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将数学史融入数学教学,,提升数学课堂品位|数学史与数学教学的结合

时间:2019-01-10 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  “品位”常指物品质量、文艺作品所达到的水平。众所周知,数学课堂的品位最终取决于数学教师的专业素养,而数学史知识的广博程度,是衡量数学教师专业素养的重要指标。若一位数学教师不知道祖冲之、刘徽为何许人,对阿基米德、高斯、欧拉闻所未闻,对《几何原本》、《九章算术》不知为何物,他的数学课就缺少了史料的丰实,仅仅强调数学的技能和逻辑推理,则很难上出真正有品位的数学课。数学史的引入可以大大增加数学的人文精神和文化品位,使学生开阔视野,启发思维,从而激发学生学习数学的兴趣和热情。研究数学史在中学数学教学中的地位和价值,充分发挥数学史在进行素质教育方面的重要作用,特别是在培养学生的人文精神、数学观念、数学能力、数学整体意识方面有着现实的探索研究价值。以下结合笔者的教学实践,谈些看法,以期抛砖引玉。
  一 在新知识引入时渗透数学史料,再现数学知识发生发展的原貌
  《新课程标准》指出:“数学是人类的一种文化,它的内容、思想、方法和语言是现代文明的重要组成部分。”数学教育应该把数学知识和人文知识的教育,同人文精神培养融为一体,体现数学的文化价值。在新章节开始阶段,适当介绍本章内容发生、发展的历史,可以让学生了解到数学的每次重大发展都是社会发展的需求。反过来,数学的发展又会推动社会的发展。帮助学生了解数学的思想体系、数学家的创新精神,了解数学在人类文明发展中的作用,逐步形成正确的数学观。同时唤醒学生的求知欲,激发其学习热情。
  如函数概念的发展经历了漫长岁月,凝聚了无数数学家的智慧和心血。现在公认的函数概念定义是由德国数学家莱布尼茨给出的。1673年,他在一篇手稿里首先引入函数一词,并用它表示曲线上点的横坐标、纵坐标、切线的长度、垂线的长度等,莱布尼茨是把函数看做一个随着曲线上的点的变化而运动的几何量,这个定义与现代函数定义相去甚远。1718年,瑞士数学家伯努利对函数概念进行了扩展,把由变数和常数所构成的式子叫做函数。1748年欧拉将可以解析表示的量称为函数。在函数发展史上还曾有两个有名的函数。
  前者可以画出函数图像,后者根本无法画出图像。当时人们把只有一个解析式的称为真函数,反之称为假函数,因此,当时人们认为它们俩还不是函数。直到19世纪末德国数学家康托的集合论诞生,映射引入后,它们俩的函数身份才得到确认,至此人们才真正把握函数概念的本质,并形成现在高中数学的函数概念。只有让学生了解函数概念的多次扩张的发展史,才能深刻地认识并掌握它。
  二 有意识地选用一些古代文言形式的数学定理与题目,以培养学生的兴趣,激发民族自豪感
  正如法国伟大的数学家庞加莱所说:“如果我们希望预知数学的未来,最合适的途径是研究这门科学的历史和现状。”中国古典数学的悠久历史与光辉成就,不仅是进行爱国主义教育,激发民族自豪感的生动教材,同时也是我们古为今用,建设数学大国的重要借鉴。因此,在课堂教学中适当选用一些古代文言形式的数学定理与题目,可以使学生更多地了解中国数学的历史成就,感受我国的传统文化,树立学好数学的信心,更好地为社会主义现代化建设服务。
  如在学习等差数列前n项和公式时,笔者选取了这样的例题:
  今有女子不善织布,逐日所织布以同数递减,初日织五尺,末一日织一尺,计织三十日,问共织几何?
  今有女子善织布,逐日所织布以同数递增,初日织五尺,计织三十日,共织九匹三丈,问日增几何?
