第一篇:数学教学中融入数学史的策略研究
数学教学中融入数学史的策略研究
摘 要:数学史教育是数学新课程改革中进行素质教育的重要手段.在数学教学中融入数学史教育具有十分重要的意义,可从六个方面进行:介绍我国数学成就,培养学生爱国主义情操;领略数学的美学价值,培养学生的审美意识;了解数学的文化价值,培养学生的学习兴趣;感悟数学家的励志故事,培养学生的创新精神;经历数学知识的产生过程,使学生了解数学知识的应用价值;挖掘数学思想方法,提高学生解决问题的能力.
早在十九世纪末,在美国就有人提倡将数学史作为数学教师的教学工作的必要组成部分,数学史家卡约黎在《数学史》的前言里论述数学史对数学研究的意义之后,谈到数学史对数学教师的价值中称:“如果用历史回顾和历史轶事点缀枯燥的问题求解和几何证明,学生的学习兴趣就会大大增加”.自七十年代以来,数学史在数学教育中的重要性逐渐为人们所认识,国际教育委员会设立专门研究数学史与数学教学关系的研究群,目的是结合数学史与数学教学,以提升数学教育的成效.国际数学教育会议上曾开展过关于数学史融入数学教育专题讨论,认为数学史对激发学生的学习兴趣,培养学生的品格和思想,熏陶学生不畏艰难的性格等都有重要的作用.现在世界上越来越多的国家开设了数学史课程,我国近年来也开始在部分院校开设数学史课,编写各种数学史教材,举办数学史教师培训班等等.在新课程改革中,根据不同年级和单元在中小学数学教材中适当的渗透数学史内容.
近10余年,数学史研究在国内引起广泛的重视,但许多研究成果仅仅停留在学术层面上,还没有真正转化为数学教育的内容.如何将数学史融入数学教材及其教学活动中,使数学史与数学教育的结合更有生命力,这是我们必须认真思考、急待解决的问题.本文结合我国新课程改革的实际,论述了数学教学中融入数学史的六个策略,为数学史渗透在教材中,融入到数学教学中提供借鉴.
1.学习数学史的意义
数学史,即数学发展的历史.数学史在数学教材中既有在章节引言和正文部分的直接介绍,也有作为阅读材料的一般罗列.数学史对有重大影响的某些人物、事件、思想方法等作了详尽的介绍,但是教材中对数学史知识的介绍缺乏系统性,在有的知识点上进行大量介绍,而有的则没有很好发掘,没有形成完整的体系.新一轮的课程改革,对数学教育有了新的要求,这一次系统而复杂的工程要所有教师以高度的热情参与其中,但是一些学校的课堂教育改革依然滞后,“满堂灌”“填鸭式”等教学方式仍然存在,教师在课堂上把知识灌输给学生然后学生模仿老师展开题海战术,强化知识的记忆,这种教学方式不能让学生真正理解数学知识的本质和内在的逻辑关系.所以说传统的数学教育观念、教育方法、教育模式还没有得到根本的改变.
数学老师在数学教育教学中适当的渗透数学史的知识,不仅能增加数学教学的科学性和趣味性,更能激发出学生对数学的热爱,培养学生的能力.通过生动、丰富的数学家的故事、数学趣闻和数学史料等,使学生初步了解数学产生与发展的过程及数学知识的现实来源,有助于学生对数学的全面认识和了解,形成正确的数学观,更好地理解数学;有助于活跃课堂气氛,激发学生学习数学兴趣;有助于学生感受数学家的严谨和锲而不舍的探索精神;有利于学生形成正确的思维方式;有利于培养学生的创新精神;有利于提高学生的美学修养;有助于学生学会如何运用数学知识,对学生的实践能力起着巨大的推动作用.在数学学习中渗透数学史教育这种全新的教学内容,不仅能使学生掌握数学文化方面的内容,还可以获得人文科学方面的修养.所以说数学史对于数学教学来说是一种十分有效的、不可缺少的工具.
