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1、在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)史的教育劉峰摘要:數(shù)學(xué)史在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的作用是非常重要的。教師在教學(xué)過程中融入數(shù)學(xué)史的內(nèi)容,可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)、形成正確的數(shù)學(xué)觀;有利于培養(yǎng)學(xué)生正確的數(shù)學(xué)思維方式;有利于開闊學(xué)生視野,培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)學(xué)的興趣。傳授數(shù)學(xué)史的一些知識(shí)也為德育教育提供了舞臺(tái)。為了提高教學(xué)質(zhì)量,加深學(xué)生對數(shù)學(xué)理論的認(rèn)識(shí)。本文從歷史和人文等角度分析了數(shù)學(xué)史在這方面的作用。通過數(shù)學(xué)名人軼事、千古名題激發(fā)學(xué)生求知欲。有助于學(xué)生更全面、深入地理解數(shù)學(xué)知識(shí)。關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)史 數(shù)學(xué)興趣 知識(shí)框架 教育功能1 數(shù)學(xué)史融入中學(xué)教學(xué)的提出1.1 數(shù)學(xué)史融入教學(xué)的背景數(shù)學(xué)是人類最久遠(yuǎn)的知識(shí)領(lǐng)域之一。從結(jié)繩記數(shù)到電子
2、計(jì)算機(jī)的發(fā)明;從量地測天到抽象嚴(yán)密的公理化體系的建立,五千余年的數(shù)學(xué)歷史長河中,重大數(shù)學(xué)思想方法的誕生與發(fā)展是數(shù)學(xué)史中最具魅力的題材?!皵?shù)學(xué)史研究數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)思想的起源與發(fā)展,及其與社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)和一般文化的聯(lián)系”。丹皮爾(WCDampier)曾經(jīng)說過:“再?zèng)]有什么故事能比科學(xué)思想發(fā)展的故事更有魅力了?!逼胀ǜ咧袛?shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))全面規(guī)劃了新時(shí)期高中數(shù)學(xué)的課程框架,明確提出:高中數(shù)學(xué)課程對于認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)與自然、數(shù)學(xué)與人類社會(huì)的關(guān)系,認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)的科學(xué)價(jià)值、文化價(jià)值,提高提出問題、分析問題和解決問題的能力,形成理性思維,發(fā)展智力和創(chuàng)新意識(shí)具有基礎(chǔ)性的作用。那么,高中數(shù)學(xué)的課堂教學(xué)如何適應(yīng)這
3、些新的要求,使得學(xué)生能夠更充分地認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)的科學(xué)價(jià)值以及人文價(jià)值呢?法國數(shù)學(xué)家龐加萊(HPoincare)曾經(jīng)提出,數(shù)學(xué)課程內(nèi)容應(yīng)按照數(shù)學(xué)史內(nèi)容的發(fā)展順序展現(xiàn)給讀者。我國著名的數(shù)學(xué)家徐利治也認(rèn)為,數(shù)學(xué)哲學(xué)、數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育的結(jié)合是教育改革的一個(gè)重要方向。數(shù)學(xué)教育家華東師范大學(xué)張奠宇教授也積極倡導(dǎo),讓數(shù)學(xué)史成為數(shù)學(xué)教育的有機(jī)部分。既然數(shù)學(xué)史走進(jìn)中學(xué)數(shù)學(xué)課堂已經(jīng)成為一種共識(shí),那么,數(shù)學(xué)史又應(yīng)該以怎樣的面貌出現(xiàn)在數(shù)學(xué)課堂之上,成為教學(xué)的一個(gè)有機(jī)成分呢?1.2 數(shù)學(xué)史對數(shù)學(xué)教育的意義普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))提出,高中數(shù)學(xué)課程目標(biāo)應(yīng)該使得學(xué)生“了解概念、結(jié)論等產(chǎn)生的背景、應(yīng)用,體會(huì)其中所蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)思
4、想和方法,以及它們在后續(xù)學(xué)習(xí)中的作用。通過不同形式的自主學(xué)習(xí)、探究活動(dòng),體驗(yàn)數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的歷程;具有一定的數(shù)學(xué)視野,逐步認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)的科學(xué)價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值和文化價(jià)值,形成批判性的思維習(xí)慣,崇尚數(shù)學(xué)的理性精神,體會(huì)數(shù)學(xué)的美學(xué)意義,從而進(jìn)一步樹立辨證唯物主義和歷史唯物主義世界觀?!倍@些課程目標(biāo)的達(dá)成單純地依靠數(shù)學(xué)知識(shí)的傳授學(xué)習(xí)及數(shù)學(xué)技巧的機(jī)械訓(xùn)練幾乎難以實(shí)現(xiàn),在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中,如果能穿插些相關(guān)的數(shù)學(xué)史,有證據(jù)表明,這對上述數(shù)學(xué)課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有積極的影響作用。全面性數(shù)學(xué)課程目標(biāo)的達(dá)成離不開數(shù)學(xué)史。數(shù)學(xué)課堂的教學(xué)也離不開數(shù)學(xué)史。本研究著眼于數(shù)學(xué)史走進(jìn)中學(xué)課堂,力求探索其實(shí)現(xiàn)的具體途徑。所要研究的基本問
5、題就是,數(shù)學(xué)史應(yīng)該以怎樣的面貌出現(xiàn)在中學(xué)數(shù)學(xué)的課堂教學(xué)之中?在本文中,所謂數(shù)學(xué)史走進(jìn)中學(xué)課堂主要是指一種教學(xué)的具體途徑,使得在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中適當(dāng)?shù)?、恰如其分地滲透一些數(shù)學(xué)史的知識(shí)。比如:在教學(xué)設(shè)計(jì)中融合一些數(shù)學(xué)史的知識(shí);充分利用數(shù)學(xué)教科書中有關(guān)插圖、閱讀自學(xué)、注釋等內(nèi)容,借題發(fā)揮“評(píng)述”相關(guān)的數(shù)學(xué)史知識(shí);開展與數(shù)學(xué)史相關(guān)的課題學(xué)習(xí)等三個(gè)方面。希望借此以提高學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣,豐富學(xué)生的數(shù)學(xué)視野,進(jìn)而為學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)概念及結(jié)論逐步形成的過程,體驗(yàn)數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造的歷史過程,體會(huì)蘊(yùn)含其中的思想方法,提供一種“催化劑”。1.2.1 數(shù)學(xué)教學(xué)的現(xiàn)實(shí)需要一些數(shù)學(xué)史2003年對數(shù)學(xué)骨干教師作的問卷調(diào)查顯
