú)特新穎的教學(xué)風(fēng)格[11]21-24。
四、總結(jié)
數(shù)學(xué)史源遠(yuǎn)流長,豐富多彩,將數(shù)學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容編排進(jìn)小學(xué)數(shù)學(xué)教材中,不管是對(duì)于小學(xué)生的學(xué)習(xí),還是對(duì)于小學(xué)數(shù)學(xué)教師的教學(xué)都有積極的促進(jìn)作用。但目前小學(xué)數(shù)學(xué)教材中數(shù)學(xué)史的呈現(xiàn)多數(shù)僅限于靜態(tài)的點(diǎn),還難以在學(xué)生頭腦中動(dòng)態(tài)的聯(lián)系起來。隨著電子教材、多媒體等現(xiàn)代教學(xué)媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用,數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)教育者、小學(xué)數(shù)學(xué)教材編寫者應(yīng)探索更多的將教育史融合于教材中的方式方法,提供廣泛的資源庫和電子鏈接,開發(fā)數(shù)學(xué)史選修課程,編寫數(shù)學(xué)史讀本等,真實(shí)地展現(xiàn)數(shù)學(xué)充滿挫折和困難的發(fā)展歷程,而不僅限于靜態(tài)的數(shù)學(xué)成果的呈現(xiàn)。作為一線教育者的小學(xué)數(shù)學(xué)教師,應(yīng)通過課題研發(fā)、專項(xiàng)培訓(xùn)、改革教育模式、與高校教師聯(lián)手等方式努力提升數(shù)學(xué)史素養(yǎng),不斷提升自身專業(yè)水平。
作者:李星云 單位:南京師范大學(xué)小學(xué)教育研究所
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關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)教學(xué)論;數(shù)學(xué)史;教學(xué)
“數(shù)學(xué)教學(xué)論”是高等師范院校數(shù)學(xué)教育專業(yè)的一門重要必修課。在“數(shù)學(xué)教學(xué)論”教學(xué)過程中,如何有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的積極性,使教學(xué)的內(nèi)容、方式和方法貼近基礎(chǔ)數(shù)學(xué)教學(xué)改革,歷來是數(shù)學(xué)教育研究的熱點(diǎn)問題。從目前基礎(chǔ)數(shù)學(xué)教育改革的趨勢來看,重視科學(xué)精神和人文精神的塑造已成為基礎(chǔ)數(shù)學(xué)教育改革的方向。數(shù)學(xué)發(fā)展史中積淀的深厚傳統(tǒng)文化和豐富數(shù)學(xué)思想方法是深化數(shù)學(xué)課堂教學(xué)改革的重要方面,“數(shù)學(xué)教學(xué)論”課程要充分反映基礎(chǔ)數(shù)學(xué)教育改革的現(xiàn)實(shí),其有效途徑之一是在教學(xué)中加強(qiáng)與數(shù)學(xué)史相關(guān)內(nèi)容的結(jié)合,廣泛吸收國際國內(nèi)數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育結(jié)合(簡稱HPM)研究的最新成果,恰當(dāng)運(yùn)用數(shù)學(xué)史案例來充分展示數(shù)學(xué)知識(shí)思維過程和方法,提高學(xué)生有效將數(shù)學(xué)知識(shí)的科學(xué)形態(tài)轉(zhuǎn)化為教育形態(tài)的能力。因此,在“數(shù)學(xué)教學(xué)論”教學(xué)中,恰當(dāng)運(yùn)用數(shù)學(xué)史料進(jìn)行教學(xué)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義與實(shí)踐價(jià)值。本文就數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)命題和數(shù)學(xué)人文等教學(xué)與數(shù)學(xué)史結(jié)合的理論與實(shí)踐進(jìn)行探討。
一、揭示數(shù)學(xué)概念認(rèn)知過程與歷史發(fā)展過程的相似性,使學(xué)生把握概念教學(xué)的心理特征。
概念教學(xué)是“數(shù)學(xué)教學(xué)論”研究的重要內(nèi)容。心理學(xué)研究表明,學(xué)生獲得概念的方式主要是概念形成或概念同化。由于中學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)處于發(fā)展過程之中,數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的數(shù)學(xué)知識(shí)相對(duì)簡單而具體,在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí),作為固著點(diǎn)的已有知識(shí)往往很少或者不具備,這時(shí)只能借助生活經(jīng)驗(yàn)及日常概念接納概念,采取概念形成方式來學(xué)習(xí)。我們知道,每一數(shù)學(xué)概念在形成發(fā)展過程中都充滿了直觀的方法和大量辨證的思維,深刻揭示了某一類客觀對(duì)象或事物的共同本質(zhì)和特征,是人們從感性到理性認(rèn)識(shí)事物的真實(shí)寫照,給學(xué)生用概念形成方式接納概念提供了豐富的資源,概念教學(xué)中運(yùn)用數(shù)學(xué)史上概念發(fā)展的案例,既可以順應(yīng)人類知識(shí)的形成過程又能適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。高師學(xué)生在開始接觸概念教學(xué)時(shí),由于對(duì)概念教學(xué)知之甚少,對(duì)概念的來龍去脈難以理清。因此在“數(shù)學(xué)教學(xué)論”關(guān)于概念教學(xué)研究中首先要讓學(xué)生認(rèn)知數(shù)學(xué)概念的歷史發(fā)生原理,即通過一些概念的歷史形成使學(xué)生認(rèn)識(shí)到,個(gè)體對(duì)數(shù)學(xué)概念的認(rèn)知發(fā)展過程與該概念的歷史發(fā)展過程相似的規(guī)律。譬如說,學(xué)習(xí)代數(shù)的主要障礙在于理解和使用數(shù)學(xué)符號(hào)的意義,而數(shù)學(xué)符號(hào)緩慢的演變過程又告訴我們,數(shù)學(xué)符號(hào)的形成過程與人們的認(rèn)知過程是相似的。因此,代數(shù)課程在有關(guān)數(shù)學(xué)符號(hào)的教學(xué)環(huán)節(jié)上應(yīng)著重解析數(shù)學(xué)符號(hào)的歷史發(fā)展過程。再如,J.M.Keiser在對(duì)六年級(jí)學(xué)生對(duì)角概念的理解與角概念的歷史對(duì)比研究中,得到了“學(xué)生對(duì)角概念的理解與角概念的歷史是相似的”結(jié)論。從歷史上看,古希臘人從兩邊之間的關(guān)系、質(zhì)(形狀和特征)和量(角的大小)三方面之一來定義角,但無論哪一種定義都未能完善地刻畫這個(gè)概念。J.M. Keiser通過對(duì)兩個(gè)六年級(jí)班級(jí)幾何(教材內(nèi)容為“形狀與圖案”)課堂的觀察,發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)角的理解也分成3種情形:(1)強(qiáng)調(diào)“質(zhì)”的方面:一些學(xué)生認(rèn)為,隨著正多邊形邊數(shù)的增加,“角”越來越??;即形狀越“尖”的“角”越小(2)強(qiáng)調(diào)“量”的方面:一些學(xué)生認(rèn)為,邊越長或者邊所界區(qū)域越大,角越大:(3)強(qiáng)調(diào)“關(guān)系”方面:一些學(xué)生認(rèn)為角是將一條邊(終邊)旋轉(zhuǎn)后與始邊之間的一種“關(guān)系”。又如F.Cajori根據(jù)負(fù)數(shù)的歷史得出結(jié)論:“在教代數(shù)的時(shí)候,給出負(fù)數(shù)的圖形是十分重要的。如果我們不用線段、溫度等來說明負(fù)數(shù),那么現(xiàn)在的中學(xué)生就會(huì)與早期的代數(shù)學(xué)家一樣認(rèn)為他們是荒謬的東西”;J.P.Ponte通過對(duì)函數(shù)歷史的考察獲得啟示:在中學(xué)階段,將函數(shù)概念定義為數(shù)集之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是合適的;在中學(xué)數(shù)學(xué)中必須強(qiáng)調(diào)具有函數(shù)式的例子,將函數(shù)等同于解析式,不應(yīng)被看作是一個(gè)大錯(cuò)誤!在引入數(shù)學(xué)概念時(shí)以恰當(dāng)?shù)姆绞浇榻B其發(fā)展歷史,有助于中學(xué)生從整體上把握數(shù)學(xué)概念的發(fā)展脈絡(luò),認(rèn)識(shí)到概念演變修正過程與個(gè)體認(rèn)知過程的相似性,對(duì)數(shù)學(xué)概念形成完整、恰當(dāng)?shù)恼J(rèn)識(shí),領(lǐng)悟數(shù)學(xué)思想的本質(zhì)。并在領(lǐng)略數(shù)學(xué)家們?yōu)楦拍畹娜照槌墒焖冻龅钠D辛與努力,以及所經(jīng)受的困難與挫折的過程中體驗(yàn)人性化的數(shù)學(xué)。還有引入“對(duì)數(shù)”概念時(shí)可介紹J.Napier發(fā)明“對(duì)數(shù)”的動(dòng)人歷史,使對(duì)數(shù)成為富有人性化的、而非枯燥無味的概念。因此,“數(shù)學(xué)教學(xué)論”關(guān)于概念教學(xué)的研究讓學(xué)生從歷史的角度深入認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)概念的形成與發(fā)展的心理過程,將有助于今后在教學(xué)中針對(duì)中學(xué)生認(rèn)知的心理特點(diǎn)設(shè)計(jì)最佳教學(xué)方案,提高概念教學(xué)的質(zhì)量和效益。
二、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行基于數(shù)學(xué)史的數(shù)學(xué)命題、公式等數(shù)學(xué)結(jié)論教學(xué)案例設(shè)計(jì),學(xué)會(huì)在教學(xué)中通過展示數(shù)學(xué)知識(shí)的
歷史原創(chuàng)暴露數(shù)學(xué)思維過程的方法教學(xué)。
從某種意義上來說,數(shù)學(xué)理論的研究過程就是數(shù)學(xué)命題的證明(或證偽)以及以適當(dāng)?shù)姆绞綄⑦@些被證明的命題組織成理論體系。從數(shù)學(xué)活動(dòng)角度來說,這種過程一般是需要多次反復(fù)的,要經(jīng)歷一個(gè)不斷抽象、層層深人的過程。因此,數(shù)學(xué)教學(xué)既要教“結(jié)論”,更要教“過程”。既要重視數(shù)學(xué)內(nèi)容的形式化,又要重視數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)過程的經(jīng)驗(yàn)性。而現(xiàn)行中學(xué)數(shù)學(xué)教材中許多內(nèi)容都簡化了概念和定理的提出過程,省略了發(fā)展、探索的過程,而這些概念、定理是如何被發(fā)現(xiàn)的,解決問題的方法又是如何構(gòu)想的,對(duì)中學(xué)生來說有一種說不出來的神秘感和疑惑感.所以在數(shù)學(xué)教學(xué)論的教學(xué)中必須教育學(xué)生在未來的教學(xué)中應(yīng)精心設(shè)計(jì)、模擬知識(shí)形成的原始思維,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情景,交給學(xué)生發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造的方法.
