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摘要:數(shù)學(xué)是一門科學(xué),也是一種文化,應(yīng)將數(shù)學(xué)文化滲透在教學(xué)中,充分發(fā)揮它的育人作用,促進學(xué)生對知識發(fā)生發(fā)展過程的了解。數(shù)學(xué)文化對提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)具有重要的作用,它能使學(xué)生了解數(shù)學(xué)發(fā)展的脈絡(luò)和重要思想的演變過程,認(rèn)識到數(shù)學(xué)知識形成的內(nèi)在聯(lián)系,從而增強學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。通過行之有效的教育教學(xué)方式方法,使數(shù)學(xué)課堂在數(shù)學(xué)文化的浸潤下充滿趣味性。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)文化;數(shù)學(xué)教學(xué);數(shù)學(xué)學(xué)習(xí);滲透
數(shù)學(xué)的教育功能除了教會學(xué)生掌握這門工具之外,還應(yīng)通過數(shù)學(xué)文化對學(xué)生進行非智力因素的培養(yǎng)。教育部頒布的《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011版)》指出,“數(shù)學(xué)文化作為教材的組成部分,應(yīng)滲透在整套教材中……幫助學(xué)生了解在人類文明發(fā)展中數(shù)學(xué)的作用,激發(fā)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,感受數(shù)學(xué)家治學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn),欣賞數(shù)學(xué)的優(yōu)美”?!镀胀ǜ咧袛?shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》指出,“數(shù)學(xué)文化應(yīng)融入數(shù)學(xué)教學(xué)活動……有利于激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣,有利于學(xué)生進一步理解數(shù)學(xué),有利于開拓學(xué)生視野、提升數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”。從教育部頒布的課標(biāo)來看,初中階段在教材編寫上要體現(xiàn)數(shù)學(xué)文化,高中階段則明確要求將數(shù)學(xué)文化融入教學(xué)?,F(xiàn)行教材編寫的教學(xué)內(nèi)容一般是按問題提出、思考、給出定義、定理、證明、推論,再應(yīng)用舉例的順序進行編排,對數(shù)學(xué)概念、公式、定理、思想發(fā)生發(fā)展過程介紹較少,學(xué)生認(rèn)識不到知識大都是經(jīng)過問題、猜想、論證、檢驗、完善,一步一步成熟起來的,都有其自然發(fā)生發(fā)展的過程。比如,數(shù)軸上的點與實數(shù)是一一對應(yīng)的關(guān)系,那么數(shù)軸以外的點該如何表示呢?直角坐標(biāo)系的產(chǎn)生不僅能解決這個問題,還能將幾何問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)問題來解決。如果認(rèn)識不到數(shù)學(xué)更內(nèi)在的思想體系、文化內(nèi)涵和美學(xué)價值,那么教材系統(tǒng)化、模式化的內(nèi)容呈現(xiàn),很容易使學(xué)生形成數(shù)學(xué)知識就是先有定義,接著總結(jié)得出性質(zhì)、定理,然后用來解決問題的錯誤觀點。