6、示:缺乏對數(shù)學(xué)史教育意義的深入理解。雖有教師曾經(jīng)有意識(shí)的將數(shù)學(xué)史引進(jìn)數(shù)學(xué)課堂,但并未充分認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)史深刻的數(shù)學(xué)教育價(jià)值,所寫出的數(shù)學(xué)史在數(shù)學(xué)教學(xué)中的作用包括內(nèi)容新穎、進(jìn)行德育、有愉悅性、使課堂氣氛活躍、引發(fā)學(xué)習(xí)興趣等。教師對數(shù)學(xué)史知識(shí)只有一些粗淺的了解;缺乏與課程內(nèi)容相對應(yīng)的數(shù)學(xué)史參考資料;對中國的數(shù)學(xué)家較為熟悉,對國外的數(shù)學(xué)家知之甚少。教師自覺運(yùn)用數(shù)學(xué)史的意識(shí)不強(qiáng)。有一部分教師從未自覺地在教學(xué)中運(yùn)用數(shù)學(xué)史,對教材中的閱讀材料或不予理睬或安排學(xué)生自己閱讀。不知道如何運(yùn)用數(shù)學(xué)史。教師普遍有使用數(shù)學(xué)史的愿望,但對數(shù)學(xué)史如何恰當(dāng)?shù)囊氲綌?shù)學(xué)教學(xué)中缺乏必要的認(rèn)識(shí),擔(dān)心用不好會(huì)浪費(fèi)時(shí)間。1.2.2 有意
7、義的數(shù)學(xué)教學(xué)需要一些數(shù)學(xué)史當(dāng)前數(shù)學(xué)教育還是“應(yīng)試教育”主導(dǎo)著高中數(shù)學(xué)教學(xué),無論是教材的編寫還是具體的課堂教學(xué),過于偏重演繹論證訓(xùn)練,課堂上講的是邏輯論證,學(xué)生關(guān)注的是邏輯推理,忽視了定理發(fā)現(xiàn)發(fā)展過程,“掐頭去尾燒中段”的教學(xué)方式依然盛行,這對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)是極為不利的。學(xué)校評(píng)價(jià)老師的標(biāo)準(zhǔn)是學(xué)生的考分,社會(huì)評(píng)價(jià)學(xué)校的標(biāo)準(zhǔn)是升學(xué)率的高低,導(dǎo)致教師的教學(xué)針對的是考試而不是學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的提升,針對評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)過分強(qiáng)調(diào)得分細(xì)節(jié),在教學(xué)中常常是只見樹木不見森林;細(xì)節(jié)多,思想少,見不到本質(zhì);重視知識(shí)的學(xué)習(xí)和技能的培養(yǎng),忽視情感態(tài)度方面的發(fā)展。偶然的背后有著必然的聯(lián)系,中國數(shù)學(xué)教育在優(yōu)異成績的背后存在著不和諧
8、的一面,改變這種情形,除了要改革現(xiàn)行的教育評(píng)價(jià)體制外,教材的編寫和教師教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變也是關(guān)鍵因素,而在教材編寫和課堂教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)史,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)思想的發(fā)生發(fā)展過程,重視雙基的同時(shí)關(guān)注學(xué)生情感態(tài)度的發(fā)展是改變當(dāng)前數(shù)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀的有效途徑之一。1.2.3 數(shù)學(xué)史走進(jìn)中學(xué)課堂的價(jià)值數(shù)學(xué)史的研究有三重目的:一是為歷史而歷史,即恢復(fù)歷史的本來面目;二為數(shù)學(xué)而歷史,既古為今用,洋為中用,為現(xiàn)實(shí)數(shù)學(xué)研究的自主創(chuàng)新服務(wù);三是為教育而歷史,既將數(shù)學(xué)史用于數(shù)學(xué)教育,發(fā)揮數(shù)學(xué)史在培養(yǎng)現(xiàn)代化人才方面的作用。數(shù)學(xué)史對數(shù)學(xué)教學(xué)的作用主要在四個(gè)方面:有利于幫助學(xué)生加深對數(shù)學(xué)概念、方法和思想的理解;有利于幫助學(xué)
9、生體會(huì)活的數(shù)學(xué)創(chuàng)造過程,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力;有利于幫助學(xué)生了解數(shù)學(xué)的應(yīng)用價(jià)值和文化價(jià)值,明確學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的目的,增強(qiáng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的動(dòng)力:有利于幫助學(xué)生樹立科學(xué)品質(zhì),培養(yǎng)良好的精神。1.3數(shù)學(xué)史融入中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的條件數(shù)學(xué)史融入中學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)必須做到以下條件:第一,經(jīng)常與一線教師接觸,經(jīng)常聽課,了解一線教師、教學(xué)的現(xiàn)狀;第二,對中學(xué)的教材、教法、考試非常熟悉:第三,對教育、教學(xué)的理論比一線教師要認(rèn)識(shí)深刻;第四,數(shù)學(xué)史理論研究人員接觸很多,取得合作相對較易;第五,經(jīng)常進(jìn)行教學(xué)研究活動(dòng),有利于不同學(xué)校教師之間的交流;第六,進(jìn)行教師培訓(xùn),經(jīng)常出去講學(xué),研究的成果有利于推廣以上的條件可以看出應(yīng)該以教研員為
10、核心,組成數(shù)學(xué)史專家、數(shù)學(xué)教育家、數(shù)學(xué)教師的一個(gè)團(tuán)隊(duì),合作解決數(shù)學(xué)史如何融入中學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)2 數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)的重要性2.1 數(shù)學(xué)史在數(shù)學(xué)教學(xué)中的地位數(shù)學(xué)史是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)的一門學(xué)科。人們要認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)思想和方法的發(fā)展過程,增加對數(shù)學(xué)學(xué)科的了解,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)。數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)哲學(xué)=科學(xué)哲學(xué),與社會(huì)史、文化史的各個(gè)方面都有密切的聯(lián)系。它們之間的內(nèi)容涉及什么是數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)與人類思想的革新、數(shù)學(xué)與其他科學(xué)技術(shù)的關(guān)系、數(shù)學(xué)和社會(huì)進(jìn)步等方面。數(shù)學(xué)與其他學(xué)科的聯(lián)系不僅具有溝通文、理的性質(zhì),而且有助于深刻理解數(shù)學(xué)的文化內(nèi)涵,對于培養(yǎng)文、理兼通,“學(xué)、才、識(shí)”兼?zhèn)?/p>
