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中图分类号:G642.421 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2013)06-0098-02
1引言
夜上海论坛 从1995年开始,加强大学生文化素质教育工作已经成为高等教育教学改革的一项重要探索。通过十几年的研究和实践,很多高等院校对大学生进行文化素质教育都积极响应。教育部也先后制定了几项重要措施,下发了《关于加强大学生文化素质教育的若干意见》,成立了高等学校文化素质教育指导委员会,在全国普通高校建立了32个“国家大学生文化素质教育基地”。
人文素质教育主要是通过对学生加强文学、历史、哲学、艺术等人文社会科学和自然科学方面的教育,以提高全体大学生的文化品位、审美情趣和科学素质。数学文化修养显然也是人文素质教育的一部分。数学文化不是讨论数学问题的,它是一种以数学为背景的文化。通过这种教育学习,就是要把数学变得容易理解,教会学生如何去品味数学、欣赏数学,亦即从文化的角度去看待数学,从而达到提高学生人文素质和满足专业学科知识需要的目的,更重要的是让学生具备均衡的文化素质和与时代相适应得知识结构。
夜上海论坛 2 数学文化、数学课程与学生素养
夜上海论坛 数学文化是人类的基本文化,不仅包括传统的数学知识,还包括数学精神、数学思想、数学美等。数学文化几乎与社会的各个方面都有紧密的联系。数学也是一种素养,影响着每一个人的思维方式和言行举止。日本的米山过藏曾经说:“我搞了多年的数学教育,发现学生在初中、高中接受的数学知识因毕业进入社会后,没有什么机会应用这些作为知识的数学,所以出校门不到一两年就忘掉了。然而不管他们从事什么业务的工作,唯有深深铭刻于头脑中的数学精神、数学思维方法、研究方法和着眼点等,都随时随地发生作用,使他们受益终生。”由此可见数学文化对学生素质的提高有重要作用。
3 数学教学中渗透数学文化的策略和方法
夜上海论坛 数学文化的价值不容忽视,如何在教学过程中渗透数学文化是每一位数学教师应当思考的问题。课堂上的时间是有限的,教师要善于把握重点,充分发挥学生的主体作用,积极倡导学生进行合作探究学习。笔者认为,渗透数学文化教学应从以下几方面入手。
3.1 营造数学文化氛围,多角度地展示数学文化的魅力
夜上海论坛 首先,搜集数学故事,体会数学的发明过程。教师可督促学生利用课外读物、数学杂志、因特网等信息工具去搜集数学故事(如数学名词、数学符号等)。任何一个数学名词、数学符号都是伴随着数学发展的需要而产生的,并有着一段鲜为人知的经历。如:“+”由拉丁文“et”(和的意思)演变而来,16世纪意大利科学家塔塔里亚用意大利文“più”(加的意思)的第一个字母表示加,草写为“u”,最后变成了“+”号;“√”是由拉丁字母“r”演变而来;在极限的定义中常用的符号“”“”分别是英语单词Any(任何的)、Exist(存在)的首字母的倒写和反写;因为定积分的定义当中涉及求和,积分符号“∫”是拉长的“S”(英语中求和sum的首字母)。学生通过对数学故事、数学符号的了解,有助于加深对数学知识的了解,体验到数学并非枯燥乏味,而是充满智慧与生命的。
其次,了解数学名人,领会数学家的科学精神。古今中外,每一位数学家成功的过程都是值得学生去了解和学习的。他们有废寝忘食、孜孜不倦的求真态度,屡败屡战、永不言弃的坚定意志,矢志不渝、追求真理的献身精神。我国古代南北朝的祖冲之用挪动筹码(小竹竿)的方法进行计算,将圆周率精确到3.141 592 6与3.141 592 7之间。欧拉年近60时双眼失明,接着彼得堡失火殃及他的住宅,书籍和大量手稿焚毁,5年后,爱妻病故。在这些不幸面前,欧拉没有退缩,而是以坚韧的毅力奋斗着、拼搏着,他凭借着惊人的记忆力和罕见的心算能力,让人笔录他的发现,17年的时间里写出400多篇论文和多部专著。一个个真实生动的故事拉近了数学家与学生的距离,使学生坚定学好数学的信念。
最后,认识数学美,欣赏数学美。许多人质疑:数学中存在美吗?普洛克拉斯曾言简意赅地指出:“哪里有数,那里就有美。”20世纪最有影响力的哲学家、数学家和逻辑学家罗素也说:“数学,如果正确地看,不但拥有真理,而且也具有至高的美。”数学美蕴涵丰富的思维与方法,通常将其划分为简洁美、对称美、统一美、奇异美、抽象美等。学生在学习数学的同时进行积累和对比,认识数学美,欣赏数学美。如人们在使用正整数过程中根据其特点规律,发现了完美数、默森数、回文素数、孪生素数;在数理演算与证明过程中,人们逐步发现反证法、RMI方法、抽象法等。再如大家熟知的“黄金分割”“黄金比”,之所以这样称呼,是因为这种“分割”和这种“比”在视觉上给人极大的愉悦感,非常难得,如黄金一样珍贵。黄金比,是工艺美术、建筑、摄影等许多艺术门类中审美的要素之一,认为它表现了恰到好处的“和谐”。对美的认识和欣赏可以培养学生的美感,提高鉴赏力,陶冶情操。