在學(xué)生看來,數(shù)學(xué)就是一堆數(shù)字和公式,對這門枯燥又無趣的學(xué)科深感畏懼,即便堅持學(xué)習(xí),也是迫于升學(xué),談不上興趣可言,喜愛更是寥寥無幾,這些都極大地影響了學(xué)習(xí)的效果,但這并不意味著數(shù)學(xué)本身枯燥、無味。抽象是數(shù)學(xué)難懂難學(xué)的根源,教材上那些文字語言精練簡潔的數(shù)學(xué)概念、定理、思想方法從何而來?有什么用途?這些對沒有細(xì)讀深思習(xí)慣的學(xué)生而言理解起來有一定的難度。有什么方法可以讓看起來枯燥的數(shù)學(xué)與很有意思、很有吸引力的內(nèi)容結(jié)合起來,通過恰當(dāng)?shù)姆绞胶陀行У耐緩絺鬟f給學(xué)生,使學(xué)生愿意關(guān)注它、接受它并產(chǎn)生興趣,直至用心地投入學(xué)習(xí),成為每一位老師需要面對和解決的問題。數(shù)學(xué)文化為教師激發(fā)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣提供了催化劑,數(shù)學(xué)教學(xué)中適當(dāng)融入與內(nèi)容有關(guān)的數(shù)學(xué)文化,可以增強數(shù)學(xué)的趣味性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,還可以拓寬學(xué)生的視野,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,使數(shù)學(xué)在學(xué)生眼中不再是乏味呆板的學(xué)科,而是一門不斷進步的、生動有趣的學(xué)科。本文以趣味性為話題,對數(shù)學(xué)文化在數(shù)學(xué)教學(xué)中的滲透提一點淺見。
一、了解數(shù)學(xué)文化,開啟興趣之門
南開大學(xué)顧沛教授在談及數(shù)學(xué)文化的內(nèi)涵時,從狹義和廣義兩個方面做了闡釋:“從狹義上說,數(shù)學(xué)文化即數(shù)學(xué)的思想、精神、方法、觀點、語言及其形成和發(fā)展過程;從廣義上說,除了狹義的內(nèi)容外,數(shù)學(xué)文化還包括數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)史、數(shù)學(xué)美、數(shù)學(xué)教育、數(shù)學(xué)發(fā)展中的人文成分以及數(shù)學(xué)與各種文化的關(guān)系?!庇纱丝芍?,數(shù)學(xué)文化融入教學(xué)不同于理論的灌輸,更不是對知識貼標(biāo)簽,而是挖掘數(shù)學(xué)知識的思想內(nèi)涵,使學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)發(fā)生發(fā)展的過程。將教育的內(nèi)容滲透到知識的學(xué)習(xí)過程中,讓學(xué)生受到數(shù)學(xué)文化的熏陶,不僅能激發(fā)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣,還能提高數(shù)學(xué)素養(yǎng)。一位好的數(shù)學(xué)老師不僅要了解數(shù)學(xué)文化,更要懂得數(shù)學(xué)文化,還應(yīng)該讓數(shù)學(xué)文化貫穿到數(shù)學(xué)課堂中。數(shù)學(xué)文化融入中學(xué)數(shù)學(xué)課堂傳播給學(xué)生,并不是漫無目的、生搬硬套地強加進去,而是經(jīng)過精挑細(xì)選、仔細(xì)斟酌之后為授課所用。把數(shù)學(xué)精神、數(shù)學(xué)思想方法的形成,把數(shù)學(xué)知識概念、技能技巧產(chǎn)生的過程,把數(shù)學(xué)的產(chǎn)生、演化、發(fā)展的歷史進程及未來趨勢,把數(shù)學(xué)發(fā)展的軌跡和重大歷史事件等,完整地呈現(xiàn)給學(xué)生,讓學(xué)生接受全面真正意義上的數(shù)學(xué)教育,使中學(xué)數(shù)學(xué)課堂生動活潑,更加富有生命力。了解數(shù)學(xué)文化,能使學(xué)生對數(shù)學(xué)越來越感興趣,能讓教師的講解更有條理,更能抓住數(shù)學(xué)的本質(zhì),能讓喜愛數(shù)學(xué)的人把數(shù)學(xué)從知識的層面上升到精神的層面,大大提高自己的思維品質(zhì)。數(shù)學(xué)文化融入教學(xué)能修正數(shù)學(xué)難學(xué)的偏見,漫長而曲折的數(shù)學(xué)發(fā)展史,能讓學(xué)生體會到探索求真過程中的不易,使學(xué)生重新審視學(xué)習(xí)中遇到的困難,增強面對困難的勇氣。