數(shù)學(xué)歷史上定理的發(fā)現(xiàn)探索過程可以啟迪學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方法,將邏輯推理還原為合情推理,將邏輯演繹追溯到歸納演繹;可以激勵(lì)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)規(guī)律,總結(jié)定理,從而極大地滿足學(xué)生發(fā)現(xiàn)與發(fā)明的成就感,傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教材中缺少對(duì)數(shù)學(xué)定理形成過程的闡述與剖析,呈現(xiàn)的是一些完美的結(jié)論和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐谱C過程,這將直接導(dǎo)致學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)失去主動(dòng)性與創(chuàng)造性。因此,在數(shù)學(xué)教學(xué)論關(guān)于定理、公式、法則等內(nèi)容的教學(xué)中,應(yīng)適當(dāng)介紹其歷史上的發(fā)現(xiàn)探索歷程及不同的證明方法,使學(xué)生學(xué)會(huì)在今后的教學(xué)中將數(shù)學(xué)家們發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)結(jié)論的歷史過程變成學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的過程,從而激發(fā)中學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性與創(chuàng)造性。譬如;從古希臘數(shù)學(xué)家阿基米德使用“平衡法”推導(dǎo)球體積公式與我國古代數(shù)學(xué)家劉徽和祖沖之父子得到球體積的過程;歐拉解決哥尼斯堡七橋問題思路;牛頓、萊布尼茲等人發(fā)明微積分的過程的介紹中,都可以將數(shù)學(xué)家創(chuàng)造數(shù)學(xué)真理的思維過程活生生的展現(xiàn)在中學(xué)生面前,改變那種從公式到公式、從定理到定理的教學(xué)程式。還有古希臘、中國、印度、歐洲數(shù)學(xué)家等中外數(shù)學(xué)家在勾股定理的發(fā)現(xiàn)與證明中的幾百種證明方法都深刻反映了數(shù)學(xué)結(jié)論發(fā)現(xiàn)的火熱過程,充分暴露了數(shù)學(xué)家們發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)結(jié)論的思維過程。在“數(shù)學(xué)教學(xué)論”的教學(xué)中教給學(xué)生恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)基于數(shù)學(xué)史的教學(xué)案例,將案例程式化為實(shí)驗(yàn)、操作、發(fā)現(xiàn)結(jié)論等過程不僅將現(xiàn)行教材中數(shù)學(xué)結(jié)論的冰冷美麗還原為火熱的思考,特別將數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)引入數(shù)學(xué)課堂,使中學(xué)生學(xué)生通過“猜想——實(shí)驗(yàn)——再猜想——再實(shí)驗(yàn)——得出正確的結(jié)論——證明”過程體驗(yàn),真正完成一個(gè)完整的知識(shí)建構(gòu)過程。將是數(shù)學(xué)教學(xué)論課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要目標(biāo)。
三、引導(dǎo)學(xué)生探討數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育結(jié)合的內(nèi)涵,認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)歷史問題培養(yǎng)中學(xué)生人文精神的重要作用。
“體現(xiàn)數(shù)學(xué)的文化價(jià)值”是高中數(shù)學(xué)新課程的一個(gè)基本理念,新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)“數(shù)學(xué)文化應(yīng)盡可能有機(jī)地結(jié)合高中數(shù)學(xué)課程內(nèi)容,選擇介紹一些對(duì)數(shù)學(xué)發(fā)展起重大作用的歷史事件和人物,反映數(shù)學(xué)在人類社會(huì)進(jìn)步、人類文明發(fā)展中的作用”?!皵?shù)學(xué)教學(xué)論”充分體現(xiàn)新課程的這一理念,對(duì)于高師學(xué)生在未來的教學(xué)中培養(yǎng)中學(xué)生用文化的視野來看數(shù)學(xué),用數(shù)學(xué)的眼光來看文化的意識(shí)或觀念有著深刻的意義。
數(shù)學(xué)是幾千年來全人類孜孜探索共同取得的寶貴財(cái)富,是各國數(shù)學(xué)家相互交流、學(xué)習(xí)、共同探索的智慧結(jié)晶.不同國度與民族的思維特點(diǎn)、價(jià)值觀念使數(shù)學(xué)呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn).因此“數(shù)學(xué)教學(xué)論”在結(jié)合數(shù)學(xué)史進(jìn)行數(shù)學(xué)人文教育中應(yīng)遵循時(shí)空多元原則,突破時(shí)空局限來選擇數(shù)學(xué)史內(nèi)容,力求反映不同時(shí)期、不同國度、不同民族和不同文化背景的數(shù)學(xué)歷史.譬如,中國古代數(shù)學(xué)長于計(jì)算與構(gòu)造,諸如“孫子定理”“百雞問題”“盈不足術(shù)”等內(nèi)容具有中華民族傳統(tǒng)文化特色且在國外有一定影響;古希臘數(shù)學(xué)長于演繹推理與論證,其公理化思想與方法在數(shù)學(xué)發(fā)展史上具有極其重要的地位與作用.選材時(shí)應(yīng)打破封閉格局,將中外數(shù)學(xué)歷史納人視野.旨在引導(dǎo)學(xué)生尊重、理解、分享、欣賞多元文化下的數(shù)學(xué),拓寬學(xué)生的視野,培養(yǎng)學(xué)生全方位的認(rèn)知能力、思考的彈性與開放的心靈.