11、的數(shù)學(xué)專業(yè)人才有重要意義。“學(xué)、才、識(shí)”,即知識(shí)、能力以及見識(shí)和思想,其中“識(shí)”是引導(dǎo)知識(shí)和能力走向何方的根本性問題。如果數(shù)學(xué)教學(xué)只是停留在數(shù)學(xué)理論本身的學(xué)習(xí)上。甚至對數(shù)學(xué)理論的實(shí)質(zhì)也沒有深入探究,學(xué)生就不可能理解依托于數(shù)學(xué)知識(shí)體系之上的數(shù)學(xué)思想和信仰,不可能理解貫穿于數(shù)學(xué)研究活動(dòng)中的科學(xué)精神(包括科學(xué)的實(shí)證精神、理性精神、批判精神)與數(shù)學(xué)的美感及鑒賞能力,不可能理解與數(shù)學(xué)的社會(huì)功能密切相關(guān)的倫理準(zhǔn)則等數(shù)學(xué)文化底蘊(yùn),更不會(huì)形成“才”與“識(shí)”。因此,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)史是以“素質(zhì)教育”為目標(biāo)的數(shù)學(xué)教學(xué)的內(nèi)在要求,它對于培養(yǎng)學(xué)生的人文主義精神以及數(shù)學(xué)觀念、數(shù)學(xué)能力、數(shù)學(xué)整體意識(shí)有特殊意義。2.2 數(shù)學(xué)史在數(shù)
12、學(xué)教學(xué)中的作用在數(shù)學(xué)教學(xué)中,結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,適時(shí)、適度、適量地運(yùn)用一些數(shù)學(xué)史料,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,啟迪思維,幫助學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)。因此融數(shù)學(xué)史于數(shù)學(xué)教育之中是數(shù)學(xué)教育改革的一個(gè)重要方向。2.2.1加深對數(shù)學(xué)理論的理解數(shù)學(xué)史可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)發(fā)展的規(guī)律,從前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)中獲取鼓舞和啟示。一般說來,數(shù)學(xué)史不僅可以給出一種確定的數(shù)學(xué)知識(shí),還可以給出相應(yīng)知識(shí)的創(chuàng)造過程。對這種創(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。歷史可以引導(dǎo)我們創(chuàng)造一種探索與研究的課堂氣氛而不是單純地傳授知識(shí)。歷史上許多著名問題的提出與解決方法還有助于學(xué)生理解與掌握所學(xué)的內(nèi)容。對于那些需要通過重復(fù)訓(xùn)練才能
13、達(dá)到的目標(biāo),數(shù)學(xué)歷史名題又可以使這種枯燥乏味的過程變得富有趣味和探索意義,從而極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,提高他們的興趣。對于學(xué)生來說,歷史上的問題是真實(shí)的,因而更為有趣;歷史名題的提出一般來說都是非常自然的,它或者直接提供相應(yīng)數(shù)學(xué)內(nèi)容的現(xiàn)實(shí)背景,或者揭示了實(shí)質(zhì)性的數(shù)學(xué)思想方法,這對于學(xué)生理解數(shù)學(xué)內(nèi)容和方法都是重要的;許多歷史名題的提出及解決與大數(shù)學(xué)家有關(guān),讓學(xué)生感到他本人正在探索一個(gè)曾經(jīng)被大數(shù)學(xué)家探索過的問題?;蛟S這個(gè)問題曾難住過許多有名的人物,學(xué)生會(huì)感到一種智力的挑戰(zhàn)。也會(huì)從學(xué)習(xí)中獲得成功的享受。這對于學(xué)生建立良好的情感體驗(yàn)無疑是十分重要的。數(shù)學(xué)并不是一個(gè)靜止的和已經(jīng)完成的領(lǐng)域而是一個(gè)開放性的
14、系統(tǒng)認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)正是在猜想、證明、犯誤、修正錯(cuò)誤中發(fā)展進(jìn)化的。數(shù)學(xué)進(jìn)步是對傳統(tǒng)觀念的革新,可以激發(fā)學(xué)生的非常規(guī)思維。2.2.2 培養(yǎng)正確的數(shù)學(xué)思維方式現(xiàn)行的數(shù)學(xué)教材都是經(jīng)過了反復(fù)推敲,語言十分精練簡潔。為了保持知識(shí)的系統(tǒng)性,把教學(xué)內(nèi)容按定義、定理、證明、推論、例題的順序編排,對數(shù)學(xué)知識(shí)的內(nèi)涵,以及相應(yīng)知識(shí)的創(chuàng)造過程介紹也偏少。這樣雖然有利于學(xué)生接受知識(shí),但容易使學(xué)生產(chǎn)生數(shù)學(xué)知識(shí)就是先有定義,接著總結(jié)出性質(zhì)、定理,然后用來解決問題的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。所以,在教學(xué)的過程中存在著這樣一個(gè)矛盾:一方面,教育者為了讓學(xué)生能夠更快更好地掌握數(shù)學(xué)知識(shí),將知識(shí)系統(tǒng)化;另一方面,系統(tǒng)化的知識(shí)無法讓學(xué)生了解到數(shù)學(xué)理論的真實(shí)
15、建立過程。影響了學(xué)生正確數(shù)學(xué)思維方式的形成。數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí),可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí),對數(shù)學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生過程有一個(gè)比較清晰的認(rèn)識(shí),從而陪養(yǎng)學(xué)生正確的教學(xué)思維方式。譬如,傳統(tǒng)的歐式幾何的演繹體系是產(chǎn)生不了微積分的,它是牛頓、萊布尼茲在古希臘的“窮竭法”、“求拋物線弓形面積”等思想的啟發(fā)下,經(jīng)過創(chuàng)造得到的。而且在數(shù)學(xué)家們的不斷補(bǔ)充、完善下經(jīng)過幾十年才逐步成熟起來的。通過對這種創(chuàng)造過程的了解,使學(xué)生體會(huì)到一種活的、真正的數(shù)學(xué)思維過程而不是單純地接受教師傳授的知識(shí)。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。2.2.3 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的動(dòng)機(jī)心理學(xué)理論認(rèn)為動(dòng)機(jī)可分為兩個(gè)
16、部分:人的好奇心、求知欲、興趣、愛好構(gòu)成有利于創(chuàng)造的內(nèi)部動(dòng)機(jī);社會(huì)責(zé)任感構(gòu)成有利于創(chuàng)造的外部動(dòng)機(jī)。興趣是最好的動(dòng)機(jī)。數(shù)學(xué)史中有很多能夠培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的內(nèi)容。主要有這幾個(gè)方面:一是與數(shù)學(xué)有關(guān)的小游戲,例如巧拿火柴棒、幻方、商人過河問題等它們都有很強(qiáng)的可操作性作為課堂活動(dòng)或是課后研究都可以達(dá)到很好的效果。二是一些歷史上的數(shù)學(xué)名題,七橋問題、哥德巴赫猜想等,它們往往有生動(dòng)的文化背景,也容易引起學(xué)生的興趣。還有一些著名數(shù)學(xué)家的生平、軼事比如說一些年輕的數(shù)學(xué)家成材的故事,新課程標(biāo)準(zhǔn)中提到的“從阿貝爾到伽羅瓦”,阿貝爾22歲證明一般五次以上代數(shù)方程不存在求根公式,伽羅瓦創(chuàng)建群論的時(shí)候只有18歲。還有的是