  这是南北朝时《张丘建算经》里给出的两个等差数列问题。这两个问题的解决正是等差数列求和公式的应用及变形。在解决这两个问题后,笔者简单介绍了我国数列求和的概念起源:早在古书《周髀算经》里谈到“没日影”时,已出现了简单的等差数列,《九章算术》中的一些问题反映出当时已形成了数列求和的简单概念。到《张丘建算经》时已有与现在公式相当的算法。
  值得注意的是,民族自豪感的激发不能仅仅满足于看哪一项内容发现得比国外早,更重要的是,根据本民族的文化发展特点,加以发扬光大。20世纪70年代,吴文俊教授从研究中国古代算法中受启发,结合现代计算机技术进行思考,发展了世界领先的“数学定理机器证明”方法。这样古为今用,才能真正激发起民族自豪感。
  三 适当介绍数学家的生平,突出数学思想方法的发展,学习数学家追求真理刻苦钻研的精神
  日本数学教育家米山国藏指出:学生在初中、高中所接受的数学知识,出校门不到一两年,很快就忘了。然而,不管他们从事什么工作,唯有深深铭刻于头脑中的数学精神,数学的思维方法却随时随地发挥作用,使他们受益终生。对于高中数学课程中思想性较强的内容,适当介绍与该章内容有关的数学家的生平,可以让学生从另一侧面感悟其中的数学思想方法,数学家的故事作为数学文化的一种重要展示形式,对于培养学生学习数学的兴趣具有一定的作用。更重要的是,可以让高中学生学习、模仿数学家的思维方式以及在数学探索的道路上不畏艰难、勇于进取的精神。
  例如,在学习等差数列前n项和公式的推导时,笔者向学生介绍了高斯的故事。小学的时候,老师出了一道算术难题: 1+2+3…+100=?这可难为了初学算术的学生,但是高斯却在几秒钟后将答案解了出来。他利用算术级数(等差级数)的对称性,像求得一般算术级数和的过程一样,把数目一对对地凑在一起:1+100,2+99 …… 50+51,这样的组合有50组,答案很快求出是:101×50=5050。由于高斯在数学、天文学、大地测量学和物理学中的杰出成就,他被选为许多科学院和学术团体的成员。“数学之王”的称号是对他一生恰如其分的赞颂。由于事先已做好多媒体课件,所以上述内容花时间不多却能给学生以鼓舞。接着,笔者顺水推舟1+2+3+……+n=?之后又类比提出如何求一般等差数列的前n项和,经过学生之间的互相讨论和师生的共同探索,学生能顺利得到答案。回顾公式的获得过程,值得一提的是,高斯故事的引入,不但使学生们对高斯有了更多的了解,更重要的是激起了学生们探索知识的热情,使他们在课堂新知的获得上有了与数学家类似的思维历程。实际上,学生的数学学习过程同数学家的发现探索过程本质上是一致的,都是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程,只是程度不同而已。同时对知识发生过程的探索,使学生能感受与领悟类比、特殊到一般类比等数学思想,这些都将潜移默化地提高学生的数学素养。
  美国著名数学家和数学史家克莱因说过:“从历史角度讲解数学,是使人们理解数学内容和鉴赏数学魅力的最好方法之一。”笔者相信,只要对数学史料合理加工,在数学教学中适当、适时加以利用,让课堂既洋溢逻辑性的“数学味”和“智慧味”,又不失滋养心灵的“人文味”,就一定能让数学课堂成为有“品位”的数学课堂!
  参考文献
  [1]严士健、张奠宙、王尚志.普通高中数学课程标准解读[M].南京:江苏教育出版社,2004
  [2]朱家生.数学史[M].北京:高等教育出版社,2004
  [3]〔美〕克莱因著.西方文化中的数学(张祖贵译)[M].上海:复旦大学出版社,2006
  [4]马玉斌、张维忠.对数学教学中渗透数学史策略的实践探索[J].中学数学教学参考,2008
  〔责任编辑:高照〕

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