“數(shù)學(xué)教學(xué)論”與數(shù)學(xué)史結(jié)合的教學(xué)中還應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到,配合數(shù)學(xué)內(nèi)容與要求所選取的數(shù)學(xué)史內(nèi)容應(yīng)既能被中學(xué)生理解,又能引起他們的興趣.深?yuàn)W難懂的數(shù)學(xué)史料自然達(dá)不到教育的目的,枯燥乏味的數(shù)學(xué)史料也同樣起不到教育的作用.所選史料的內(nèi)容與形式應(yīng)不拘一格、靈活多樣、題材典型、情節(jié)生動(dòng)、發(fā)展曲折、引人人勝.就內(nèi)容而言,可以是數(shù)學(xué)概念。數(shù)學(xué)符號(hào)、數(shù)學(xué)思想方法、歷史著名問題甚至理論體系的發(fā)展歷史;也可以是數(shù)學(xué)家的創(chuàng)新意識(shí)、獻(xiàn)身精神、奮斗歷程與獨(dú)特個(gè)性;就形式而論,除文字表述史料外,更應(yīng)突出圖形、圖表與圖象史料.如數(shù)學(xué)家(如 Archimedes、I.Newton、L.Euler、C.F.Gauss、祖沖之、華羅庚、陳省身、蘇步青、吳文俊等)的頭像、數(shù)學(xué)圖案(如勾股定理、L.Eler公式、C.F.Gauss復(fù)平面、黃金矩形、雪花曲線)、數(shù)學(xué)家的墓志銘(如 Diophantus的年齡問題)和墓碑圖案(如Archimedes的圓柱球、J.Bernoulli的對(duì)數(shù)螺線、C.F.Gauss墓前塑像座上的正十七邊形).旨在幫助中學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情,展現(xiàn)科學(xué)與人文精神。在數(shù)學(xué)問題配置與求解中可選擇歷史上不同時(shí)期、不同文化的一些著名數(shù)學(xué)問題,這此問題及其求解提供了相應(yīng)數(shù)學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)實(shí)背景,揭示了實(shí)質(zhì)性的數(shù)學(xué)思想方法,蘊(yùn)涵了數(shù)學(xué)家為之奮斗的曲折歷程與苦樂體驗(yàn),展現(xiàn)了廣闊而生動(dòng)的人文背景。譬如,可選擇幾何《原本》、《九章算術(shù)》等經(jīng)典名著中的問題;介紹我國趙爽、印度人、阿拉伯人和F.vieta在求方程
的根這一問題上的成就;在求解冪和問題時(shí)可介紹C.F.Causs的方法、源于S.Pythagoras的形數(shù)方法和楊輝的“垛積術(shù)”與“補(bǔ)差術(shù)”方法.在問題求解中應(yīng)側(cè)重對(duì)歷史上所用各種數(shù)學(xué)思想方法進(jìn)行比較分析,使學(xué)生了解不同文化背景中的數(shù)學(xué)思考方式,啟發(fā)其數(shù)學(xué)思維,提升其數(shù)學(xué)欣賞能力,在社會(huì)歷史文化與數(shù)學(xué)思維的雙重熏陶下,獲得數(shù)學(xué)認(rèn)知活動(dòng)的文化意義,在數(shù)學(xué)教育中實(shí)踐多元文化關(guān)懷的理想。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)史 中學(xué)數(shù)學(xué)教育
引言
伴隨著信息時(shí)代的到來,數(shù)學(xué)知識(shí)更加廣泛和自覺地滲透到科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中,數(shù)學(xué)開始更加緊密地和其他學(xué)科聯(lián)系起來,成了一種指導(dǎo)人們的“現(xiàn)實(shí)文化”。英國數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家懷特海德(Whitehead)曾經(jīng)說:“數(shù)學(xué)是對(duì)于客觀世界的量化模式的建構(gòu)與研究?!边@是對(duì)當(dāng)今數(shù)學(xué)的特征的總結(jié)??梢姡?dāng)今世界要有所作為數(shù)學(xué)知識(shí)必不可少,中學(xué)數(shù)學(xué)又由其基礎(chǔ)性,更是非學(xué)好不可,專業(yè)知識(shí)與歷史知識(shí)總是互為補(bǔ)充的。就是說,不僅研究、學(xué)習(xí)歷史需要具備一定的專業(yè)知識(shí),數(shù)學(xué)史是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)的工具;而且學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)也同樣需要用歷史知識(shí)幫助分析和思考。《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:“數(shù)學(xué)課程應(yīng)當(dāng)反映數(shù)學(xué)的歷史應(yīng)用和發(fā)展趨勢?!币虼?,讓學(xué)生了解數(shù)學(xué)課程的發(fā)展歷史是促進(jìn)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的必要途徑。利用數(shù)學(xué)史不但可以加深學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)本質(zhì)的了解,同時(shí)還可以在很大程度上拓展學(xué)生的視野。
一、數(shù)學(xué)史能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣
新課標(biāo)提出教師除了傳授知識(shí)以外,還應(yīng)該把情感、態(tài)度的培養(yǎng)作為教學(xué)中一項(xiàng)重要工作,只有這樣,學(xué)生才會(huì)對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚興趣,而興趣在學(xué)習(xí)中所起的作用是眾所周知的。“知之者不如好之者”,教師要努力培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的興趣,至少不要使學(xué)生厭惡數(shù)學(xué)。美國心理學(xué)家布魯納認(rèn)為,使學(xué)生處于被動(dòng)接受狀態(tài)會(huì)壓抑學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,主張?jiān)诮處熅囊龑?dǎo)下,教學(xué)方法應(yīng)該多種多樣,以使學(xué)生逐漸產(chǎn)生對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。可以說一個(gè)教師教學(xué)成功的關(guān)鍵就在于是否能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)該學(xué)科的興趣并使其能長久地保持下去。在實(shí)際教學(xué)中一般應(yīng)注意下列事項(xiàng):
(1)注意每堂課的開始,每節(jié)、每章及整個(gè)課程的開始,使學(xué)生有興趣,能吸引其注意力,好的開始是成功的一半。
(2)針對(duì)青少年心理,可以采用故事方式,語言要生動(dòng),富于啟發(fā)性,使學(xué)生常有新鮮感。了解數(shù)學(xué)史,能增長見識(shí),開拓視野,產(chǎn)生對(duì)數(shù)學(xué)的好奇心,增強(qiáng)對(duì)數(shù)學(xué)的興趣。華羅庚、陳景潤都是非常出色的數(shù)學(xué)家,華羅庚促進(jìn)了奧林匹克數(shù)學(xué)的發(fā)展,陳景潤與歌德巴赫猜想的故事為中國人贏得了驕傲。牛頓由蘋果自然落地而發(fā)現(xiàn)、提出了萬有引力,在力學(xué)研究史上是一次很了不起的發(fā)展;愛迪生不畏困難,對(duì)科學(xué)執(zhí)著追求,才博得了“發(fā)明大王”的稱號(hào)。又如,高斯7歲那年上學(xué)了。頭兩年沒有什么特殊的事情。1787年高斯10歲,他進(jìn)入了學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的班次,這是一個(gè)首次創(chuàng)辦的班,孩子們?cè)谶@之前都沒有聽說過算術(shù)這么一門課程。數(shù)學(xué)教師是布特納(Buttner),他對(duì)高斯的成長起了很大的作用。在全世界廣為流傳的一則故事說,高斯10歲時(shí)算出布特納給學(xué)生們出的將1到100的所有整數(shù)加起來的算術(shù)題,布特納剛敘述完題目,高斯就算出了正確答案。不過,這很可能是一個(gè)不真實(shí)故事。據(jù)對(duì)高斯素有研究的著名數(shù)學(xué)史家E.T.貝爾(E.T.Bell)考證,高斯10歲時(shí),布特納剛敘述完題目:81297+81495+81693+…+100899,高斯就算出了正確答案。貝爾根據(jù)高斯本人晚年的說法而敘述的史實(shí),應(yīng)該是比較可信的。而且,這更能反映高斯從小就注意把握更本質(zhì)的數(shù)學(xué)方法這一特點(diǎn)。聽了這些故事學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高漲,都會(huì)準(zhǔn)備著為科學(xué)的發(fā)展而努力讀書。
二、數(shù)學(xué)史能使學(xué)生對(duì)引入數(shù)學(xué)問題、概念、理論和方法的動(dòng)機(jī)與產(chǎn)生的后果有所了解
提到這一點(diǎn)我們不妨來看一下非歐幾何的發(fā)現(xiàn)過程。非歐幾何的開山祖師有三人:高斯、Lobatchevsky(羅巴切烏斯基,1793~1856)、Bolyai(波埃伊,1802~1860)。十八世紀(jì)時(shí),大部分人都認(rèn)為歐幾里得幾何是物質(zhì)空間中圖形性質(zhì)的正確理想化。特別是康德認(rèn)為關(guān)于空間的原理是先驗(yàn)綜合判斷,物質(zhì)世界必然是歐幾里得式的,歐幾里得幾何是唯一的、必然的、完美的。
既然是完美的,大家希望公理、公設(shè)簡單明白、直截了當(dāng)。其它的公理和公設(shè)都滿足了上面的這個(gè)條件,唯獨(dú)平行公設(shè)不夠簡明,像是一條定理。
歐幾里得的平行公設(shè)是:每當(dāng)一條直線與另外兩條直線相交,在它一側(cè)做成的兩個(gè)同側(cè)內(nèi)角的和小于兩直角時(shí),這另外兩條直線就在同側(cè)內(nèi)角和小于兩直角的那一側(cè)相交。即:過兩點(diǎn)有且只有一條直線與已知直線平行。
在《幾何原本》中,證明前28個(gè)命題并沒有用到這個(gè)公設(shè),這很自然引起人們考慮:這條里唆的公設(shè)是否可由其它的公理和公設(shè)推出,也就是說,平行公理可能是多余的。
