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中圖分類號:G642.421 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2013)06-0098-02
1引言
從1995年開始,加強大學生文化素質教育工作已經成為高等教育教學改革的一項重要探索。通過十幾年的研究和實踐,很多高等院校對大學生進行文化素質教育都積極響應。教育部也先后制定了幾項重要措施,下發了《關于加強大學生文化素質教育的若干意見》,成立了高等學校文化素質教育指導委員會,在全國普通高校建立了32個“國家大學生文化素質教育基地”。
人文素質教育主要是通過對學生加強文學、歷史、哲學、藝術等人文社會科學和自然科學方面的教育,以提高全體大學生的文化品位、審美情趣和科學素質。數學文化修養顯然也是人文素質教育的一部分。數學文化不是討論數學問題的,它是一種以數學為背景的文化。通過這種教育學習,就是要把數學變得容易理解,教會學生如何去品味數學、欣賞數學,亦即從文化的角度去看待數學,從而達到提高學生人文素質和滿足專業學科知識需要的目的,更重要的是讓學生具備均衡的文化素質和與時代相適應得知識結構。
2 數學文化、數學課程與學生素養
數學文化是人類的基本文化,不僅包括傳統的數學知識,還包括數學精神、數學思想、數學美等。數學文化幾乎與社會的各個方面都有緊密的聯系。數學也是一種素養,影響著每一個人的思維方式和言行舉止。日本的米山過藏曾經說:“我搞了多年的數學教育,發現學生在初中、高中接受的數學知識因畢業進入社會后,沒有什么機會應用這些作為知識的數學,所以出校門不到一兩年就忘掉了。然而不管他們從事什么業務的工作,唯有深深銘刻于頭腦中的數學精神、數學思維方法、研究方法和著眼點等,都隨時隨地發生作用,使他們受益終生。”由此可見數學文化對學生素質的提高有重要作用。
3 數學教學中滲透數學文化的策略和方法
數學文化的價值不容忽視,如何在教學過程中滲透數學文化是每一位數學教師應當思考的問題。課堂上的時間是有限的,教師要善于把握重點,充分發揮學生的主體作用,積極倡導學生進行合作探究學習。筆者認為,滲透數學文化教學應從以下幾方面入手。
3.1 營造數學文化氛圍,多角度地展示數學文化的魅力
首先,搜集數學故事,體會數學的發明過程。教師可督促學生利用課外讀物、數學雜志、因特網等信息工具去搜集數學故事(如數學名詞、數學符號等)。任何一個數學名詞、數學符號都是伴隨著數學發展的需要而產生的,并有著一段鮮為人知的經歷。如:“+”由拉丁文“et”(和的意思)演變而來,16世紀意大利科學家塔塔里亞用意大利文“più”(加的意思)的第一個字母表示加,草寫為“u”,最后變成了“+”號;“√”是由拉丁字母“r”演變而來;在極限的定義中常用的符號“”“”分別是英語單詞Any(任何的)、Exist(存在)的首字母的倒寫和反寫;因為定積分的定義當中涉及求和,積分符號“∫”是拉長的“S”(英語中求和sum的首字母)。學生通過對數學故事、數學符號的了解,有助于加深對數學知識的了解,體驗到數學并非枯燥乏味,而是充滿智慧與生命的。