二、感悟數(shù)學(xué)文化,搭建智慧之橋
數(shù)學(xué)史是數(shù)學(xué)文化里一顆璀璨的明珠。我們可喜地看到,高中數(shù)學(xué)人教版教材《數(shù)學(xué)史選講(選修3—1)》已問世。而如何讓數(shù)學(xué)史在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中充分發(fā)揮它的重要作用,值得每一個數(shù)學(xué)老師高度關(guān)注。華東師范大學(xué)出版的初中數(shù)學(xué)教科書中,在引入新課“勾股定理”前,將“弦圖”作為這一章的導(dǎo)圖,教師應(yīng)抓住時機將它蘊含的數(shù)學(xué)文化融入本章的開篇學(xué)習(xí)中,用它豐富的文化內(nèi)涵吸引學(xué)生的注意力。首先是引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察“弦圖”的構(gòu)成。我國是發(fā)現(xiàn)和研究勾股定理最古老的國家之一,商高首先提出勾股定理(也稱商高定理),最早對勾股定理進行證明的是古代數(shù)學(xué)家趙爽,希臘的著名數(shù)學(xué)家畢達(dá)哥拉斯、美國第二十屆總統(tǒng)加菲爾德也證明了這個定理,這個定理迄今為止目前已有三百多種證明的方法。在老師娓娓道來的講述中,學(xué)生了解到勾股定理發(fā)生發(fā)展的過程。它是幾何學(xué)中光彩奪目的珍寶,與代數(shù)、三角等都有著千絲萬縷的聯(lián)系。作為幾何學(xué)的基石,2002年北京召開的國際數(shù)學(xué)家大會的會標(biāo),就采用了1700多年前數(shù)學(xué)家趙爽證明勾股定理的弦圖。教學(xué)中通過展示勾股定理發(fā)展的歷史背景,可充分發(fā)揮數(shù)學(xué)史料的積極作用。在加深了對勾股定理的理解后,圍繞勾股定理的發(fā)現(xiàn)、證明和應(yīng)用展開教學(xué)。課堂上,應(yīng)讓學(xué)生經(jīng)歷三個過程,第一是探索和證明的過程,第二是從特殊到一般的過程,第三是演繹推理的過程。針對這三個過程,教師要設(shè)計多個活動,比如,用勾股定理的沙漏模型讓學(xué)生進行觀察,使學(xué)生經(jīng)歷觀察、計算、猜想、證明及應(yīng)用過程,充分體現(xiàn)學(xué)生的自主性,課堂上,以學(xué)生互動為主線,通過畫一畫、測一測、聽一聽、議一議等活動使學(xué)生始終處于操作的狀態(tài),不斷動手、動眼、動口、動腦,全心參與“勾股定理”的學(xué)習(xí)。作業(yè)布置可以考慮讓學(xué)生去收集勾股定理的證明方法,進一步投入到勾股定理學(xué)習(xí)的探索中。又如無理數(shù)的出現(xiàn),教科書中將兩個邊長為1的正方形分別沿對角線剪開,得到四個等腰直角三角形拼成一個面積為2的大正方形。教學(xué)時可用A4紙讓學(xué)生動手操作,通過探究活動,讓學(xué)生親自感受到現(xiàn)實生活中的真實存在,并掌握這一類無理數(shù)的幾何意義,同時體會到有理數(shù)的局限性,凸顯無理數(shù)學(xué)習(xí)的必要性。由此學(xué)生認(rèn)識到了數(shù)學(xué)源于生活,是自然產(chǎn)生的。這也正是《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011版)》要求的,“教師應(yīng)注重數(shù)學(xué)知識與學(xué)生生活經(jīng)驗的聯(lián)系、與學(xué)生學(xué)科知識的聯(lián)系,組織學(xué)生開展實驗、操作、嘗試等活動,引導(dǎo)學(xué)生進行觀察、分析,抽象概括,運用知識進行判斷”。