17、許多出生貧窮卑微的數(shù)學(xué)家通過自己的艱苦努力,最終在數(shù)學(xué)研究上取得驕人成績的例子。如19世紀(jì)的大幾何學(xué)家施泰納出身農(nóng)家自幼務(wù)農(nóng),直到14歲還沒有學(xué)過寫字,18歲才正式開始讀書,后來靠做私人教師謀生,經(jīng)過艱苦努力。終于在30歲時(shí)在數(shù)學(xué)上做出重要工作,一舉成名。如果在教學(xué)中加入這些學(xué)生感興趣又有知識(shí)性的內(nèi)容定能消除學(xué)生對數(shù)學(xué)的恐懼感,增加數(shù)學(xué)的吸引力。2.2.4 建立德育教育平臺(tái)首先,可以對學(xué)生進(jìn)行愛國主義教育。現(xiàn)行的教材講的大都是外國的數(shù)學(xué)成就對我國在數(shù)學(xué)史上的貢獻(xiàn)提得很少,其實(shí)中國數(shù)學(xué)有著光輝的傳統(tǒng),有劉徽、祖沖之等一批優(yōu)秀的數(shù)學(xué)家有中國剩余定理、祖矚公理、“割圓術(shù)”等具有世界影響的數(shù)學(xué)成就,對
18、其中很多問題的研究也比國外早很多年。當(dāng)然,現(xiàn)階段愛國主義教育又不能只停留在感嘆我國古代數(shù)學(xué)的輝煌上。從明代以后中國數(shù)學(xué)逐漸落后于西方,20世紀(jì)初,中國數(shù)學(xué)家踏上了學(xué)習(xí)并趕超西方先進(jìn)數(shù)學(xué)的艱巨歷程。在新時(shí)代的要求下除了增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感之外,還應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的“國際意識(shí)”,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到愛國主義不是體現(xiàn)在“以己之長,說人之短”上,在科學(xué)發(fā)現(xiàn)上全人類應(yīng)該相互學(xué)習(xí)、互相借鑒、共同提高,我們要尊重外國的數(shù)學(xué)成就虛心的學(xué)習(xí),“洋為中用”。其次,可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)家的優(yōu)秀品質(zhì)。任何一門科學(xué)的前進(jìn)和發(fā)展的道路都不是平坦的無理數(shù)的發(fā)現(xiàn),非歐幾何的創(chuàng)立,微積分的發(fā)現(xiàn)等等這些例子都說明了這一點(diǎn)。歐拉3l歲右眼失明
19、晚年視力極差最終雙目失明。但他仍以堅(jiān)強(qiáng)的毅力繼續(xù)研究,他的論文多而且長。以致在他去世之后的lO年內(nèi),他的論文仍在科學(xué)院的院刊上持續(xù)發(fā)表。對那些在平時(shí)學(xué)習(xí)中遇到稍微繁瑣的計(jì)算和稍微復(fù)雜的證明就打退堂鼓的學(xué)生來說,介紹這樣一些大數(shù)學(xué)家在遭遇挫折時(shí)是如何執(zhí)著追求的故事。對于他們正確看待學(xué)習(xí)過程中遇到的困難、樹立學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的信心會(huì)產(chǎn)生重要的作用。第三,可以提高學(xué)生的美學(xué)修養(yǎng)。能欣賞美的事物是人的一個(gè)基本素質(zhì)數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí)可以引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟數(shù)學(xué)美。很多著名的數(shù)學(xué)定理、原理都閃現(xiàn)著美學(xué)的光輝。例如畢達(dá)哥拉斯定理是初等數(shù)學(xué)中大家都十分熟悉的一個(gè)非常簡潔而深刻的定理。有著極為廣泛的應(yīng)用。兩千多年來,它激起了無數(shù)人對
20、數(shù)學(xué)的興趣,意大利著名畫家達(dá)芬奇給出過它的證明。1940年,美國數(shù)學(xué)家盧米斯在所著畢達(dá)哥拉斯命題藝術(shù)的第二版中收集了它的370種證明,充分展現(xiàn)了這個(gè)定理的無窮魅力。另外,在感嘆和欣賞幾何圖形的對稱美、尺規(guī)作圖的簡單美、i角公式的統(tǒng)一美、非歐幾何的奇異美等,可以形成對數(shù)學(xué)良好的情感體驗(yàn),數(shù)學(xué)素養(yǎng)和審美素質(zhì)也得到了提高,這是德育教育一個(gè)新的突破口。2.2.5 鑒過去而知未來,感悟數(shù)學(xué)與社會(huì)在過去的數(shù)學(xué)課程中很少涉及數(shù)學(xué)與社會(huì)的內(nèi)容,除了數(shù)學(xué)書上一些數(shù)學(xué)應(yīng)該題外,似乎看不到數(shù)學(xué)與社會(huì)有什么密切聯(lián)系。新課標(biāo)教材試圖使學(xué)生對數(shù)學(xué)與社會(huì)的關(guān)系的認(rèn)識(shí)方面做出努力。數(shù)學(xué)的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步息息相關(guān),互相促進(jìn)。一
21、方面,數(shù)學(xué)的發(fā)展依賴于社會(huì)環(huán)境,受社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治和文化等諸多因素的影響;兩一方面,數(shù)學(xué)的發(fā)展又反過來對人類社會(huì)的進(jìn)步起推動(dòng)作用,不管是物質(zhì)文明還是精神文明。對物質(zhì)文明的影響:數(shù)學(xué)對人類物質(zhì)文明的影響,突出的反映在它與能夠改變?nèi)祟惿罘绞降漠a(chǎn)業(yè)革命上。人類歷史上有三次重大的產(chǎn)業(yè)革命,這三次產(chǎn)業(yè)革命的主體技術(shù)都與數(shù)學(xué)的新理論、新法方法的應(yīng)用有直接或間接的聯(lián)系。牛頓和萊布尼茨發(fā)明的微積分作為一種強(qiáng)有力的新工具,推動(dòng)了以機(jī)械運(yùn)動(dòng)為主題的17、18世紀(jì)整個(gè)科學(xué)技術(shù)的高漲,成為18世紀(jì)下半葉開始的第一次產(chǎn)業(yè)革命的重要先導(dǎo)。19世紀(jì)60年代,第二次產(chǎn)業(yè)革命開始,這次產(chǎn)業(yè)革命發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)以及電氣通信為標(biāo)志,
22、這些技術(shù)當(dāng)然依靠了電磁理論的發(fā)展,而電磁理論的研究是與數(shù)學(xué)分析的應(yīng)用分不開的。第三次產(chǎn)業(yè)革命發(fā)生在上世紀(jì)40年代,主要以電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明使用、原子能的利用以及空間技術(shù)、生產(chǎn)自動(dòng)化等為標(biāo)志。這這些技術(shù)發(fā)展的每一個(gè)關(guān)頭都記載著數(shù)學(xué)家的不可磨滅的功勛。對精神文明的影響:作為教授數(shù)學(xué)的教師,學(xué)生或者你自己是否提出過這樣的問題:我們?yōu)槭裁磳W(xué)數(shù)學(xué)?對于這個(gè)問題你是怎樣思考和回答的?有些教師會(huì)回答,我們所學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)是有用的,小到我們個(gè)人生活中有些問題需要用到數(shù)學(xué)知識(shí),大到計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、航空航天,軍事等等領(lǐng)域都要應(yīng)用數(shù)學(xué)。這樣的回答無疑是正確的,但卻并不全面,它只提到了數(shù)學(xué)的兩個(gè)作用的一個(gè)作用。數(shù)學(xué)