其次,了解數學名人,領會數學家的科學精神。古今中外,每一位數學家成功的過程都是值得學生去了解和學習的。他們有廢寢忘食、孜孜不倦的求真態度,屢敗屢戰、永不言棄的堅定意志,矢志不渝、追求真理的獻身精神。我國古代南北朝的祖沖之用挪動籌碼(小竹竿)的方法進行計算,將圓周率精確到3.141 592 6與3.141 592 7之間。歐拉年近60時雙眼失明,接著彼得堡失火殃及他的住宅,書籍和大量手稿焚毀,5年后,愛妻病故。在這些不幸面前,歐拉沒有退縮,而是以堅韌的毅力奮斗著、拼搏著,他憑借著驚人的記憶力和罕見的心算能力,讓人筆錄他的發現,17年的時間里寫出400多篇論文和多部專著。一個個真實生動的故事拉近了數學家與學生的距離,使學生堅定學好數學的信念。
最后,認識數學美,欣賞數學美。許多人質疑:數學中存在美嗎?普洛克拉斯曾言簡意賅地指出:“哪里有數,那里就有美。”20世紀最有影響力的哲學家、數學家和邏輯學家羅素也說:“數學,如果正確地看,不但擁有真理,而且也具有至高的美。”數學美蘊涵豐富的思維與方法,通常將其劃分為簡潔美、對稱美、統一美、奇異美、抽象美等。學生在學習數學的同時進行積累和對比,認識數學美,欣賞數學美。如人們在使用正整數過程中根據其特點規律,發現了完美數、默森數、回文素數、孿生素數;在數理演算與證明過程中,人們逐步發現反證法、RMI方法、抽象法等。再如大家熟知的“黃金分割”“黃金比”,之所以這樣稱呼,是因為這種“分割”和這種“比”在視覺上給人極大的愉悅感,非常難得,如黃金一樣珍貴。黃金比,是工藝美術、建筑、攝影等許多藝術門類中審美的要素之一,認為它表現了恰到好處的“和諧”。對美的認識和欣賞可以培養學生的美感,提高鑒賞力,陶冶情操。
3.2 課堂滲透數學文化,提升學生素質
首先要滲透數學史,揭示知識形成發展全過程。數學史揭示了數學知識的現實來源與應用,讓學生在學習知識的同時,了解知識是怎樣在人腦中形成并發展的,在發展過程中遇到過哪些問題。如在學習三角函數時教師向學生介紹古代天文觀測和航海時所遇到的問題(即角與角的關系),由此產生球面三角,之后又由于間接測量和測繪工作的需要而出現平面三角,經數學家逐步改進,才出現今天這樣完善的三角函數及相互關系。再如講導數的概念時,可給學生介紹導數概念的產生是為了解決當時的一些實際問題,如變速直線運動的瞬時速度,以及設計透鏡時所需求切線的方程。通過對數學知識形成發展歷史的學習,才能讓學生學會如何去思考問題,從而培養學生的創新思維能力。
其次要講解數學名人名題,培養學生的思維能力。數學在其發展過程中遺留下許多疑難問題,長期以來,學者不斷研究,有的至今沒有答案,有的則是在附加條件后才得以解決,適當地向學生介紹這些內容,展示數學的嚴密性、邏輯性和創造性。如古希臘遺留的尺規作圖三大難題(三等分角、化圓為方、倍立方體),其中三等分角被認為不可能實現,而在附加條件――給直尺加上刻度,則可實現。學生在了解數學界的許多至今尚未解決的難題后,必然會激發他們的探究實踐興趣,對比加以思考。陳景潤就是聽到老師對哥德巴赫猜想的介紹而下決心向皇冠上的明珠進軍,從而證明出“1+2”,與哥德巴赫猜想只有一步之差。一位美國數學家稱贊他“移動了群山”。
最后要重視數學應用,感受數學的應用價值和社會需要。數學是社會發展的產物,在一定程度上又推動社會發展。數學知識、數學思想和數學方法幾乎滲透到人類所有的知識領域。“一個國家的科學水平可以用它消耗的數學來度量。”(拉奧?柯西)有需要才會有動機,學生只有在感受到數學的應用價值和社會需要后,才會產生學習動機,進而學好數學。如在極值的應用、微分方程等教學中可以融入許多物理、化學、生物、經濟等知識,建立模型,用所學的數學知識來分析模型,最后解決模型。這樣,學生可以充分體驗數學的應用價值,提高學習興趣,同時也為后續其他課程奠定堅實的基礎。