3.2 课堂渗透数学文化,提升学生素质
首先要渗透数学史,揭示知识形成发展全过程。数学史揭示了数学知识的现实来源与应用,让学生在学习知识的同时,了解知识是怎样在人脑中形成并发展的,在发展过程中遇到过哪些问题。如在学习三角函数时教师向学生介绍古代天文观测和航海时所遇到的问题(即角与角的关系),由此产生球面三角,之后又由于间接测量和测绘工作的需要而出现平面三角,经数学家逐步改进,才出现今天这样完善的三角函数及相互关系。再如讲导数的概念时,可给学生介绍导数概念的产生是为了解决当时的一些实际问题,如变速直线运动的瞬时速度,以及设计透镜时所需求切线的方程。通过对数学知识形成发展历史的学习,才能让学生学会如何去思考问题,从而培养学生的创新思维能力。
其次要讲解数学名人名题,培养学生的思维能力。数学在其发展过程中遗留下许多疑难问题,长期以来,学者不断研究,有的至今没有答案,有的则是在附加条件后才得以解决,适当地向学生介绍这些内容,展示数学的严密性、逻辑性和创造性。如古希腊遗留的尺规作图三大难题(三等分角、化圆为方、倍立方体),其中三等分角被认为不可能实现,而在附加条件――给直尺加上刻度,则可实现。学生在了解数学界的许多至今尚未解决的难题后,必然会激发他们的探究实践兴趣,对比加以思考。陈景润就是听到老师对哥德巴赫猜想的介绍而下决心向皇冠上的明珠进军,从而证明出“1+2”,与哥德巴赫猜想只有一步之差。一位美国数学家称赞他“移动了群山”。
最后要重视数学应用,感受数学的应用价值和社会需要。数学是社会发展的产物,在一定程度上又推动社会发展。数学知识、数学思想和数学方法几乎渗透到人类所有的知识领域。“一个国家的科学水平可以用它消耗的数学来度量。”(拉奥・柯西)有需要才会有动机,学生只有在感受到数学的应用价值和社会需要后,才会产生学习动机,进而学好数学。如在极值的应用、微分方程等教学中可以融入许多物理、化学、生物、经济等知识,建立模型,用所学的数学知识来分析模型,最后解决模型。这样,学生可以充分体验数学的应用价值,提高学习兴趣,同时也为后续其他课程奠定坚实的基础。
3.3 开展数学活动,给学生学习文化的空间
首先要撰写数学论文,自办数学小报。在学生了解数学文化以后,教师进行系统讲解,引导学生将内容进行加工整理,写成论文,或将自己的所思所想写成日记,全班学生进行讨论评比,选出优秀并奖励或建议投稿。另外,教师可组织学生发挥自己的聪明才智,出版数学文化报、板报等,共同分享学习数学文化知识的乐趣。
其次要开展数学建模,制作手工模型。课外作业的形式丰富多样,不能只局限于做作业,教师应不定时地组织学生开展数学活动(如开展数学建模,制作手工模型)。数学建模是将知识与生活联系起来的重要手段,教师可规定每学期至少要开展一次数学建模竞赛。制作手工模型是手脑并用、开动思维、发挥想象的好机会,通过这些活动可以培养学生的问题意识和解决问题能力,真正意义上让学生理解数学、掌握数学。
4 结语
在数学课程中渗透数学文化是数学素质教育的体现。大多数教师虽然也已认识到数学文化的价值,但是由于受传统教学模式和其他因素的影响,数学文化很难有机会进入数学课堂。面对这种情况,教师要及时地转变思想,更新观念,树立正确的教学观,加强自身的学习。可以通过读一些数学教育理论和数学文化方面的著作和论文,提高自己的数学教育理论修养和数学文化修养;也可通过学习和借鉴一些名师的课例,体会数学文化的深层次内涵,在教学实践中改变自己的教学模式和方法。
基于此,笔者建议教师应努力做到:首先,更注重数学知识和其他学科的联系,特别是数学和其他知识的联系,积极地探索发掘数学文化素材,注重从生活的例子中找到数学知识、方法、思想和观念的胚芽;其次,适当地降低“硬数学”(数学知识、数学技巧、数学能力等)的要求,提高对“软数学”(数学思想、数学观念等)的要求;最后,在课程考核环节,要降低形式化的要求,注重对知识的理解与应用。总之,只有真正地将数学文化带入教学过程,才能提升学生的综合素养,才能使数学素质教育真正落到实处。
参考文献
[1]顾沛.数学文化[M].北京:高等教育出版社,2008:2.