除了課堂教學(xué),學(xué)校還應(yīng)組織學(xué)生開展一系列的數(shù)學(xué)課外活動,以此來豐富數(shù)學(xué)學(xué)科教育。我市雁江區(qū)第六中學(xué)曾舉辦過為期一周的“玩數(shù)學(xué)、愛數(shù)學(xué)、學(xué)數(shù)學(xué)、用數(shù)學(xué)”主題“數(shù)學(xué)節(jié)”活動,此次活動包含了學(xué)科立德樹人專題講座、宣講數(shù)學(xué)家的故事、魔方比賽、計算大比拼、數(shù)學(xué)小報展示、思維導(dǎo)圖繪制等豐富的內(nèi)容,特別值得一提的是,學(xué)生們列舉了生活中的數(shù)學(xué)知識———加油表上的加油量和價格之間的函數(shù)關(guān)系、家庭用電用水量與價格的函數(shù)關(guān)系、利用二次函數(shù)知識解決利潤最大問題等。把課堂上枯燥的理論貫穿到數(shù)學(xué)活動中,使數(shù)學(xué)文化得到充分的展現(xiàn),使教學(xué)中只注重形式化的演繹數(shù)學(xué)思維的訓(xùn)練和邏輯演繹能力的培養(yǎng)得到一定的彌補,真正培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)的眼光發(fā)現(xiàn)世界,用數(shù)學(xué)的思維分析世界,用數(shù)學(xué)的語言表達(dá)世界。
三、欣賞數(shù)學(xué)文化,鋪設(shè)審美之路
數(shù)學(xué)文化燦爛輝煌,其中蘊藏豐富的數(shù)學(xué)美。教學(xué)中應(yīng)充分發(fā)揮數(shù)學(xué)深沉的、內(nèi)在的美育功能,喚起學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的好奇心,并逐步學(xué)會感受美、欣賞美、鑒別美、創(chuàng)造美。我們熟悉的黃金分割、對稱等造就了人類史上的無數(shù)經(jīng)典,詩詞歌賦、手工制作等也蘊含了許多數(shù)學(xué)元素,讓我們一起感受一二。其一:規(guī)律之美1×9+2=1112×9+3=111123×9+4=11111234×9+5=11111……我們可以繼續(xù)寫下去,發(fā)現(xiàn)它不但具有形式上的美,也有其內(nèi)在的規(guī)律美。這樣的例子很多,老師可以引導(dǎo)學(xué)生自創(chuàng)。其二:內(nèi)在之美外觀給大家美感的數(shù)學(xué)美比比皆是,比如,等邊三角形、圓、橢圓、雙曲線等,而內(nèi)在的美需要我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。求根公式就是一個典型,一元二次方程ax2+bx+c=0的求根公式x=-b±b2姨-4ac2a,很明顯它不具備外在的美觀,但當(dāng)我們知道了這個公式的用處之后,就會體會到它內(nèi)在的美,知道一個一元二次方程,我們就可以利用這個求根公式,把所有的一元二次方程的根都找到。這就是它內(nèi)在美的根本所在。數(shù)學(xué)文化24其三:對稱之美美有很多的準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn),對稱就是其中最重要的一個標(biāo)準(zhǔn)。生活中我們熟悉的很多東西都有對稱美,比如中國結(jié)、雪花、蝴蝶、人的臉等都具有對稱之美。對稱性在建筑中體現(xiàn)較多,比如,故宮位于北京中軸線的中心,其建筑嚴(yán)格遵循對稱規(guī)則。其四:黃金分割之美2019年的全國高考數(shù)學(xué)卷理科I中考查了一個選擇題,它的出現(xiàn)瞬間便成為網(wǎng)紅。姑且不說試題的質(zhì)量,這種考查已經(jīng)體現(xiàn)了數(shù)學(xué)文化在數(shù)學(xué)教學(xué)中的一個高度。這類試題在近幾年的高考試題中頻頻出現(xiàn),說明數(shù)學(xué)文化已經(jīng)在數(shù)學(xué)教學(xué)中得以全方位滲透。