3.3 開展數學活動,給學生學習文化的空間
首先要撰寫數學論文,自辦數學小報。在學生了解數學文化以后,教師進行系統講解,引導學生將內容進行加工整理,寫成論文,或將自己的所思所想寫成日記,全班學生進行討論評比,選出優秀并獎勵或建議投稿。另外,教師可組織學生發揮自己的聰明才智,出版數學文化報、板報等,共同分享學習數學文化知識的樂趣。
其次要開展數學建模,制作手工模型。課外作業的形式豐富多樣,不能只局限于做作業,教師應不定時地組織學生開展數學活動(如開展數學建模,制作手工模型)。數學建模是將知識與生活聯系起來的重要手段,教師可規定每學期至少要開展一次數學建模競賽。制作手工模型是手腦并用、開動思維、發揮想象的好機會,通過這些活動可以培養學生的問題意識和解決問題能力,真正意義上讓學生理解數學、掌握數學。
4 結語
在數學課程中滲透數學文化是數學素質教育的體現。大多數教師雖然也已認識到數學文化的價值,但是由于受傳統教學模式和其他因素的影響,數學文化很難有機會進入數學課堂。面對這種情況,教師要及時地轉變思想,更新觀念,樹立正確的教學觀,加強自身的學習。可以通過讀一些數學教育理論和數學文化方面的著作和論文,提高自己的數學教育理論修養和數學文化修養;也可通過學習和借鑒一些名師的課例,體會數學文化的深層次內涵,在教學實踐中改變自己的教學模式和方法。
基于此,筆者建議教師應努力做到:首先,更注重數學知識和其他學科的聯系,特別是數學和其他知識的聯系,積極地探索發掘數學文化素材,注重從生活的例子中找到數學知識、方法、思想和觀念的胚芽;其次,適當地降低“硬數學”(數學知識、數學技巧、數學能力等)的要求,提高對“軟數學”(數學思想、數學觀念等)的要求;最后,在課程考核環節,要降低形式化的要求,注重對知識的理解與應用。總之,只有真正地將數學文化帶入教學過程,才能提升學生的綜合素養,才能使數學素質教育真正落到實處。
參考文獻
[1]顧沛.數學文化[M].北京:高等教育出版社,2008:2.
為此,我們課題組從2007年至2010年在數學課中進行的數學文化教學研究,下面與讀者共同分享我們的研究。
一、研究的目的
我們想通過數學文化課的開設,引導學生初步了解數學學科與人類社會發展之間的相互作用,體會數學的科學價值、應用價值、人文價值,開闊視野,探求數學發展的歷史軌跡,激發對于數學創新原動力的認識,受到優秀數學文化的熏陶,領會數學的美學價值,提高文化素養,養成求實、說理、批判質疑等理性思維習慣和鍥而不舍的追求真理的精神。
二、研究的過程
我們在實驗班每周開設了一節數學文化課,實驗班級和對照班級人數均為54人,均是年級組按成績進行的自然分班,排除人為因素。教師的學歷和教齡均相差不大,兩種班級每周數學的課時數相同,采用相同的教材、練習和資料,保證教師相同的教學投入時間和精力,控制無關變量的影響。我們根據高中學生已有的數學知識背景和基礎,選擇適合的數學文化內容進行教學。數學文化課主要有兩種課型,一是實踐操作活動課,二是閱讀感悟欣賞課。三年來,我們共開設了數學文化課40節。
為了保證課題順利實施,我們課題組每學期召開了兩次會議,一是學期開始工作任務布置會,二是學期結束,對照學期目標的課題工作總結會。會上組織課題組成員學習有關數學文化研究的論文,研討課題研究中存在的問題。我們還發動學生,開展了一些數學文化活動,實驗班級出了五期主題為《我愛數學》的數學墻報。課題組成員面向本年級開設了三次講座活動,三次講作的內容分別是《無處不在的數學―數學的應用》《有趣的數學》《數學名題欣賞》,引起學生極大的反響,受到了很好的效果。