之后的兩千多年,許許多多的人曾試圖證明這點(diǎn),有些人開始以為成功了,但是經(jīng)過仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn):所有的證明都使用了一些其它的假設(shè),而這些假設(shè)又可以從平行公設(shè)推出來,所以他們只不過得到一些和平行公設(shè)等價(jià)的命題罷了。
到了十八世紀(jì),有人開始想用反證法來證明,即假設(shè)平行公設(shè)不成立,企圖由此得出矛盾。他們得出了一些推論,比如“有兩條線在無窮遠(yuǎn)點(diǎn)處相交,而在交點(diǎn)處這兩條線有公垂線”等等。在他們看來,這些結(jié)論不合情理,因此不可能真實(shí)。但是這些推論的含義不清楚,也很難說是導(dǎo)出矛盾,所以不能說由此證明了平行公設(shè)。
從舊的歐幾里得幾何觀念到新幾何觀念的確立,需要在某種程度上解放思想。這主要是羅巴切夫斯基的開創(chuàng)性工作。要認(rèn)識(shí)到歐幾里得幾何不一定是物質(zhì)空間的幾何學(xué),歐幾里得幾何學(xué)只是許多可能的幾何學(xué)中的一種。而幾何學(xué)要從由直覺、經(jīng)驗(yàn)來檢驗(yàn)的空間科學(xué)要變成一門純粹數(shù)學(xué),也就是說,它的存在性只由無矛盾性來決定。應(yīng)該指出,非歐幾何為廣大數(shù)學(xué)界接受還是經(jīng)過幾番艱苦斗爭的。首先要證明第五公設(shè)的否定并不會(huì)導(dǎo)致矛盾,只有這樣才能說新幾何學(xué)成立,才能說明第五公設(shè)獨(dú)立于別的公理公設(shè),這是一個(gè)起碼的要求。
當(dāng)時(shí)證明的方法是證明“相對(duì)無矛盾性”。因?yàn)楫?dāng)時(shí)大家都承認(rèn)歐幾里得幾何學(xué)沒有矛盾,如果能把非歐幾何學(xué)用歐幾里得幾何學(xué)來解釋而且解釋得通,也就變得沒有矛盾。而這就要把非歐幾何中的點(diǎn)、直線、平面、角、平行等翻譯成歐幾里得幾何學(xué)中相應(yīng)的東西,公理和定理也可用相應(yīng)歐幾里得幾何學(xué)的公理和定理來解釋,這種解釋叫做非歐幾何學(xué)的歐氏模型。
對(duì)于羅巴切夫斯基幾何學(xué),最著名的歐氏模型有意大利數(shù)學(xué)家貝特拉米于1869年提出的常負(fù)曲率曲面模型,德國數(shù)學(xué)家克萊因于1871年提出的射影平面模型和彭加勒在1882年提出的用自守函數(shù)解釋的單位元圓內(nèi)部模型。這些模型的確證實(shí)了非歐幾何的相對(duì)無矛盾性,而且有的可以推廣到更一般非歐幾何,即黎曼創(chuàng)立的橢圓幾何學(xué),另外還可以推廣到高維空間上。
因此,從十九世紀(jì)六十年代末到八十年代初,大部分?jǐn)?shù)學(xué)家接受了非歐幾何學(xué)。盡管有的人還堅(jiān)持歐幾里得幾何學(xué)的獨(dú)特性,但是許多人明確指出非歐幾何學(xué)和歐氏幾何學(xué)平起平坐的時(shí)代已經(jīng)到來。當(dāng)然也有少數(shù)頑固派,如數(shù)理邏輯的締造者弗雷格,至死不肯承認(rèn)非歐幾何學(xué),不過這已無關(guān)大局了。
應(yīng)當(dāng)指出,Bolyai的父親是高斯大學(xué)的同學(xué),Bolyai沉溺于平行公理,最后與羅巴切夫斯基同時(shí)發(fā)展出了非歐幾何,并且在1832~1833年發(fā)表了研究結(jié)果,老Bolyai把兒子的成果寄給老同學(xué)高斯,想不到高斯卻回信道:“to praise it would mean to praise myself.(我無法夸贊他,因?yàn)榭滟澦偷扔诳洫?jiǎng)我自己。)”早在幾十年前,高斯就已經(jīng)得到了相同的結(jié)果,只是怕不能為世人所接受而沒有公布而已。
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非歐幾何學(xué)的創(chuàng)建對(duì)數(shù)學(xué)的震動(dòng)很大。數(shù)學(xué)家開始關(guān)心幾何學(xué)的基礎(chǔ)問題,從十九世紀(jì)八十年代起,幾何學(xué)的公理化成為大家關(guān)注的目標(biāo),并由此產(chǎn)生了希爾伯特的新公理化運(yùn)動(dòng)。
三、數(shù)學(xué)史對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)給出了一個(gè)整體框架,能使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)
數(shù)學(xué)是一個(gè)龐大的領(lǐng)域,在數(shù)學(xué)王國中旅游,數(shù)學(xué)史是一個(gè)最好的導(dǎo)游。就拿我們現(xiàn)在常用的數(shù)字符號(hào)系統(tǒng)――阿拉伯?dāng)?shù)系來說,它的全稱是印度-阿拉伯?dāng)?shù)系。之所以用印度和阿拉伯命名,是因?yàn)樗赡苁怯《热税l(fā)明的,又由阿拉伯人傳到西歐的。數(shù)系擴(kuò)充順序?yàn)椋?/p>
(自然數(shù)整數(shù)有理數(shù)無理數(shù))實(shí)數(shù)復(fù)數(shù)
數(shù)學(xué)史是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)的工具。人們要弄清數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)思想和方法的發(fā)展過程,增長對(duì)數(shù)學(xué)的通識(shí),建立數(shù)學(xué)的整體意識(shí),就必須運(yùn)用數(shù)學(xué)史作為補(bǔ)充和指導(dǎo)。特別是,現(xiàn)代數(shù)學(xué)的體系猶如一棵枝葉繁多的大樹,站在樹下,人無法分清楚其中一片樹葉到底屬于哪一個(gè)枝丫,而數(shù)學(xué)史就像是這棵大樹的脈絡(luò),它的作用就是指引方向的“路標(biāo)”,給人以啟迪和明鑒。
四、通過學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)史還可以端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度,使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)靈感的產(chǎn)生有所了解
柴可夫斯基說:“靈感是這樣一位客人,他不愛拜訪懶惰者?!膘`感作為創(chuàng)造過程中思維活動(dòng)的,產(chǎn)生于長期艱苦的腦力勞動(dòng)之后,是辛勤勞動(dòng)的結(jié)晶,是長期艱苦努力和創(chuàng)造性思維的結(jié)果。如四元數(shù)的創(chuàng)始人,三維數(shù)與高維數(shù)耗費(fèi)了他十年的時(shí)光。1843年10月16日,當(dāng)他同妻子沿著皇宮邊的護(hù)城河散步時(shí),突然有了靈感:把二維復(fù)數(shù)擴(kuò)展到四維而不是三維,并放棄了乘法交換律,四維數(shù)表示成z=a+ib+jc+kd,其中i =j =k =ijk=-1。再有笛卡爾發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)系;阿基米德是在大量計(jì)算和實(shí)驗(yàn)而不得其解之后,才受到“浴缸溢水”啟示;牛頓也是在冥思苦想和大量觀察的基礎(chǔ)上才被“蘋果落地”的現(xiàn)象啟發(fā)。所以靈感是在大量的創(chuàng)造性勞動(dòng)之后的一種思維能力的飛躍現(xiàn)象,也是人對(duì)某一問題的思考由量變到質(zhì)變轉(zhuǎn)化的結(jié)果。沒有大量的積累,就不可能有質(zhì)的轉(zhuǎn)變。我們平時(shí)所從事的各種各樣的思考活動(dòng)都是為靈感的出現(xiàn)積累能量。僅憑僥幸,是永遠(yuǎn)也得不到靈感光顧的。
以上是我對(duì)數(shù)學(xué)史在中學(xué)數(shù)學(xué)教育中的作用的一些看法。要充分發(fā)揮數(shù)學(xué)史的作用,還應(yīng)該在數(shù)學(xué)教學(xué)的過程過程中自覺滲透歷史發(fā)展的觀點(diǎn),使學(xué)生了解知識(shí)的發(fā)生、發(fā)展過程,看清知識(shí)成果中的思想和方法。另外,還應(yīng)該向?qū)W生推薦一些適合的數(shù)學(xué)史書籍供其閱讀,這樣不僅可以增強(qiáng)其對(duì)數(shù)學(xué)的興趣和理解,同時(shí)也可以通過數(shù)學(xué)家們的榜樣示范作用對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育。
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關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)史;初中數(shù)學(xué)教學(xué);整合;實(shí)踐探索
在初中數(shù)學(xué)教學(xué)過程中適當(dāng)?shù)拇┎逡恍?shù)學(xué)史的內(nèi)容能夠幫助學(xué)生深刻的理解問題,教師要根據(jù)數(shù)學(xué)內(nèi)容的設(shè)置做好課前準(zhǔn)備工作,明確教學(xué)目標(biāo),適當(dāng)?shù)耐卣箤?shí)踐教學(xué)活動(dòng),為學(xué)生營造一個(gè)動(dòng)手操作的機(jī)會(huì),從而提高學(xué)生的積極參與意識(shí),總結(jié)出適合自己的學(xué)習(xí)等式,為以后高難度的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)奠定了一定的基礎(chǔ)。
一、數(shù)學(xué)史對(duì)于初中數(shù)學(xué)的重要作用
為了更快的推動(dòng)教育事業(yè)的持續(xù)發(fā)展,我國更加注重素質(zhì)教育,以學(xué)生為主導(dǎo)進(jìn)行教學(xué)方案設(shè)計(jì)。初中數(shù)學(xué)教學(xué)的目的不僅強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)成績的提升,更加重視學(xué)生綜合技能水平的發(fā)展。因此,在新課程改革背景條件下,將數(shù)學(xué)史與初中數(shù)學(xué)內(nèi)容相互結(jié)合,對(duì)重難點(diǎn)問題進(jìn)行分析探索,能夠有效提升數(shù)學(xué)教學(xué)水平。比如說,在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)坐標(biāo)系相關(guān)內(nèi)容時(shí),就可以融入數(shù)學(xué)史中的知識(shí),講解一下直角坐標(biāo)系的由來和發(fā)展歷程,有利于拓展學(xué)生的想象思維,對(duì)于不同的數(shù)學(xué)專題模塊適當(dāng)?shù)募尤胍恍?shù)學(xué)史的內(nèi)容知識(shí),能夠拓展初中學(xué)習(xí)視野,激發(fā)初中生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的熱情和自信。通過數(shù)學(xué)史的滲透分析,為初中生學(xué)習(xí)營造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)氛圍,由于初中數(shù)學(xué)中的基本理論知識(shí)比較多,有的概念比較抽象,教師在理論知識(shí)講解中插入與理論知識(shí)相關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)史,能夠?qū)⑺械募?xì)節(jié)內(nèi)容貫通起來,達(dá)到舉一反三的效果。在數(shù)學(xué)史與初中數(shù)學(xué)整合實(shí)踐程序中,使得學(xué)生能夠從多種角度去理解題,培養(yǎng)他們養(yǎng)成實(shí)踐探索的綜合能力,對(duì)學(xué)生以后的成長和發(fā)展有著積極影響。