为此,我们课题组从2007年至2010年在数学课中进行的数学文化教学研究,下面与读者共同分享我们的研究。
一、研究的目的
我们想通过数学文化课的开设,引导学生初步了解数学学科与人类社会发展之间的相互作用,体会数学的科学价值、应用价值、人文价值,开阔视野,探求数学发展的历史轨迹,激发对于数学创新原动力的认识,受到优秀数学文化的熏陶,领会数学的美学价值,提高文化素养,养成求实、说理、批判质疑等理性思维习惯和锲而不舍的追求真理的精神。
二、研究的过程
夜上海论坛 我们在实验班每周开设了一节数学文化课,实验班级和对照班级人数均为54人,均是年级组按成绩进行的自然分班,排除人为因素。教师的学历和教龄均相差不大,两种班级每周数学的课时数相同,采用相同的教材、练习和资料,保证教师相同的教学投入时间和精力,控制无关变量的影响。我们根据高中学生已有的数学知识背景和基础,选择适合的数学文化内容进行教学。数学文化课主要有两种课型,一是实践操作活动课,二是阅读感悟欣赏课。三年来,我们共开设了数学文化课40节。
为了保证课题顺利实施,我们课题组每学期召开了两次会议,一是学期开始工作任务布置会,二是学期结束,对照学期目标的课题工作总结会。会上组织课题组成员学习有关数学文化研究的论文,研讨课题研究中存在的问题。我们还发动学生,开展了一些数学文化活动,实验班级出了五期主题为《我爱数学》的数学墙报。课题组成员面向本年级开设了三次讲座活动,三次讲作的内容分别是《无处不在的数学―数学的应用》《有趣的数学》《数学名题欣赏》,引起学生极大的反响,受到了很好的效果。
三、数学活动课的内容和形式
数学文化课内容按课型分为两大块:一是阅读欣赏感悟内容,包括数学家故事,精彩数学史,数学名题欣赏,数学应用范例、数学诗歌等。二是实践操作活动内容,包括数学趣题,数学游戏,数学谜语等。课题组在确定数学文化课内容时,除了围绕目标考虑知识性、科学性、教育性和可接受性以外,还着重注意以下三个“性”:
1.趣味性。学生好奇、求知欲强,根据这样的心理特点,尽可能使活动题材新、奇、趣,为学生所喜闻乐见。在教学过程中做到“五个化”:①活动形式游戏化;②列举范例生活化;③化解疑难故事化;④数的演算奇妙化;⑤介绍人物传奇化。
夜上海论坛 2.思考性。思维是智力的核心,数学文化课的开设,必须让学生明白一个道理,悟出一种思想,掌握一种方法,以而发展学生的思维能力。在阅读欣赏感悟课上重在指导学生“读什么”、“怎么读”,结合教师提供的阅读材料,组织学生交流、讨论阅读后的思考、发现、感想和独特的见解。
夜上海论坛 3.实践性。在学科课程的知识教学中,学生往往感到数学知识抽象,学起来很枯燥。数学文化课侧重于指导学生运用所学到的数学知识去解决实际问题,提高学生理论联系实际的积极性,使其成为日常生活中具体运用所学到的数学知识的一种尝试或模拟。
四、开设数学活动课的成效
夜上海论坛 1.激发了学生的学习兴趣,学生数学兴趣得到了培养,数学素养得到了提高。数学文化课,为学生提供了一种有别于学科课程的学习形式。不但内容与学生的生活经验相关,而且文化课的时间灵活,空间广阔,没有作业负担,学生完全摆脱了失败的阴影,另外参加文化课本身就给孩子们带来无尽的愉悦。因此,学生兴趣很大,逐渐能主动地将数学学习与生活联系起来,主动将数学学习与其它学习结合起来,用数学的思想去思考问题,养成写数学日记的习惯,学生的数学兴趣逐渐高涨。
2.学生的数学成绩有所上升。由于文化课开展,使学生知道生活随处有数学现象,数学亲近了学生,他们不再感到数学枯燥乏味了,对数学有感情了,成绩也随之提高了。实验班级的数学成绩在高一第二学期里合格率和优秀率均列全校第一名。在高一年级试验时,有一位叫刘骞的同学,入学成绩是全校一千多名,对数学学习兴趣一般,其他各科成绩更是平平。但是上了几节数学文化课之后,他对数学产生了极大的兴趣,数学成绩直线上升。他说,以前真不知道数学是那么有趣,那么有挑战性,是那么引人入胜。由于在数学上取得了成功的体验,带动了其他学科的学习,总体成绩不断提高,今年高考该同学以优异的成绩考取了重点大学。