三、數學活動課的內容和形式
數學文化課內容按課型分為兩大塊:一是閱讀欣賞感悟內容,包括數學家故事,精彩數學史,數學名題欣賞,數學應用范例、數學詩歌等。二是實踐操作活動內容,包括數學趣題,數學游戲,數學謎語等。課題組在確定數學文化課內容時,除了圍繞目標考慮知識性、科學性、教育性和可接受性以外,還著重注意以下三個“性”:
1.趣味性。學生好奇、求知欲強,根據這樣的心理特點,盡可能使活動題材新、奇、趣,為學生所喜聞樂見。在教學過程中做到“五個化”:①活動形式游戲化;②列舉范例生活化;③化解疑難故事化;④數的演算奇妙化;⑤介紹人物傳奇化。
2.思考性。思維是智力的核心,數學文化課的開設,必須讓學生明白一個道理,悟出一種思想,掌握一種方法,以而發展學生的思維能力。在閱讀欣賞感悟課上重在指導學生“讀什么”、“怎么讀”,結合教師提供的閱讀材料,組織學生交流、討論閱讀后的思考、發現、感想和獨特的見解。
3.實踐性。在學科課程的知識教學中,學生往往感到數學知識抽象,學起來很枯燥。數學文化課側重于指導學生運用所學到的數學知識去解決實際問題,提高學生理論聯系實際的積極性,使其成為日常生活中具體運用所學到的數學知識的一種嘗試或模擬。
四、開設數學活動課的成效
1.激發了學生的學習興趣,學生數學興趣得到了培養,數學素養得到了提高。數學文化課,為學生提供了一種有別于學科課程的學習形式。不但內容與學生的生活經驗相關,而且文化課的時間靈活,空間廣闊,沒有作業負擔,學生完全擺脫了失敗的陰影,另外參加文化課本身就給孩子們帶來無盡的愉悅。因此,學生興趣很大,逐漸能主動地將數學學習與生活聯系起來,主動將數學學習與其它學習結合起來,用數學的思想去思考問題,養成寫數學日記的習慣,學生的數學興趣逐漸高漲。
2.學生的數學成績有所上升。由于文化課開展,使學生知道生活隨處有數學現象,數學親近了學生,他們不再感到數學枯燥乏味了,對數學有感情了,成績也隨之提高了。實驗班級的數學成績在高一第二學期里合格率和優秀率均列全校第一名。在高一年級試驗時,有一位叫劉騫的同學,入學成績是全校一千多名,對數學學習興趣一般,其他各科成績更是平平。但是上了幾節數學文化課之后,他對數學產生了極大的興趣,數學成績直線上升。他說,以前真不知道數學是那么有趣,那么有挑戰性,是那么引人入勝。由于在數學上取得了成功的體驗,帶動了其他學科的學習,總體成績不斷提高,今年高考該同學以優異的成績考取了重點大學。
數學文化的核心是數學的觀念、意識和思維方式。所謂數學的觀念和意識,也就是人們常說的數學的頭腦、數學的素養,準確地說是指推理意識、抽象意識、整體意識和化歸意識。比如說推理意識,它體現了演繹邏輯的可靠性、嚴謹性和思維方式的廣泛性、深刻性,這有助于學生不盲從、有條理、善思辯,在錯綜復雜的問題面前不被表面現象所迷惑,能夠透過表象看本質,揭示相互之間的關系,從而更有效地解決問題。我們認為,數學文化的滲透應有機結合現行數學課程各模塊的內容,選擇介紹一些對數學發展起重大作用的歷史事件和人物,反映數學在人類社會進步、人類文化建設中的作用,同時也反映社會發展對數學發展的促進作用。學生透過領略、接受數學文化,了解人類社會發展對數學發展的影響,認識數學發生發展的必然規律;了解數學對推動人類社會發展的作用;了解數學對于其他各種科學、技術、文化發展的作用;了解人類從數學的角度認識客觀世界的過程;發展求知、求實、勇于探索的情感和態度;體會數學體系的系統性和嚴密性,了解數學真理的相對性。