二、將數(shù)學(xué)史融入初中數(shù)學(xué)教學(xué)的具體整合探究策略
(一)提升教師隊(duì)伍的整體綜合素養(yǎng)。
教師要提前對(duì)數(shù)學(xué)史和初中數(shù)學(xué)中相互對(duì)應(yīng)的要點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行分析規(guī)劃,只有教師對(duì)數(shù)學(xué)史知識(shí)了解足夠透徹,才能正確引導(dǎo)學(xué)生。因此,提升教師隊(duì)伍的綜合素養(yǎng)是非常關(guān)鍵的,首先,要構(gòu)建一批專業(yè)技能較高的教師隊(duì)伍,定期做好課題研究整理工作,從而有利于數(shù)學(xué)史的深入傳播和融合。一方面,可以定期為教師開展相關(guān)培訓(xùn)和深造,并在培訓(xùn)結(jié)束后進(jìn)行效果考核;另一方面,可以組織教師進(jìn)行校外實(shí)踐走訪,吸取他校的成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行探索創(chuàng)新,并依照本校的實(shí)際情況進(jìn)行選擇性應(yīng)用,從而在重重聯(lián)合的條件下提升教學(xué)質(zhì)量。
(二)拓展數(shù)學(xué)史資料收集渠道,進(jìn)行輔助教學(xué)實(shí)踐。
我國的數(shù)學(xué)史專家十分注重?cái)?shù)學(xué)史資料的撰寫,編著了諸多數(shù)學(xué)史教材。此類資料分別以不同的角度編著,一些資料是依據(jù)年代的先后進(jìn)行編著,一些資料是依據(jù)學(xué)科的發(fā)展線索進(jìn)行編著,一些資料是依據(jù)各方內(nèi)容的綜合角度進(jìn)行編著的。大量的數(shù)學(xué)史資料為我們呈現(xiàn)了豐富的數(shù)學(xué)史精華,然而如何將此類數(shù)學(xué)史資料有效的融入數(shù)學(xué)教育,從而輔助教學(xué)實(shí)踐,則是當(dāng)前亟待解決的問題之一。例如,對(duì)于初中一年級(jí)學(xué)生而言,因其剛剛接觸到初中數(shù)學(xué)知識(shí),數(shù)學(xué)史資料的融入意在拓寬學(xué)生的視角、提升學(xué)生的科研素質(zhì)。因此,應(yīng)選擇數(shù)學(xué)史當(dāng)中的一些初等內(nèi)容,并配合專題性探究。如此,能夠?yàn)閷W(xué)生的深入學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)于初中三年級(jí)學(xué)生而言,因其已經(jīng)對(duì)初中數(shù)學(xué)知識(shí)具備了一定程度的了解,數(shù)學(xué)史資料的融入意在使學(xué)生借鑒、吸取數(shù)學(xué)專家的研究方法,從而為學(xué)生的數(shù)學(xué)實(shí)踐提供一些啟發(fā),達(dá)到學(xué)用融合的效果??傊?,將數(shù)學(xué)史融入初中數(shù)學(xué)教育的首要步驟是:立足初中數(shù)學(xué)教學(xué)的現(xiàn)實(shí)情況和學(xué)生的自身特征,以清晰的教學(xué)目標(biāo)為引導(dǎo),將數(shù)學(xué)史資料加以合理的選擇、加工和重構(gòu),使其能夠更加容易的被學(xué)生所接收,從而為教學(xué)實(shí)踐提供相應(yīng)的輔助功能。
(三)將數(shù)學(xué)史知識(shí)由淺入深進(jìn)行研究。
就數(shù)學(xué)領(lǐng)域的整體內(nèi)容來看,數(shù)學(xué)史是組成數(shù)學(xué)體系的元素之一,是前人進(jìn)行的數(shù)學(xué)研究。將數(shù)學(xué)史融入初中數(shù)學(xué)教育,即將同一理論的前人研究同現(xiàn)代研究加以對(duì)比,發(fā)現(xiàn)二者之間的不同點(diǎn),從而揭示數(shù)學(xué)發(fā)展的進(jìn)程變化,為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供引導(dǎo)作用。例如,就初中數(shù)學(xué)的函數(shù)內(nèi)容來說,為了使學(xué)生清晰的理解函數(shù)的基本內(nèi)涵,就要立足歷史角度進(jìn)行闡述。從古至今,函數(shù)概念的界定發(fā)生的不斷的改變和修訂。為學(xué)生講述函數(shù)概念的修訂過程,才能是學(xué)生真正了解函數(shù)的基本內(nèi)涵。對(duì)比現(xiàn)有函數(shù)概念和初始函數(shù)概念,二者在表述方式上存在顯著的不同。在進(jìn)行函數(shù)概念的闡述時(shí),應(yīng)從歷史角度出發(fā),置身于函數(shù)概念產(chǎn)生的初始狀態(tài),從而感悟當(dāng)時(shí)的背景和方法。并逐步向現(xiàn)有函數(shù)概念進(jìn)行過渡,利用恰當(dāng)?shù)谋扔骱唾N切的生活例子展現(xiàn)前沿研究理論,使學(xué)生觸及函數(shù)概念的最終研究成果。
三、結(jié)語
總之,數(shù)學(xué)史對(duì)于初中數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)是非常重要的,通過數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠?qū)?shù)學(xué)的發(fā)展歷程有更加深入的了解,增強(qiáng)他們對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,提高數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)效果。
參考文獻(xiàn):
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[2]劉帥,王婷婷,周仁元,張久軍,趙琪.數(shù)學(xué)史融入高等數(shù)學(xué)教學(xué)的實(shí)踐與探索[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究.
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【關(guān)鍵詞】 數(shù)學(xué)史;數(shù)學(xué)教學(xué);教學(xué)價(jià)值
一、數(shù)學(xué)啟迪發(fā)展功能
1. 數(shù)學(xué)史的啟迪作用
都說興趣是最好的老師,因此如何去激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,迫在眉睫. 我們教師可以結(jié)合教材,恰當(dāng)?shù)剡x插一些數(shù)學(xué)史,創(chuàng)造懸念,啟發(fā)學(xué)生,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣. 教師在講完全平方公式時(shí),不妨讓學(xué)生多了解一些關(guān)于它的知識(shí). 雖然教材上出現(xiàn)了“楊輝三角”,但是世界上最早發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用這一“三角”的人卻并不是楊輝,而是我國北宋時(shí)期的著名數(shù)學(xué)家賈憲. 賈憲最著名的數(shù)學(xué)成就,是他創(chuàng)制了一幅數(shù)字圖式,即“開方作法本源”. 在歐洲稱它為“帕斯卡三角”. 帕斯卡對(duì)它進(jìn)行了更進(jìn)一步的研究,建立了正整數(shù)次冪的二項(xiàng)式定理:(a + b)n = C■■ + C■■an-1b + C■■an-2b2 + … + C■■abn-1 + C■■bn,帕斯卡還把這一“三角”用于高階等差數(shù)列求和,并成功地應(yīng)用它解決了賭博過程中的賭金分配的難題――點(diǎn)數(shù)問題,以此成為概率論的創(chuàng)始人之一.
在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中融入數(shù)學(xué)史,不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,還能啟發(fā)學(xué)生思考.
2. 數(shù)學(xué)史的發(fā)展作用
教材的定理、公式、法則是數(shù)學(xué)家或數(shù)學(xué)教育家的發(fā)現(xiàn)結(jié)果,展現(xiàn)在學(xué)生面前的就是經(jīng)過千錘百煉的“完美無缺”的知識(shí)體系. 但這種完美的形式缺少了曲折復(fù)雜的探索探究過程. 結(jié)合數(shù)學(xué)史進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué),通過讓學(xué)生了解某一數(shù)學(xué)內(nèi)容的發(fā)展規(guī)律,從而學(xué)到作為知識(shí)活動(dòng)結(jié)果的知識(shí)結(jié)論,還能學(xué)到反映在認(rèn)識(shí)活動(dòng)過程中的研究方法,從而學(xué)到運(yùn)用知識(shí)和發(fā)展知識(shí)的方法.
例如我國數(shù)學(xué)家探索球體體積公式的邏輯思維特點(diǎn). 經(jīng)過幾代人的努力,到劉徽創(chuàng)“牟合方蓋”仍未解決球體體積計(jì)算公式. 祖沖之研究了《九章算術(shù)》中誤差很大的“開立圓術(shù)”和張衡、劉徽在這個(gè)問題上的嘗試. 他批評(píng)張衡“術(shù)不弗改”,同時(shí)又從劉徽的未竟之業(yè)中獲得啟發(fā). 祖沖之父子對(duì)球體體積的研究,沿用劉徽那套思想,抓住了關(guān)鍵的“牟合方蓋”的體積計(jì)算問題. 但在研究過程中改變了視角,他們實(shí)際著手處理的不是“牟合方蓋”本身,而且從一個(gè)正方體取出其內(nèi)切“牟合方蓋”的剩余部分(稱為“方蓋差”). 祖著力考察“方蓋差”的特點(diǎn),使問題終得解決. 祖比劉徽高明的地方在于吸取了劉徽的教訓(xùn),不去鉆那個(gè)“牟合方蓋”的牛角尖,而是研究“方蓋差”的體積,從而找到了解決問題的途徑,也正是這條途徑,才引導(dǎo)祖得出世界著名的“祖原理”.