数学文化的核心是数学的观念、意识和思维方式。所谓数学的观念和意识,也就是人们常说的数学的头脑、数学的素养,准确地说是指推理意识、抽象意识、整体意识和化归意识。比如说推理意识,它体现了演绎逻辑的可靠性、严谨性和思维方式的广泛性、深刻性,这有助于学生不盲从、有条理、善思辩,在错综复杂的问题面前不被表面现象所迷惑,能够透过表象看本质,揭示相互之间的关系,从而更有效地解决问题。我们认为,数学文化的渗透应有机结合现行数学课程各模块的内容,选择介绍一些对数学发展起重大作用的历史事件和人物,反映数学在人类社会进步、人类文化建设中的作用,同时也反映社会发展对数学发展的促进作用。学生透过领略、接受数学文化,了解人类社会发展对数学发展的影响,认识数学发生发展的必然规律;了解数学对推动人类社会发展的作用;了解数学对于其他各种科学、技术、文化发展的作用;了解人类从数学的角度认识客观世界的过程;发展求知、求实、勇于探索的情感和态度;体会数学体系的系统性和严密性,了解数学真理的相对性。
一、数学课堂教学――建构以数学小课题研究为主的学习模式
传统的数学优势是所传授的知识比较系统,知识点分散,学生容易掌握,不足的是知识分得比较零碎,学生在建构知识链的困难较大。开展数学小课题研究能培养了学生的探究能力和应用数学意识。
比如小课题:绘制我们的校园,就是以比例尺知识为主工具的实践活动。活动分为三个板块:第一板块:确定方位,测量长、宽。第二板块:绘制平面图。第三板块:制作模型。这个板块是在活动的过程中生成出来的,在绘制平面图后,学生想制作立体模型图,陈列到学校的门口。于是数学老师和美术老师同上一节课,数学老师解决测量中高的问题,美术老师解决制作立体模型的问题。
再比如二年级的“我们去春游”小课题研究,综合了活动策划、购买物品、购票策略等等,学生需要综合运用加减乘除的知识;“今天我当家”小课题研究,主要是让学生体验一天时间里的买菜、烧饭等活动的统筹安排,在这过程中学生对克、千克、秤的知识有了了解;还有“包装的问题”、“我爱学校”等小课题研究活动,让学生在探究学习过程中不仅学到了知识,而且还参与到社会、生活中,学习与人交往、与人合作、与人分享等人文的东西。学科之间还得到了很好的整合,学习方式也得到了很大的改善。
二、校本课程――把丰富的数学资源引进学习领域
进行数学文化建设,开发校本课程是一个重要的途径。通过数学校本课程建设,可以把丰富的数学文化资源引进到数学学习过程中。
由于每节课的时间有限,教师在完成知识教学的任务后,很少有时间让学生了解数学知识发展的历史。在当代国际数学教育视野中,数学史首先被看作理解数学的一种途径。数学史对于揭示数学知识的现实来源和应用,对于引导学生体会真正的数学思维过程,创造一种探索与研究数学学习气氛,激发学生对数学的兴趣,培养探索精神,揭示数学在文化史和科学进步史上的地位与影响,进而揭示其人文价值,都具有十分重要的意义。
小学数学文化史涉及的数学史知识包括:
夜上海论坛 1.数学知识的来源和背景;2.数学思想方法;3.数学欣赏;4.数学家的成长故事以及取得的成就。
此外,数学的理性品格应成为重要的数学文化内涵,许多大数学家在成长过程中遭遇过挫折,不少著名数学家都犯过今天看来相当可笑的错误。这些史料不仅可以使学生在数学方法上从反面获得全新的体会,对学生正确看待困难、树立学习数学的自信心,还可以使学生体会到数学不仅仅是训练思维的体操,是科学研究的工具,更有着丰富多彩的人文内涵。
三、数学专题网站――学生更自由而广阔的数学学习世界
夜上海论坛 在当今知识外储化的时代,学生的学习时空不应该局限于学校,数学教育应该随时随地满足学生的需求。网络,就能满足学生的这种需求。我们学校建设的数学网站就是动态传播数学文化的平台。该网站由6个板块组成:闯关GOGOGO,学生可以在这里进行智力冲浪,解决问题,获得积分,体验成功和竞争;数学小游戏,让学生在学习数学之余放松身心;数学故事,让学生在阅读一个个精彩故事中感受数学的好玩;数学小论文,让学生把自己的数学学习心得体会发表在网站上与同学共享;数学人物,让学生在网上与数学家“亲密接触”;数学思考,教会学生解决问题的策略,等等。
夜上海论坛 四、学生数学社团组织――挥洒学生数学才华的场所