一、數學課堂教學――建構以數學小課題研究為主的學習模式
傳統的數學優勢是所傳授的知識比較系統,知識點分散,學生容易掌握,不足的是知識分得比較零碎,學生在建構知識鏈的困難較大。開展數學小課題研究能培養了學生的探究能力和應用數學意識。
比如小課題:繪制我們的校園,就是以比例尺知識為主工具的實踐活動。活動分為三個板塊:第一板塊:確定方位,測量長、寬。第二板塊:繪制平面圖。第三板塊:制作模型。這個板塊是在活動的過程中生成出來的,在繪制平面圖后,學生想制作立體模型圖,陳列到學校的門口。于是數學老師和美術老師同上一節課,數學老師解決測量中高的問題,美術老師解決制作立體模型的問題。
再比如二年級的“我們去春游”小課題研究,綜合了活動策劃、購買物品、購票策略等等,學生需要綜合運用加減乘除的知識;“今天我當家”小課題研究,主要是讓學生體驗一天時間里的買菜、燒飯等活動的統籌安排,在這過程中學生對克、千克、秤的知識有了了解;還有“包裝的問題”、“我愛學校”等小課題研究活動,讓學生在探究學習過程中不僅學到了知識,而且還參與到社會、生活中,學習與人交往、與人合作、與人分享等人文的東西。學科之間還得到了很好的整合,學習方式也得到了很大的改善。
二、校本課程――把豐富的數學資源引進學習領域
進行數學文化建設,開發校本課程是一個重要的途徑。通過數學校本課程建設,可以把豐富的數學文化資源引進到數學學習過程中。
由于每節課的時間有限,教師在完成知識教學的任務后,很少有時間讓學生了解數學知識發展的歷史。在當代國際數學教育視野中,數學史首先被看作理解數學的一種途徑。數學史對于揭示數學知識的現實來源和應用,對于引導學生體會真正的數學思維過程,創造一種探索與研究數學學習氣氛,激發學生對數學的興趣,培養探索精神,揭示數學在文化史和科學進步史上的地位與影響,進而揭示其人文價值,都具有十分重要的意義。
小學數學文化史涉及的數學史知識包括:
1.數學知識的來源和背景;2.數學思想方法;3.數學欣賞;4.數學家的成長故事以及取得的成就。
此外,數學的理性品格應成為重要的數學文化內涵,許多大數學家在成長過程中遭遇過挫折,不少著名數學家都犯過今天看來相當可笑的錯誤。這些史料不僅可以使學生在數學方法上從反面獲得全新的體會,對學生正確看待困難、樹立學習數學的自信心,還可以使學生體會到數學不僅僅是訓練思維的體操,是科學研究的工具,更有著豐富多彩的人文內涵。
三、數學專題網站――學生更自由而廣闊的數學學習世界
在當今知識外儲化的時代,學生的學習時空不應該局限于學校,數學教育應該隨時隨地滿足學生的需求。網絡,就能滿足學生的這種需求。我們學校建設的數學網站就是動態傳播數學文化的平臺。該網站由6個板塊組成:闖關GOGOGO,學生可以在這里進行智力沖浪,解決問題,獲得積分,體驗成功和競爭;數學小游戲,讓學生在學習數學之余放松身心;數學故事,讓學生在閱讀一個個精彩故事中感受數學的好玩;數學小論文,讓學生把自己的數學學習心得體會發表在網站上與同學共享;數學人物,讓學生在網上與數學家“親密接觸”;數學思考,教會學生解決問題的策略,等等。
四、學生數學社團組織――揮灑學生數學才華的場所