23、有兩大作用,一個(gè)是工具作用,像現(xiàn)實(shí)問題到應(yīng)用數(shù)學(xué)這是它的工具作用,也就是上述的對物質(zhì)文明所起的作用;另一個(gè)作用就是人文作用,也就是對人類的精神文明所起的作用,數(shù)學(xué)對人類精神文明的影響極為深刻。某種程度上,對于大多數(shù)人來說數(shù)學(xué)的人文作用比其工具作用更具意義。想一想,絕大多數(shù)的學(xué)生未來都不會(huì)從事與數(shù)學(xué)有關(guān)的工作,對這些學(xué)生來說小學(xué)的四則運(yùn)算幾乎就足夠他們應(yīng)付日常的生活問題了,甚至連開方都用不到,如果僅從學(xué)以致用的角度來看,他們從小學(xué)到高中要學(xué)習(xí)12年的數(shù)學(xué),不是浪費(fèi)生命嗎?事實(shí)上并非如此。數(shù)學(xué)本身就是一種精神,一種探索精神。這種精神包含的兩個(gè)要素,即對真理和完美的追求,千百年來對人們的思維方式、教
24、育方式以及世界觀、藝術(shù)觀都有著毋庸質(zhì)疑的影響。數(shù)學(xué)對人類精神文明的意義,也突出地表現(xiàn)在歷次重大思想革命的關(guān)系上。由于其不可抗拒的邏輯說服力和無可爭辯的計(jì)算精確性,數(shù)學(xué)往往成為解放思想的決定性武器,尤其在文藝復(fù)興之后科學(xué)與神學(xué)的斗爭中表現(xiàn)的更為突出。中學(xué)數(shù)學(xué)課程中,對數(shù)學(xué)知識(shí)本身的學(xué)習(xí)還不足以使學(xué)生感受到數(shù)學(xué)與社會(huì)之間的深刻的關(guān)系,為此要在數(shù)學(xué)課程中加入一些數(shù)學(xué)史的內(nèi)容,當(dāng)然,教材中的這些內(nèi)容僅僅是冰山一角,教師應(yīng)該應(yīng)該提高自己對數(shù)學(xué)發(fā)展歷程的了解,只有這樣才能更好地促進(jìn)數(shù)學(xué)教學(xué)??傊?dāng)?shù)學(xué)史對于揭示數(shù)學(xué)知識(shí)的現(xiàn)實(shí)來源和應(yīng)用對于引導(dǎo)學(xué)體會(huì)真正的數(shù)學(xué)思維過程,創(chuàng)造一種探索與研究的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)氣氛對于激發(fā)
25、學(xué)生對數(shù)學(xué)的興趣,培養(yǎng)探索精神對于揭示數(shù)學(xué)在文化史和科學(xué)進(jìn)步史上的地位與影響進(jìn)而揭示其人文價(jià)值,都有重要意義。3 國內(nèi)外在教學(xué)中融入數(shù)學(xué)史的成果3.1 國外的研究成果國際上對數(shù)學(xué)史在數(shù)學(xué)教育中的應(yīng)用的相關(guān)研究和實(shí)踐操作已經(jīng)有了相當(dāng)程度的發(fā)展1998年4月20日至26日,在法國馬賽附近luminy鎮(zhèn),舉行了由國際數(shù)學(xué)教育委員(ICMI)發(fā)起的“數(shù)學(xué)史在數(shù)學(xué)教育中的作用”國際研討會(huì)此次會(huì)議的主題是數(shù)學(xué)文化,要求數(shù)學(xué)教學(xué)充分反映數(shù)學(xué)的文化底蘊(yùn),從課程內(nèi)容、概念形成、證明方法、習(xí)題配置等各個(gè)方面,全方位地使數(shù)學(xué)史融入、豐富和促進(jìn)數(shù)學(xué)教學(xué)3.1.1 數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)行動(dòng)研究的成果融入的層次對于將數(shù)學(xué)史
26、融入數(shù)學(xué)教學(xué)有很多片面的理解,最普遍的是將其理解為在數(shù)學(xué)課堂中講點(diǎn)數(shù)學(xué)史以提高學(xué)生的興趣,顯然這只是數(shù)學(xué)史應(yīng)用的較低層次教師應(yīng)用數(shù)學(xué)史至少可以分為三個(gè)層次:(1)說故事;(2)在歷史的脈絡(luò)中比較數(shù)學(xué)家所提供的不同方法,拓寬學(xué)生的視野,培養(yǎng)全方位的認(rèn)知能力和思考彈性:(3)從歷史的角度注入數(shù)學(xué)活動(dòng)的文化意義,在數(shù)學(xué)教育過程中實(shí)踐多元文化關(guān)懷的理想融入的過程將數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)并不是在教學(xué)中插入幾個(gè)歷史故事那么簡單,融入過程一般包括以下幾個(gè)階段:(1)學(xué)習(xí)歷史資料;(2)選出適合課堂教學(xué)的話題;(3)分析課堂需要:(4)制定課堂活動(dòng)計(jì)劃;(5)完成方案;(6)對活動(dòng)的評(píng)價(jià)教學(xué)不一定完全遵循發(fā)明者的
27、歷史足跡,而是要經(jīng)過一定的改良,符合學(xué)生的認(rèn)知,這樣才能更好突出歷史過程,引導(dǎo)學(xué)生思維融入的形式數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)有隱性和顯性兩種形式隱性融入是指根據(jù)歷史對教學(xué)內(nèi)容重新設(shè)計(jì)和加工,制作適用于教學(xué)的“歷史套裝”,在隱性融入過程中,數(shù)學(xué)史扮演的角色是擔(dān)當(dāng)教學(xué)設(shè)計(jì)的指南,因?yàn)椤皵?shù)學(xué)史并非最終目的,而是通過數(shù)學(xué)史的途徑以達(dá)到教學(xué)目的”顯性地融入數(shù)學(xué)史旨在“描述數(shù)學(xué)發(fā)展的進(jìn)程”它的兩種錯(cuò)誤傾向,首先是如果教師只提供給學(xué)生有限的歷史片段,就可能造成學(xué)生對數(shù)學(xué)發(fā)展過程的錯(cuò)誤或片面理解當(dāng)前的不少數(shù)學(xué)教材,表面上看起來注重?cái)?shù)學(xué)史的應(yīng)用,但大多數(shù)只局限于在每一章節(jié)的后面增加幾個(gè)歷史注解,如數(shù)學(xué)家小傳、個(gè)別概念的發(fā)
28、展歷史等,這實(shí)際上勢必導(dǎo)致教師將數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)課程割裂開來,甚至認(rèn)為將數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)與日常課堂教學(xué)背道而馳另一個(gè)錯(cuò)誤傾向是“脫離數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)的目的,將融入數(shù)學(xué)史轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)史教學(xué)”這種做法的直接結(jié)果是讓學(xué)生感到數(shù)學(xué)史只不過是新增加的考試內(nèi)容而已,如此以來,恐怕連“激發(fā)學(xué)生的興趣”這一作用也會(huì)消失殆盡融入的途徑在具體的教學(xué)過程中,將數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)有很多做法,這取決于教師的信念、教學(xué)觀、課程內(nèi)容、歷史資源等諸多因素,已有的文獻(xiàn)也提供了很多成功的經(jīng)驗(yàn),包括使用傳記、游戲、歷史調(diào)查、本地歷史考察、歷史家庭作業(yè)、歷史命題、參觀、觀看影視作品甚至戲劇表演John Fauvel在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)上編輯了一
29、期教學(xué)中如何應(yīng)用數(shù)學(xué)史的???,其中列舉了應(yīng)用數(shù)學(xué)史的12種不同的具體做法本文對各種做法進(jìn)行了概括,提出了應(yīng)用數(shù)學(xué)史的8種具體方法和途徑:(1)在教學(xué)中穿插數(shù)學(xué)家的故事和言行;(2)在講授某個(gè)數(shù)學(xué)概念時(shí),先介紹它的歷史發(fā)展;(3)應(yīng)用數(shù)學(xué)歷史名題講授數(shù)學(xué)概念,根據(jù)數(shù)學(xué)史上典型的錯(cuò)誤幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)困難;(4)指導(dǎo)學(xué)生制作富有數(shù)學(xué)史趣味的壁報(bào)、專題研究、劇本、錄像等;(5)應(yīng)用數(shù)學(xué)歷史文獻(xiàn)設(shè)計(jì)課堂教學(xué):(6)在課堂內(nèi)容里滲透歷史發(fā)展的觀點(diǎn);(7) 以數(shù)學(xué)史做指引設(shè)計(jì)整體課程;(8)講授數(shù)學(xué)史的課3.2 國內(nèi)的研究成果雖然國內(nèi)外對數(shù)學(xué)史所具有的教育價(jià)值能夠在理論上達(dá)到共識(shí),但如何將數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)