由此可見,教學(xué)數(shù)學(xué)史,十分有助于學(xué)生探索和掌握數(shù)學(xué)發(fā)展的基本方法,發(fā)展和提高學(xué)生的智力因素.
二、 能力培養(yǎng)功能
1. 培養(yǎng)審美能力
數(shù)學(xué)確實(shí)是個(gè)最富有魅力的學(xué)科,它所蘊(yùn)含的美妙和奇趣,是其他任何學(xué)科都不能相比的. 盡管語文的優(yōu)美詞語能令人陶醉,歷史的悲壯故事能催人振奮. 然而,數(shù)學(xué)的邏輯力量卻可以使任何金剛大漢為之折服,數(shù)學(xué)的深感趣味能使任何年齡的人們?yōu)橹畠A倒!
在學(xué)習(xí)黃金分割時(shí),可以向?qū)W生介紹黃金分割在建筑上、繪畫及藝術(shù)造型上,乃至生活各方面的廣泛應(yīng)用. 建筑物的窗口,寬與高度的比一般為0.618;人們的膝蓋骨是大腿與小腿的黃金分割點(diǎn),人的肘關(guān)節(jié)是手臂的黃金分割點(diǎn),肚臍是人身高的黃金分割點(diǎn);當(dāng)氣溫為23攝氏度時(shí),人感到最舒服,此時(shí)23∶37(體溫) = 0.618;名畫的主題,大都畫在畫面的0.618處;弦樂器的聲碼放在琴弦的0.618處,會(huì)使聲音更甜美.
2. 激發(fā)創(chuàng)新能力
培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和創(chuàng)新能力的最好教材是將數(shù)學(xué)家們獲得重大發(fā)現(xiàn)的思想活動(dòng)的歷史記錄以及歷盡挫折的經(jīng)歷體驗(yàn)引入課堂,讓學(xué)生明白數(shù)學(xué)的發(fā)展并不是一帆風(fēng)順的,歷史上任何一項(xiàng)數(shù)學(xué)成果的取得都經(jīng)歷了重重曲折. 這樣,學(xué)生們?cè)陂_始時(shí)不能很好地理解新概念、新理論時(shí),就不會(huì)感到迷茫,相反,他們將備受鼓舞,繼續(xù)學(xué)下去.
3. 培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維能力
傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教材一般都是經(jīng)過了反復(fù)推敲的,語言精練簡潔. 學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)史可以使學(xué)生形成探索、研究的習(xí)慣,去發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)在一個(gè)問題從產(chǎn)生到解決的過程中,真正創(chuàng)造了些什么,哪些思想、方法代表著該內(nèi)容相對(duì)于以往內(nèi)容的實(shí)質(zhì)性進(jìn)步. 對(duì)這種創(chuàng)造過程的了解,可以使學(xué)生體會(huì)到一種活的、真正的數(shù)學(xué)思維過程,有利于學(xué)生對(duì)一些數(shù)學(xué)問題形成更深刻的認(rèn)識(shí),了解數(shù)學(xué)知識(shí)的現(xiàn)實(shí)來源和應(yīng)用,而不是單純地接受教師傳授的知識(shí),從而可以在這種不斷學(xué)習(xí)、不斷探索、不斷研究的過程中逐步形成正確的數(shù)學(xué)思維方式.
三、總結(jié)與建議
數(shù)學(xué)史的功能不盡相同,數(shù)學(xué)趣聞能激發(fā)學(xué)習(xí)積極性,提高學(xué)習(xí)效率;數(shù)學(xué)名題能開闊視野,訓(xùn)練思維;數(shù)學(xué)家成長的故事能激勵(lì)學(xué)生勇于克服困難,形成理性的人格;數(shù)學(xué)理論的形成過程能加深理解數(shù)學(xué);數(shù)學(xué)應(yīng)用能讓學(xué)生知道數(shù)學(xué)的巨大作用,堅(jiān)定學(xué)生要努力學(xué)好數(shù)學(xué)的決心. 教師在教學(xué)過程中應(yīng)該注意認(rèn)識(shí)到一些關(guān)鍵問題,如課堂教學(xué)是學(xué)生了解數(shù)學(xué)史知識(shí)的主要渠道,數(shù)學(xué)史內(nèi)容的選擇,時(shí)間觀念的改變,運(yùn)用數(shù)學(xué)史開展研究性學(xué)習(xí),開展豐富多彩的課外活動(dòng),同時(shí)應(yīng)該更多地通過設(shè)置問題和再創(chuàng)造的方式去激發(fā)學(xué)生興趣,重建數(shù)學(xué)概念,發(fā)揮數(shù)學(xué)史真正的作用.
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞 數(shù)學(xué)史 教育功能 創(chuàng)新思維 功能體現(xiàn)
中圖分類號(hào):G421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1 數(shù)學(xué)史的教育功能之一 ——提高學(xué)生們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣
興趣是最好的老師,有了興趣學(xué)生才會(huì)對(duì)數(shù)學(xué)冰冷的美麗產(chǎn)生出火熱的激情。然而,為了提高學(xué)生們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,不僅僅是鼓勵(lì)和題海戰(zhàn)術(shù)這么簡單,我們應(yīng)該采取引導(dǎo)與教育相結(jié)合的方式,青少年時(shí)期正是疑問多、想法多的階段,我們應(yīng)該抓住學(xué)生們的這一特點(diǎn),從解除疑問的角度來引導(dǎo)學(xué)生們接受和愛好數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)。讓學(xué)生們?cè)诹私鈹?shù)學(xué)史的基礎(chǔ)上,深刻記憶數(shù)學(xué)定義、定理的模型與應(yīng)用。
例如:數(shù)學(xué)老師在課堂上講授無理數(shù)的概念時(shí),若只是將無理數(shù)的概念硬性地傳授給學(xué)生,學(xué)生們似乎已經(jīng)記住了無理數(shù)的特征,也能夠正確判斷哪些數(shù)是無理數(shù),哪些數(shù)不是無理數(shù),然而,這只是課堂中的短暫記憶,無法給學(xué)生們留下深刻的印象,無法在學(xué)生們的腦子里留下長久的烙印。因此,我們可以從介紹無理數(shù)的歷史發(fā)展入手,將生動(dòng)的無理數(shù)來源的歷史背景講授給學(xué)生們,引起學(xué)生們學(xué)習(xí)無理數(shù)的興趣,加深對(duì)這一知識(shí)點(diǎn)的記憶。
2 數(shù)學(xué)史的教育功能之二——培養(yǎng)學(xué)生們的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)
數(shù)學(xué)的主要功能是應(yīng)用科學(xué),數(shù)學(xué)是一種工具,是所有學(xué)科中最具前瞻性和科學(xué)性的自然科學(xué),從數(shù)學(xué)知識(shí)的本身來看是十分枯燥乏味的,表面來看,學(xué)生們?cè)谡n堂中所接受的是已經(jīng)由大量科學(xué)家所發(fā)現(xiàn)和證明了的科學(xué)結(jié)晶,這些結(jié)果的產(chǎn)生是具有強(qiáng)大科學(xué)依據(jù)的,每一個(gè)結(jié)晶誕生的背后都有一個(gè)久遠(yuǎn)的歷史故事,它不僅驗(yàn)證了科學(xué)的可靠性,同時(shí)也說明了世界奧秘的可知性。二十一世紀(jì)的青少年是與新時(shí)代接軌的一代,在學(xué)習(xí)的過程中只是了解學(xué)科的表面是不夠的,我們要從數(shù)學(xué)史的教育抓起,深入探討數(shù)學(xué)學(xué)科的偉大,從根本上培養(yǎng)學(xué)生們的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí),加大學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的深度與廣度。
例如:我國古代名著 《孫子算經(jīng)》上有這樣一道題:今有雞兔同籠,從上面看有三十五頭,從下面看有九十四足,問籠子里雞有幾只?兔有幾只?這道題對(duì)學(xué)生來說是十分有趣的,既讓他們掌握了方程的基本思想,又讓他們感覺到學(xué)習(xí)的新知識(shí)的價(jià)值所在;
又例如:在《九章算術(shù)》中記載了一道有趣的數(shù)學(xué)題:有一個(gè)邊長為一丈的正方形水池,在池中央長著一根蘆葦,蘆葦露出水面1尺,若將蘆葦拉到池邊中點(diǎn)處,蘆葦?shù)捻敹饲『玫竭_(dá)水面。問水有多深?蘆葦有多長?這是一道作為《探索勾股定理》的習(xí)題,通過練習(xí),同學(xué)們可以在熟練應(yīng)用勾股定理的同時(shí),體會(huì)到勾股定理在實(shí)際問題中的應(yīng)用。
再例如:公元三世紀(jì)我國數(shù)學(xué)家趙爽證明了勾股定理的弦圖。老師在課堂上對(duì)于這種驗(yàn)證方法的介紹,可以通過數(shù)學(xué)知識(shí)重組再創(chuàng)造,分析當(dāng)年數(shù)學(xué)家趙爽的探索過程,使其證明思路逐漸展現(xiàn)在如今的課堂中,幫助學(xué)生們理解與掌握勾股定理的內(nèi)容與應(yīng)用。
從以上例子中可以看出,數(shù)學(xué)史的諸多命題歷史悠久,具有說服力和興趣性,我們?cè)诶脭?shù)學(xué)史知識(shí)講授數(shù)學(xué)課程的時(shí)候,既能夠?yàn)閷W(xué)生們介紹大量的數(shù)學(xué)歷史故事,讓學(xué)生們深入了解數(shù)學(xué)中各種定理、模型的來源,加深對(duì)其的記憶,又能夠擴(kuò)大學(xué)生們的知識(shí)面,讓學(xué)生們了解到數(shù)學(xué)(下轉(zhuǎn)第189頁)(上接第139頁)學(xué)科的科學(xué)性和前瞻性,從認(rèn)識(shí)歷史、認(rèn)識(shí)科學(xué)家、認(rèn)識(shí)世界的角度學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)是現(xiàn)如今加強(qiáng)學(xué)生們素質(zhì)教育的關(guān)鍵。