數(shù)學(xué)文化在高考試題中的出現(xiàn),充分體現(xiàn)了新課程理念下對學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的要求。一個奇妙的小數(shù)0.618成為美的代名詞,生活中能給人以美感的很多東西都和它有關(guān)。掌握了黃金分割之美,會把照片拍得更美。很多國家的國旗,寬長比都接近黃金分割。為了方便制作,常常取寬長比為整數(shù)2:3(約等于0.618)。最美的人體是肚臍把人從頭部到腳底分割成兩段,其之比為0.618;最漂亮的臉是眉毛把臉的長度分割成兩段,其之比為0.618。肘關(guān)節(jié)把中指尖到肩分割成兩段、膝蓋把足尖到髖關(guān)節(jié)分隔成兩段等大約都符合黃金分割定律。黃金分割定律既有深厚的文化底蘊,又帶給人類很多經(jīng)典的美,尤其是在人類建筑史上貢獻卓著,如巴黎圣母院、埃菲爾鐵塔等,還有我國著名的上海東方明珠電視塔,美麗之處就在于上球體就是塔的黃金分割點。其五:詩詞歌賦中的數(shù)字美數(shù)學(xué)文化也體現(xiàn)在詩詞歌賦中,比如,宋代邵雍的《山村詠懷》“一去二三里,煙村四五家,亭臺六七座,八九十枝花”,用十個數(shù)就寫出了山村的概貌和美麗。
四、弘揚數(shù)學(xué)文化,樹立遠(yuǎn)大之志
數(shù)學(xué)伴隨著人類從遠(yuǎn)古走到現(xiàn)代,數(shù)學(xué)文化是數(shù)學(xué)發(fā)展史上的瑰寶,它的豐富和完善體現(xiàn)了人類文明的進步。今天,我們在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的過程中接受數(shù)學(xué)文化的熏陶,不僅能提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng),更讓學(xué)生懂得這些知識的形成是眾多數(shù)學(xué)家辛勤耕耘而取得的偉大成果,感受到數(shù)學(xué)家們追求真理的過程,把科學(xué)家們不怕困難、頑強拼搏,受打擊、遭質(zhì)疑仍然不失去信心,百折不撓的堅強意志和科學(xué)精神植根于心中,教育學(xué)生堅定理想信念、厚植愛國主義情懷,培養(yǎng)學(xué)生堅持不懈、刻苦鉆研的優(yōu)秀品質(zhì)。我們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過程不會一帆風(fēng)順,同樣會遭遇到各種困難和挫折,我們要以數(shù)學(xué)家們?yōu)榘駱?,把孜孜不倦、頑強拼搏的精神和勇氣用于學(xué)習(xí)中,把弘揚數(shù)學(xué)文化的種子播種在心田里。作為祖國建設(shè)的一名后備人才,應(yīng)樹立遠(yuǎn)大理想,肩負(fù)起把祖國的優(yōu)秀傳統(tǒng)文化發(fā)揚光大的責(zé)任,如同數(shù)學(xué)前輩們一樣具有高度民族自強精神和報效祖國的拳拳之心,成為德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人??傊?,數(shù)學(xué)文化內(nèi)涵豐富、博大精深,充分發(fā)揮數(shù)學(xué)文化的教育功能,讓數(shù)學(xué)文化在數(shù)學(xué)教學(xué)中綻放,讓文化浸潤學(xué)生的心靈,啟迪學(xué)生的智慧。教學(xué)中注重趣味性、思想性、應(yīng)用性和知識性的統(tǒng)一,把數(shù)學(xué)知識上升到方法、觀點、思想的層次,使學(xué)生感受數(shù)學(xué)的無窮魅力,全面提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng),更好地適應(yīng)社會發(fā)展的需要。
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作者:羅莉英 單位:資陽市教育科學(xué)研究所
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