30、中,我國在這方面研究處于探索階段張奠宙教授認(rèn)為應(yīng)用數(shù)學(xué)史于數(shù)學(xué)教學(xué)有助于將數(shù)學(xué)的“學(xué)術(shù)形態(tài)”轉(zhuǎn)化為“教育形態(tài)”,并且提出了應(yīng)用數(shù)學(xué)史將數(shù)學(xué)的“學(xué)術(shù)形念”轉(zhuǎn)化為“教育形態(tài)”的三個(gè)途徑:(1)揭示數(shù)學(xué)發(fā)展的規(guī)律,形成正確的數(shù)學(xué)觀:(2)反樸歸真,揭示數(shù)學(xué)發(fā)展的過程,并使之適合今天的課堂教學(xué);(3)提供真實(shí)的歷史材料,包括原始問題、原始數(shù)據(jù)、原始過程、增強(qiáng)真實(shí)感、體現(xiàn)數(shù)學(xué)的人文精神這三點(diǎn)不僅指出了數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)的任務(wù),也為數(shù)學(xué)史的具體運(yùn)用指明了方向羅騰根在談中學(xué)數(shù)學(xué)中的數(shù)學(xué)史教學(xué)對數(shù)學(xué)史的教學(xué)原則和數(shù)學(xué)史的教學(xué)方法進(jìn)行了論述,數(shù)學(xué)史的教學(xué)原則有: 準(zhǔn)確性原則、交融性原則、可接受性原則數(shù)學(xué)史的教學(xué)
31、方法有以下四點(diǎn):(1)在新授課進(jìn)行知識(shí)探求時(shí),作簡短的數(shù)學(xué)史料的插話;(2)在解題教學(xué)中貫穿數(shù)學(xué)史料;(3)舉辦數(shù)學(xué)史講座或報(bào)告會(huì);(4)組織興趣小組,課外搜集、閱讀、研究數(shù)學(xué)史料上海師范大學(xué)數(shù)學(xué)系陳躍老師在中學(xué)數(shù)學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)史實(shí)教學(xué)的一些建議一文中給出了關(guān)于三角恒等式的入門教學(xué)和用簡化乘除的問題引入對數(shù)的概念的具體建議華東師范大學(xué)數(shù)學(xué)系汪曉勤老師在數(shù)學(xué)史如何融入數(shù)學(xué)教學(xué)方面做了不少的研究,在數(shù)學(xué)通報(bào)發(fā)表了“數(shù)學(xué)史如何融入中學(xué)數(shù)學(xué)教材”,在中學(xué)教研上發(fā)表了“HPM視角下的等比數(shù)列教學(xué)”, 中學(xué)數(shù)學(xué)雜志發(fā)表了“幾何視角下的和角公式”等浙江師范大學(xué)數(shù)理學(xué)院朱哲老師在數(shù)學(xué)史如何融入數(shù)學(xué)教學(xué)方面也有自己
32、深刻的看法,他在中學(xué)數(shù)學(xué)發(fā)表了“數(shù)學(xué)教育目的的深化和拓展:數(shù)學(xué)史的視角”,在中學(xué)教研發(fā)表了“從理論到實(shí)踐:數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)”,在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考上發(fā)表了“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”,在中學(xué)教研上發(fā)表了“等比數(shù)列前n項(xiàng)和的教學(xué)設(shè)計(jì)及其分析”等從以上文獻(xiàn)本研究者可以看到,國外對于數(shù)學(xué)史如何融入數(shù)學(xué)教學(xué)的研究,不論從理念上還是從實(shí)踐上都達(dá)到了很高的程度,我國香港和臺(tái)灣地區(qū)的有關(guān)學(xué)者在HPM領(lǐng)域的活動(dòng)相當(dāng)活躍,做了很多出色的工作,但大陸HPM研究起步很晚,雖然有很多學(xué)者大聲呼吁“應(yīng)該講點(diǎn)數(shù)學(xué)史”,但探討如何做的研究明顯偏少4 數(shù)學(xué)史融入教學(xué)的一些策略數(shù)學(xué)史的確值得引進(jìn)數(shù)學(xué)課堂之中
33、. 結(jié)合數(shù)學(xué)史到數(shù)學(xué)教育中的問題, 也一直是國際數(shù)學(xué)教育界備受關(guān)注的研究課題. 20 世紀(jì)70 年代, 數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育關(guān)系( HPM) 就已成為西方的一個(gè)學(xué)術(shù)研究新領(lǐng)域,美國學(xué)者的有關(guān)研究、論述和大力提倡是該領(lǐng)域創(chuàng)立與深入發(fā)展的重要推動(dòng)力量. 長期以來,雖然人們已認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)教學(xué)中融入數(shù)學(xué)史的許多重要意義, 并在教學(xué)實(shí)踐中有所行動(dòng),但其困難和問題的存在也是顯然的. 其中一個(gè)顯著的困難和問題就是, 數(shù)學(xué)教學(xué)中需要采取哪些教學(xué)策略來融入數(shù)學(xué)史呢?可以說,這個(gè)問題目前還不為大多數(shù)的教師所充分認(rèn)識(shí)和理解.在數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)的過程中,一般來說,最常遇見的困難就是如何對材料適當(dāng)?shù)丶舨? 使其與課程主題融
34、合,以達(dá)到數(shù)學(xué)史的利用能自然、協(xié)調(diào),不至于過分突兀,這應(yīng)是我們追求的最佳效果. 要達(dá)到這個(gè)目的, 那就要求教師在教學(xué)活動(dòng)中,必須注意結(jié)合教學(xué)實(shí)際和學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)與體驗(yàn),依據(jù)一定的目的,對數(shù)學(xué)史資源進(jìn)行有效的選擇、組合、改造與創(chuàng)造性加工, 使學(xué)生容易接受、樂于接受, 并能從中得到有益的啟迪. 盡管數(shù)學(xué)教學(xué)中,數(shù)學(xué)史的利用隨著施教者的不同和材料的不同,所采取的形式各異,總結(jié)出以下幾種策略。4.1 故事策略 雖說數(shù)學(xué)史不等于數(shù)學(xué)故事,但是,數(shù)學(xué)家或數(shù)學(xué)界的遺聞佚事, 不僅能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且對學(xué)生的人格成長還富有啟發(fā)作用. 譬如,我國著名數(shù)學(xué)家陳景潤, 就是在上中學(xué)時(shí), 聽了他的數(shù)學(xué)老師沈元向
35、學(xué)生介紹了, 哥德巴赫猜想這一難倒無數(shù)數(shù)學(xué)家的難題后, 其心靈受到了震撼,點(diǎn)燃起了他攀登高峰、摘取桂冠的熱情, 從而他一生醉心于數(shù)學(xué), 并取得了令世人矚目的成績. 再如, 十八世紀(jì)法國女?dāng)?shù)學(xué)家蘇菲姬曼, 就是受到阿基米德故事的“煽動(dòng)”, 迷上數(shù)學(xué)而終生無怨無悔. 據(jù)說, 蘇菲童年時(shí)正值法國大革命發(fā)生,為了排遣難耐的孤獨(dú)和寂寞, 遂被數(shù)學(xué)史家莫度西亞的數(shù)學(xué)史所記載的阿基米德傳奇所吸引.相傳,阿基米德正沉醉在一道幾何問題時(shí),對已經(jīng)陷城的羅馬士兵渾然未覺, 就莫名其妙地被殺死了. 這個(gè)悲劇讓百無聊賴的蘇菲神醉心癡,她想幾何學(xué)若真有這種魅力,那真的值得探索一番了. 于是,她終于走上了數(shù)學(xué)研究的不歸路了