3 數(shù)學(xué)史的教育功能之三——提高學(xué)生們的數(shù)學(xué)素養(yǎng)
對(duì)于任何一門學(xué)科的學(xué)習(xí),都應(yīng)該擁有這門學(xué)科的學(xué)習(xí)精神,數(shù)學(xué)是一門體現(xiàn)人類文明發(fā)展史的學(xué)科,它融匯了人類智慧的結(jié)晶,在歷史悠久的中國,有著成千上萬的科學(xué)家前仆后繼,為數(shù)學(xué)學(xué)科的發(fā)展作出了卓越的貢獻(xiàn)。數(shù)學(xué)史作為數(shù)學(xué)學(xué)科中的一部分,是如今提高學(xué)生們的素質(zhì)、普及數(shù)學(xué)科學(xué)知識(shí)、增強(qiáng)個(gè)人科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵學(xué)科。老師應(yīng)該在傳授數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí),將數(shù)學(xué)的發(fā)展、科學(xué)家的成就、每一項(xiàng)成果的來之不易一并傳授給學(xué)生們,讓學(xué)生們認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)知識(shí)的可貴、數(shù)學(xué)知識(shí)的力量、數(shù)學(xué)知識(shí)的魅力。例如:在浙教版《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書-數(shù)學(xué)》的六冊(cè)書的閱讀材料中,介紹了法國的笛卡爾、費(fèi)馬;中國的楊輝;德國的盧道夫等不少歷史上的數(shù)學(xué)家及其重要成果。提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣,擴(kuò)大了學(xué)生們的知識(shí)面,從實(shí)際案例中啟發(fā)學(xué)生們學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)的重要性。從而提高了學(xué)生們的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。
4 數(shù)學(xué)史的教育功能之四——培養(yǎng)學(xué)生們對(duì)世界觀的正確認(rèn)知
從數(shù)學(xué)悠久的歷史來看,中國從古至今涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀的數(shù)學(xué)家,劉徽、祖沖之、祖咂、楊輝、秦九韶、李冶、朱世杰等,他們的數(shù)學(xué)成就流傳至今,為中國的科學(xué)事業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),為后代人對(duì)認(rèn)識(shí)世界、改造世界的觀念提供了強(qiáng)有力的科學(xué)依據(jù)。數(shù)學(xué)是一門自然科學(xué),是上千萬科學(xué)家智慧的結(jié)晶,是科學(xué)的真理體現(xiàn),是對(duì)大千世界正確的認(rèn)識(shí),它是客觀存在的科學(xué),是唯物主義的認(rèn)證。因此,作為數(shù)學(xué)教育工作者,有責(zé)任、有義務(wù)在傳授知識(shí)的同時(shí),培養(yǎng)學(xué)生們正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀,相信科學(xué),杜絕唯心主義,擺脫迷信思想,利用數(shù)學(xué)史的介紹勉勵(lì)學(xué)生們對(duì)科學(xué)文化知識(shí)的正確認(rèn)知,對(duì)世界觀的正確理解。
總之,數(shù)學(xué)史在數(shù)學(xué)教學(xué)中的滲透,從提高學(xué)生們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,培養(yǎng)學(xué)生們的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí),提高學(xué)生們的數(shù)學(xué)素養(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生們對(duì)世界觀的正確認(rèn)知這四個(gè)方面來看是十分重要的。將數(shù)學(xué)的抽象運(yùn)算方法融入到數(shù)學(xué)史的介紹當(dāng)中,開闊學(xué)生們的思路,增強(qiáng)學(xué)生們科學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的形成,是目前提高青少年素質(zhì)教育的關(guān)鍵。我們要加大力度完善數(shù)學(xué)教學(xué)的模式,增加數(shù)學(xué)史教學(xué)的課程安排,有效實(shí)施文化教育與素質(zhì)教育的適當(dāng)結(jié)合,從而提高數(shù)學(xué)教學(xué)的整體質(zhì)量。
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關(guān)鍵詞:五年制師范;數(shù)學(xué);文化教育;改革
一、改革背景
我國新一輪數(shù)學(xué)課程改革對(duì)數(shù)學(xué)文化給予了高度的重視,教育工作者們已經(jīng)意識(shí)到了數(shù)學(xué)文化的教育功能,開始注重對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)文化素養(yǎng)的培養(yǎng)。很多國家的數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中都體現(xiàn)了數(shù)學(xué)文化的教育理念,重視數(shù)學(xué)文化在數(shù)學(xué)教學(xué)中的作用已逐漸成為一種國際現(xiàn)象?!睹绹鴮W(xué)校數(shù)學(xué)課程與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(1989 年 3 月)在數(shù)學(xué)教育的四個(gè)“社會(huì)目標(biāo)”中,特別強(qiáng)調(diào)要使學(xué)生成為“具有良好的數(shù)學(xué)素養(yǎng)的勞動(dòng)者”;日本 1999 年頒布的學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)的總目標(biāo)中,有“提高數(shù)學(xué)的觀察和處理事物現(xiàn)象的能力,通過數(shù)學(xué)活動(dòng)培養(yǎng)創(chuàng)造性;使學(xué)生認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)思想、方法的益處;培養(yǎng)學(xué)生積極運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)思想和方法等的態(tài)度?!庇?1995 年的國家數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中,提出“培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)和應(yīng)用的正確觀念,提高數(shù)學(xué)應(yīng)用的能力與自信心?!毙录悠?2000 年提出“喜歡做數(shù)學(xué);欣賞數(shù)學(xué)的美和力量;對(duì)應(yīng)用數(shù)學(xué)有信心;有解決問題的毅力?!蔽覈?2003 年的普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中,也提出:“數(shù)學(xué)是人類文化的重要組成部分,數(shù)學(xué)素質(zhì)是公民所必須具備的一種基本素質(zhì)?!闭n程的基本理念之一是:體現(xiàn)數(shù)學(xué)的文化價(jià)值?!皵?shù)學(xué)課程應(yīng)適當(dāng)反映數(shù)學(xué)的歷史、應(yīng)用和發(fā)展趨勢,數(shù)學(xué)對(duì)推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的作用,數(shù)學(xué)的社會(huì)需求,社會(huì)發(fā)展對(duì)數(shù)學(xué)發(fā)展的推動(dòng)作用,數(shù)學(xué)科學(xué)的思想體系,數(shù)學(xué)的美學(xué)價(jià)值,數(shù)學(xué)家的創(chuàng)新精神。數(shù)學(xué)課程應(yīng)幫助學(xué)生了解數(shù)學(xué)在人類文明發(fā)展中的作用,逐步形成正確的數(shù)學(xué)觀?!庇纱丝梢姡澜绺鲊紡?qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)教育不僅是要使學(xué)生獲得數(shù)學(xué)知識(shí)與技能,更為重要的是要通過數(shù)學(xué)教育提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng),使他們能夠數(shù)學(xué)地思考。
二、數(shù)學(xué)文化的內(nèi)涵
隨著人們對(duì)數(shù)學(xué)文化認(rèn)識(shí)的不斷深入,數(shù)學(xué)文化的教育價(jià)值越來越受到數(shù)學(xué)教育工作者們的關(guān)注和重視。當(dāng)前,“數(shù)學(xué)不僅是一種知識(shí),更是一種文化,即數(shù)學(xué)文化”的觀點(diǎn)被越來越多的人認(rèn)同,數(shù)學(xué)作為一種文化現(xiàn)象,具有十分豐富的內(nèi)涵。不同的學(xué)者對(duì)“數(shù)學(xué)文化”有不同的定義,綜合起來有以下結(jié)論:通常所接觸到的一些數(shù)學(xué)科目都是數(shù)學(xué)知識(shí)的具體體現(xiàn),數(shù)學(xué)知識(shí)以及其中所蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)思想、觀點(diǎn)、方法可以理解為狹義的數(shù)學(xué)文化,而廣義的數(shù)學(xué)文化不僅包括數(shù)學(xué)知識(shí)以及數(shù)學(xué)思想、觀點(diǎn)、方法,還包括數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)史、數(shù)學(xué)美、數(shù)學(xué)教育、數(shù)學(xué)與其它文化的交融等等能體現(xiàn)數(shù)學(xué)人文精神的層面。因此,數(shù)學(xué)不僅僅是一門知識(shí),它更是一種獨(dú)特的文化,具有極其重要的文化價(jià)值。我通過對(duì)數(shù)學(xué)文化內(nèi)涵的學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì),深刻認(rèn)識(shí)到,五年制師范的數(shù)學(xué)教學(xué)要改革,五年制師范數(shù)學(xué)教育不應(yīng)只局限于知識(shí)的傳授這一種教育形式,而應(yīng)當(dāng)是一種包括知識(shí)在內(nèi)的文化教育,應(yīng)是在多角度的、多層次的、感性的、全景式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)中,在使學(xué)生獲得數(shù)學(xué)知識(shí)技能的同時(shí),養(yǎng)成數(shù)學(xué)式思維習(xí)慣,具備一定的數(shù)學(xué)品質(zhì),即包含有數(shù)學(xué)的思想、精神,數(shù)學(xué)家傳記、數(shù)學(xué)史、數(shù)學(xué)美學(xué)等數(shù)學(xué)的人文成分的數(shù)學(xué)文化教育。這種教育觀樹立的現(xiàn)實(shí)意義在于:它體現(xiàn)了五年制師范數(shù)學(xué)教育的人文素質(zhì)教育功能,符合五年制師范數(shù)學(xué)教育本身就是一種素質(zhì)教育的實(shí)際。
三、數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)滲透數(shù)學(xué)文化改革
(一)轉(zhuǎn)變教育觀念,推進(jìn)素質(zhì)教育
數(shù)學(xué)教育在本質(zhì)上是對(duì)數(shù)學(xué)文化的認(rèn)識(shí)與傳承,是一種素質(zhì)教育,實(shí)施素質(zhì)教育就要充分發(fā)揮數(shù)學(xué)文化教育的價(jià)值。目前,在切實(shí)貫徹“以必需、夠用為度”的原則下,五年制師范數(shù)學(xué)課程改革強(qiáng)調(diào)的是以實(shí)用主義的態(tài)度肢解知識(shí)體系,以招聘考試大綱的標(biāo)準(zhǔn)取舍教學(xué)內(nèi)容,這種改革本質(zhì)上是一種知識(shí)的改革,還是以知識(shí)的教育為本而非以人為本。五年制師范學(xué)校所招收的學(xué)生大多是女生,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差,她們大多只能被動(dòng)的接受教師所講的知識(shí),如果數(shù)學(xué)課上教師只講授數(shù)學(xué)知識(shí),她們接受起來有困難也不樂于接受,更談不上數(shù)學(xué)素質(zhì)的提高。因此,我們有必要把數(shù)學(xué)作為一門文化來傳授給學(xué)生,不僅使學(xué)生學(xué)到數(shù)學(xué)知識(shí),更使學(xué)生感悟到數(shù)學(xué)所蘊(yùn)含的人文精神,幫助學(xué)生提高人文素養(yǎng)。
(二)優(yōu)化課程體系,改革教學(xué)內(nèi)容
為了體現(xiàn)五年制師范數(shù)學(xué)課程的文化價(jià)值,應(yīng)對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行改革。首先,數(shù)學(xué)內(nèi)容的選取應(yīng)以反映未來社會(huì)對(duì)公民素質(zhì)所必須的數(shù)學(xué)思想方法為主線,來源于自然、生活、社會(huì)與科學(xué)的現(xiàn)象和實(shí)際問題,以與學(xué)生年齡特征相適應(yīng)的、結(jié)合日常生活的普遍文化的方式呈現(xiàn)數(shù)學(xué)內(nèi)容,不僅要反映數(shù)學(xué)自身內(nèi)在的知識(shí)價(jià)值,還要反映出數(shù)學(xué)作為方法、思想、思維、精神、語言、工具的文化價(jià)值,從而提高數(shù)學(xué)文化素養(yǎng)。其次,對(duì)教學(xué)內(nèi)容的安排要注意處理好與初等數(shù)學(xué)教學(xué)的銜接,使學(xué)生在新的、更高的層次上理解數(shù)學(xué)的思想和方法,適時(shí)地向?qū)W生介紹一些相關(guān)的歷史背景和有趣的應(yīng)用例子,以增加課程的趣味性。不僅要體現(xiàn)出數(shù)學(xué)自身內(nèi)在的知識(shí)價(jià)值,還要體現(xiàn)出數(shù)學(xué)作為工具、語言、思維的文化價(jià)值,注重從實(shí)際生活中引出數(shù)學(xué)知識(shí),刪除那些與時(shí)展、社會(huì)需要相脫節(jié),與科學(xué)發(fā)展相背離的內(nèi)容。同時(shí),在教學(xué)中要注重?cái)?shù)學(xué)各分支內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合,適當(dāng)增加應(yīng)用實(shí)例的講解與練習(xí),以培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)思想和方法分析問題、解決問題的能力,使學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中學(xué)習(xí)和發(fā)展數(shù)學(xué)文化。
(三)轉(zhuǎn)變教師角色,實(shí)現(xiàn)文化傳播
從知識(shí)教育到文化教育,教師的角色將發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。首先,在知識(shí)教育中,教師只需精通課本,而在文化教育中,教師則應(yīng)精通課本所包含的整個(gè)文化,包括數(shù)學(xué)的思想、精神,數(shù)學(xué)史,數(shù)學(xué)美等數(shù)學(xué)的人文成分。其次,在知識(shí)教育中,教師只需講清課本中的知識(shí),而在文化教育中,教師還需積極創(chuàng)設(shè)一種極富文化內(nèi)涵、充滿文化精神的情景,讓學(xué)生在探索學(xué)習(xí)過程中去體會(huì)、感悟數(shù)學(xué)家如何創(chuàng)造數(shù)學(xué)及數(shù)學(xué)對(duì)自身及人類社會(huì)發(fā)展的意義,使學(xué)生在充滿人文氣息的數(shù)學(xué)文化氛圍中體驗(yàn)到探索與創(chuàng)新的樂趣。
(四)注重教學(xué)形式,呈現(xiàn)多樣化
五年制師范生的數(shù)學(xué)知識(shí)覆蓋面窄且層次低,教師在教學(xué)時(shí)本應(yīng)拓寬數(shù)學(xué)知識(shí)講解范圍,與此同時(shí),學(xué)生應(yīng)在課余時(shí)間多讀一些相關(guān)書籍。但由于學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)沒有興趣,對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)及方法掌握還很欠缺,更無從談起挖掘數(shù)學(xué)文化素養(yǎng)。針對(duì)這種現(xiàn)狀,我們考慮從教學(xué)形式多樣化方面來改革。
(五)改變教學(xué)方式,實(shí)現(xiàn)融入教學(xué)
“融入教學(xué)”強(qiáng)調(diào)的是數(shù)學(xué)文化教育與數(shù)學(xué)課堂教學(xué)內(nèi)在要求的有機(jī)結(jié)合,而不提倡在已有的數(shù)學(xué)課程之外單獨(dú)開設(shè)數(shù)學(xué)文化課程作為外加的補(bǔ)丁添加到原有的數(shù)學(xué)教學(xué)體系中去,即教師要充分挖掘若干知識(shí)點(diǎn)中的數(shù)學(xué)文化,并在教學(xué)環(huán)節(jié)中有意識(shí)地滲透數(shù)學(xué)的思想、精神、方法。這種“融入”是不露痕跡地對(duì)課堂教學(xué)起到畫龍點(diǎn)睛的作用,不僅增加了這門課程的趣味性,更重要的是使學(xué)生在潛移默化中受到數(shù)學(xué)文化的熏陶,從而達(dá)到提高文化素養(yǎng)的目的。但由于五年制師范數(shù)學(xué)教學(xué)受招聘考試的影響,平時(shí)教學(xué)上只重視數(shù)學(xué)知識(shí)的講授,將數(shù)學(xué)文化融入或滲透到課程中是極有限的。
(六)改革課程考評(píng),促進(jìn)學(xué)生發(fā)展
五年制師范學(xué)校的數(shù)學(xué)課程評(píng)價(jià)的主要目的不是為了選拔人才,而是為了評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和教師的教學(xué)效果。數(shù)學(xué)課程要充分體現(xiàn)數(shù)學(xué)文化,構(gòu)建一種現(xiàn)代化的數(shù)學(xué)文化課程,還有賴于數(shù)學(xué)課程評(píng)價(jià)方式的轉(zhuǎn)變。
總之,圍繞五年制師范教育人才培養(yǎng)目標(biāo),五年制師范數(shù)學(xué)教育的任務(wù)是不僅要給學(xué)生以有用的知識(shí),更重要的是通過這些知識(shí)載體,使學(xué)生了解數(shù)學(xué)的思想、方法和精神,學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)方式理性地思維、觀察和分析解決問題。為此,加強(qiáng)數(shù)學(xué)文化的滲透,更新教育理念,進(jìn)而帶動(dòng)教學(xué)形式的轉(zhuǎn)變是時(shí)代賦予我們的任務(wù),同時(shí)從學(xué)生的角度來講,也可以更好的貫徹“以人為本”的教育宗旨,更好的促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。
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