36、. 說故事的目的就是要設(shè)計(jì)一個(gè)教學(xué)情景,這個(gè)教學(xué)情景主要是能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與興趣. 同時(shí),也可利用故事情景引出學(xué)生已有的數(shù)學(xué)概念,或是借故事情節(jié)引入要教的數(shù)學(xué)概念,也可以利用故事情節(jié)的鋪設(shè), 呈現(xiàn)給學(xué)生想要解決的問題等.4.2 方法比較策略著名科學(xué)家巴甫洛夫指出:方法是最主要和最基本的東西. 一切都在于良好的方法,有了良好的方法,即使是沒有多大才干的人也能作出許多成就. 如果方法不好,即便是有天才的人也將一事無成. 數(shù)學(xué)教學(xué)必須要使學(xué)生明白,任何方法僅僅是許許多多的方法之中的一個(gè), 其中有許多你可能聯(lián)想都未曾想過. 那種始終認(rèn)為自己是最正確的、肯定自己的思維都比別人的要高明,肯定沒有其他更
37、好的選擇的行為,這些都是自負(fù)的表現(xiàn). 而自負(fù)是思維的重大過失,它會(huì)扼殺真正的思維.事實(shí)上,數(shù)學(xué)教學(xué)中涉及的許多問題,從它的歷史到現(xiàn)在,經(jīng)過數(shù)代數(shù)學(xué)家們的不懈努力,大都產(chǎn)生過不少令人拍案叫絕的各種解法. 如勾股定理,就有面積證法、弦圖證法、比例證法等300 余種;求解一元二次方程, 歷史上就有幾何方法、特殊值代入法、逐次逼近法、試位法、反演法、十字相乘法和公式法等;求不規(guī)則圖形的面積,歷史上也有德漠克利法、窮竭法、割圓法、平衡法、開普勒法和沃利斯法以及現(xiàn)代的微積分方法. 通過搜集比較歷史上的各種不同方法之后, 不僅能使學(xué)生更好地領(lǐng)會(huì)每種方法的內(nèi)在本質(zhì),而且能啟發(fā)學(xué)生,這對培養(yǎng)知識(shí)面寬、有能力、有
38、信心、靈活多變的人大有幫助.4.3追蹤歷史起源策略 數(shù)學(xué)固然起源于人類對日常生活現(xiàn)象的觀察,但它決不簡單, 有一定的難度, 需要時(shí)間去體驗(yàn)、把玩并體會(huì)它的意蘊(yùn). 譬如無限的概念,“向人類頭腦提出的挑戰(zhàn),激發(fā)了人類的想像力,是思想史中任何其他單個(gè)問題都無法比擬的. 無限顯得既生疏又熟悉,有時(shí)超出了我們的領(lǐng)悟能力,有時(shí)又自然而易于理解,在征服它的過程中,人也砸碎了將自己束縛在地球上的鐐銬. 而為了實(shí)現(xiàn)這一征服, 需要調(diào)動(dòng)人的一切能力,人的推理能力,詩一般的想像力以及求知的渴望. ”再如代數(shù)符號(hào)的產(chǎn)生,代數(shù)符號(hào)早期是沒有的,人們使用文字代替,到了古希臘人們才開始用單詞表示,中世紀(jì)才開始用單個(gè)字母表示
39、. 再后來人們才用特殊的字符來表示, ?每一次的演進(jìn),都凝聚了數(shù)學(xué)先賢們大量的心血和智慧, 都充滿了古代數(shù)學(xué)家們的神思技巧;還有函數(shù)概念的發(fā)展,從笛卡爾給出最簡單的函數(shù)概念出發(fā), 經(jīng)萊布尼茲、貝努利、歐拉、柯西、黎曼、狄利克雷、維布倫等人之手, 一步一步的發(fā)展,其間經(jīng)歷了大約六七次擴(kuò)充,才形成了我們今天看到的函數(shù)概念. 追蹤歷史起源,就是要引導(dǎo)學(xué)生去揭示或感受知識(shí)發(fā)生的前提或原因、知識(shí)概括或擴(kuò)充的經(jīng)過以及向前發(fā)展的方向,引導(dǎo)學(xué)生在重演、再現(xiàn)知識(shí)發(fā)生過程的活動(dòng)中,內(nèi)化前人發(fā)現(xiàn)知識(shí)的方法和能力. 使學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí),還能占有鐫刻于知識(shí)產(chǎn)生中的認(rèn)識(shí)能力,這種認(rèn)識(shí)能力正是構(gòu)成創(chuàng)新思維能力的核心.4
40、.4 揭示思維過程策略將數(shù)學(xué)研究中的思想和方法的要點(diǎn)原原本本地告訴學(xué)生,引導(dǎo)青年學(xué)生沿著科學(xué)的艱險(xiǎn)道路作一次富有探索精神的、充滿為真理而斗爭的崇高動(dòng)機(jī)的旅行, 使學(xué)生充分領(lǐng)略以前數(shù)學(xué)大師們的靈感,承受他們的啟迪,可以從中學(xué)到他們的策略和經(jīng)驗(yàn)等. 譬如, 講數(shù)學(xué)的抽象性時(shí), 就可以原原本本地向?qū)W生展示歐拉解決七橋問題時(shí)的思考過程,或是介紹牛頓發(fā)明萬有引力定律時(shí),關(guān)于把地球、月球抽象為質(zhì)點(diǎn)來處理的曲折過程;講反證法時(shí),可以向?qū)W生詳細(xì)敘述伽利略是如何更正延續(xù)1800 多年的,亞里士多德關(guān)于物體下落運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)誤斷言的;講類比時(shí),可以向?qū)W生全面介紹自然數(shù)平方的倒數(shù)之和問題的產(chǎn)生背景、當(dāng)時(shí)的情形及歐拉解決該
41、問題時(shí)的奇思妙想等; 結(jié)合幾何知識(shí)的學(xué)習(xí),可以向?qū)W生揭示歷史上有關(guān)幾何第五公設(shè)的、令一代又一代數(shù)學(xué)家忙碌了二千多年的、各種各樣的思考過程及最終的解決辦法. 讓數(shù)學(xué)史曾閃爍過光芒的火花,重新在學(xué)生的心中點(diǎn)燃。前人的成功和失誤,都是后人聰明的源泉. 數(shù)學(xué)史可以將邏輯推理還原為合情推理, 將邏輯演繹追溯到歸納演繹. 通過挖掘歷史上數(shù)學(xué)家解決問題的真諦,學(xué)生不僅可以學(xué)到具體的現(xiàn)成的數(shù)學(xué)知識(shí),而且可以學(xué)到“科學(xué)的方法”,開拓學(xué)生的視野,使學(xué)生更具有洞察力.5 結(jié)論及建議5.1 研究結(jié)論5.1.1 數(shù)學(xué)史融入中學(xué)課堂教學(xué)有利于教師對文化理念的落實(shí)數(shù)學(xué)新課程的基本理念是:全面提高學(xué)生的數(shù)學(xué)文化素質(zhì),以提高一
42、般科學(xué)素質(zhì),增進(jìn)道德品質(zhì)修養(yǎng),形成和發(fā)展數(shù)學(xué)品質(zhì)理念的實(shí)現(xiàn),可以通過將數(shù)學(xué)史的史學(xué)形態(tài)轉(zhuǎn)化為教育形態(tài),通過數(shù)學(xué)史融入中學(xué)課堂教學(xué),來實(shí)現(xiàn)文化理念的落實(shí)從本課題研究來看,數(shù)學(xué)史融入中學(xué)課堂教學(xué)已經(jīng)成為課題實(shí)施教師,乃至一些數(shù)學(xué)教師的自覺行為,現(xiàn)在,我們經(jīng)常會(huì)聽到數(shù)學(xué)史融入的課,這些都表明了數(shù)學(xué)史融入中學(xué)課堂教學(xué)的行動(dòng)研究是將文化理念的落實(shí)在課堂教學(xué)中的一種非常有效的途徑5.1.2 數(shù)學(xué)史融入中學(xué)課堂教學(xué)促進(jìn)了教師對教育目標(biāo)的理解在數(shù)學(xué)史融入中學(xué)課堂教學(xué)的行動(dòng)研究中,首先要學(xué)習(xí)課程標(biāo)準(zhǔn),學(xué)習(xí)新的教育理論,這些使研究者對數(shù)學(xué)的價(jià)值和數(shù)學(xué)的教育目標(biāo)有了新的認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)的價(jià)值,既有實(shí)用價(jià)值一提供了一種解決數(shù)
43、學(xué)內(nèi)社會(huì)生活中各種問題的有利工具;又有形式訓(xùn)練的價(jià)值一提供了一種思維的方式和方法;還有著文化價(jià)值提供了一種價(jià)值觀,倡導(dǎo)一種精神,它表現(xiàn)為數(shù)學(xué)念在入的觀念以及社會(huì)的觀念的形成和發(fā)展中的作用知識(shí)型的數(shù)學(xué)教育看重?cái)?shù)學(xué)的實(shí)用價(jià)值;能力型的數(shù)學(xué)教育看重的是數(shù)學(xué)的能力訓(xùn)練價(jià)值:文化型的數(shù)學(xué)教育則在注意到數(shù)學(xué)教育的實(shí)用價(jià)值和形式訓(xùn)練價(jià)值的同時(shí)特別看重?cái)?shù)學(xué)的文化教育價(jià)值不同的價(jià)值必然追求導(dǎo)致不同的教學(xué)目標(biāo)僅注重教學(xué)內(nèi)容的使用價(jià)值,只會(huì)將知識(shí)的理解、技能的掌握作為教學(xué)目標(biāo)的主體;注重?cái)?shù)學(xué)對思維能力訓(xùn)練的價(jià)值,就會(huì)將培養(yǎng)思維能力作為教學(xué)目標(biāo)的重點(diǎn),突出過程與方法的目標(biāo)緯度;只有在知識(shí)、能力并重的同時(shí),還能夠注意到
44、數(shù)學(xué)的文化教育的價(jià)值,那么在制定教學(xué)目標(biāo)時(shí)才真正能夠?qū)⑶楦?、態(tài)度、價(jià)值觀落到實(shí)處。5.1.3 數(shù)學(xué)史融入中學(xué)課堂教學(xué)加深了教師對教學(xué)內(nèi)容的研究數(shù)學(xué)史融入中學(xué)課堂教學(xué)的行動(dòng)研究,目的不是在形式上,而是通過教師對數(shù)學(xué)史的研究,對教學(xué)內(nèi)容的來龍去脈有了深入的理解,達(dá)到加深對課程的理解,也使得教學(xué)前后聯(lián)系、融會(huì)貫通,渾然一體例如案例正弦定理,在沒有研究數(shù)學(xué)史以前,對該定理的理解只認(rèn)識(shí)到兩個(gè)層次:一是從轉(zhuǎn)化的角度看,正弦定理是實(shí)現(xiàn)邊角互化的一個(gè)工具;二是從方程的角度看,正弦定理中含有七個(gè)量,除給定三個(gè)角外,一般情況下可知三求四在研究三角函數(shù)的數(shù)學(xué)史后,發(fā)現(xiàn)三角函數(shù)在歷史上大都來源于幾何,于是就思索正弦定
45、理的幾何背景是什么?通過研究發(fā)現(xiàn),正弦定理是對“大邊對大角,大角對大邊”的數(shù)量化解釋于是對定理的認(rèn)識(shí)上升了一個(gè)層次,正弦定理是將幾何問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)問題,是溝通代數(shù)和幾何的橋梁,體現(xiàn)了幾何與代數(shù)的統(tǒng)一5.1.4 數(shù)學(xué)史融入中學(xué)課堂教學(xué)提高了教師對教育理論的應(yīng)用數(shù)學(xué)史融入中學(xué)課堂教學(xué)的行動(dòng)研究是把數(shù)學(xué)史融入課堂教學(xué)看成一種教學(xué)現(xiàn)象,用行動(dòng)研究的理論來研究這種教育現(xiàn)象在研究的過程中,本研究者學(xué)習(xí)了行動(dòng)研究的理論,并用行動(dòng)研究的理論指導(dǎo)對數(shù)學(xué)史融入課堂教學(xué)的指導(dǎo),在實(shí)踐的過程,積累大大量的問題,通過這些問題的解決也促進(jìn)了對行動(dòng)研究理論的重新認(rèn)識(shí),提高了對教育理論的應(yīng)用例如在等差數(shù)列前n項(xiàng)和案例研究中,
46、用到了自然數(shù)從l加到100,少年高斯的數(shù)學(xué)思維:1+100=2+99=49+52=50+51=101,10150=5050,但缺乏對高斯思想的深入挖掘,隨著對數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí)和研究,進(jìn)一步研究高斯思想,發(fā)現(xiàn)以下結(jié)論:(1)思維的變通性追求算法簡單;(2)思維的直覺性數(shù)字內(nèi)在和諧;(3)思維的概括性尋找普遍規(guī)律;這是多么精美的數(shù)學(xué)思維加法向乘法的轉(zhuǎn)化,因此,案例可以進(jìn)一步發(fā)展,可以進(jìn)一步深化5.2 研究建議5.2.1 教師應(yīng)加強(qiáng)數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí)與研究在數(shù)學(xué)史融入中學(xué)課堂教學(xué)的行動(dòng)研究中,發(fā)現(xiàn)大部分教師并不是不接受新的教育理念,也不是不愿意通過數(shù)學(xué)史的融入落實(shí)文化滲透的理念而是由于數(shù)學(xué)史的知識(shí)匱乏導(dǎo)致理念
47、難以落實(shí),因此數(shù)學(xué)教師應(yīng)注意多方學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)史知識(shí),多方研究數(shù)學(xué)史對數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí)研究可以分為以下三個(gè)層次:了解性學(xué)習(xí)、掌握性學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)第一層次要求知道數(shù)學(xué)發(fā)展的概況,起過重要作用的數(shù)學(xué)家,影響深遠(yuǎn)的數(shù)學(xué)思想、方法等第二層次可以從數(shù)學(xué)史中適當(dāng)提取相關(guān)內(nèi)容,用于數(shù)學(xué)研究、教學(xué)、學(xué)習(xí)之中第三個(gè)層次以文獻(xiàn)資料為線索,研究不同時(shí)期數(shù)學(xué)發(fā)展、數(shù)學(xué)家活動(dòng)、數(shù)學(xué)思想、方法的進(jìn)展等,并對數(shù)學(xué)的發(fā)展趨勢提出預(yù)見性分析從中學(xué)數(shù)學(xué)的要求出發(fā),中學(xué)數(shù)學(xué)教師應(yīng)具有的數(shù)學(xué)史素養(yǎng),屬于第二層次5.2.2 教師應(yīng)加強(qiáng)數(shù)學(xué)史的長期融入與滲透數(shù)學(xué)教育是一項(xiàng)有目的、有計(jì)劃、有組織的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)它以傳授知識(shí)和培養(yǎng)人才為宗旨,以促使社
48、會(huì)進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)以及數(shù)學(xué)科學(xué)的發(fā)展,它是整個(gè)社會(huì)教育的一部分新一輪基礎(chǔ)教育數(shù)學(xué)課程改革將科學(xué)精神和人文精神統(tǒng)一于課程的“文化內(nèi)涵”之中,強(qiáng)調(diào)人的科學(xué)素養(yǎng)和入文修養(yǎng)的辯證統(tǒng)一,致力于科學(xué)知識(shí)、科學(xué)精神和人文精神的溝通與融合課程也關(guān)注到數(shù)學(xué)史對數(shù)學(xué)文化教育的意義,但文化的滲透靠不是一天、一學(xué)期、一年的滲透就能實(shí)現(xiàn),而是一個(gè)長期的過程只有長期加強(qiáng)數(shù)學(xué)史的文化滲透,對發(fā)展學(xué)生的文化素養(yǎng)才能起到應(yīng)有的作用5.2.3 教師應(yīng)加強(qiáng)數(shù)學(xué)史融入方式的研究與總結(jié)數(shù)學(xué)史如何融入到課堂教學(xué)中目前雖然總結(jié)出六個(gè)方面,但還不夠全面和深入因此需要數(shù)學(xué)教師在教學(xué)中充分認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)史的作用,全面認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)史的意義并且深入挖掘數(shù)學(xué)史的教育要素,不斷地開發(fā)、設(shè)計(jì)、反思和總結(jié),把數(shù)學(xué)史的史學(xué)形態(tài)轉(zhuǎn)化為
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