2.数学史在数学教学中渗透的策略
2.1介绍我国数学成就,培养学生爱国主义情操
中华民族是一个有着五千多年文明的伟大民族,中华文化更是源远流长.对于数学的发展而言,中华民族有着不可磨灭的贡献,特别是在代数、算术以及几何方面有更高的成就.但现在的数学教材中很少涉及关于数学史的知识,许多读完高中,甚至读完大学的学生对几个著名的数学家都知之甚少,更不知道数学悠久曲折的发展史.这是我们数学教育中的一大缺陷.所以要在数学教学中渗透数学史方面的知识,数学教学中可以介绍一些我国数学成就,如刘徽、杨辉、秦九韶、祖冲之等一批优秀的数学家;还有著名的中国剩余定理、祖冲之的圆周率的计算、刘徽的“割圆术”等具有世界影响的数学成就,其中有些比国外领先几千年以上.南北朝时,祖冲之用“缀术”推出圆周率,精确到小数点后第七位,那时的印度只精确到小数点后第四位,欧洲也仅仅精确到小数点后第六位,可见中国的“祖率”可以称得上首屈一指了.中国代数上的成就也是不可忽视的,公元一世纪以前就发现了正负数计算和联立一次方程的解法,这比印度以及欧洲要早几百年到一千年.今有解决了著名世界数学难题“哥德巴赫猜想”中的(1+2),创造了距(1+1)这颗“皇冠上的明珠”只有一步之遥的陈景润,有享誉海内外的华罗庚的“华氏定理”等.
例如在最优化的学习中老师在讲著名的邮递员问题时,都会提到邮递员问题的提出者管梅谷,他一直从事运筹学、组合优化与图论方面的工作,在国内外知名度都很高,1962年他首先提出“中国邮路问题”即:邮递员从邮局出发送信,要求对辖区内每条街,都至少通过一次,再回邮局.在此条件下,怎样选择一条最短路线?中国邮路问题可以应用于扫雪车路线、邮政部门、警车巡逻路线、洒水车路线、(计算机制造工业)如何将激光刻制用于集成电路加工的模具、(计算机绘图)如何节约画笔的空走问题等.这一问题的提出不仅对中国影响很大,对世界的影响也是不容忽视的.这样一讲学生会为我国数学家获得这样的成就感到自豪,从而培养学生的爱国主义情操,更加积极主动地去学习.
这些数学家的成就无疑都在弘扬中华文化,振兴中华精神,使学生为我国数学悠久的历史以及数学家的成就感到自豪.所以教师必须要了解数学的发展脉络,认真分析数学知识与数学史之间的联系,引导学生进行自主探索,促使学生在课外活动中主动去学习数学史中数学家的故事.教师也可以结合数学知识在数学教学中渗透数学史方面的知识,特别是我国那些感人至深的数学成就,它不仅能够触动每个盼望国家繁荣富强的学生爱国主义情操,而且可以增加学生的民族自豪感和使命感.
2.2领略数学的美学价值,培养学生的审美意识
著名英国哲学家和数学家罗素曾说过“数学不仅拥有真理,而且拥有一种至高无上的美,一种冷峻严肃的美,就像一尊雕像„这种没有音乐美术那样华丽的装饰,它可以纯洁到崇高的程度,能够达到只有严格的,只有最伟大的艺术才能显示的完美境界”无数数学家都被这种纯洁至高无上的美所折服.
数学史中蕴含着无数美的宝藏,在数学教学中渗透数学史,对学生审美意识的提高起着很重要的作用.数学中通过数学史的学习可以让学生感受和欣赏数学的美,真正领悟数学的美.许多著名的定理、原理都表现出数学的美.例如毕达哥拉斯定理(勾股定理)是初中教材中一个十分简洁而又深刻的定理,两千多年来激起了无数人对数学的兴趣,很多人都给出了他的证明,1940年,著名美国数学家卢米斯在《毕达哥拉斯命题艺术》的第二版中收集了370种证明过程,这充分展现出这个定理的魅力,体现出数学的美学价值.
数学的美主要体现在简洁、容易、对称、一目了然.下面的例题解析过程充分体现出了数学的美学价值.
例1 已知关于的函数:求此最小值函数
.,其最小值是的函数,教师们在一起制定评分标准时,达成了以下共识:(总共6分)写出:
得1分;
分三种情况进行讨论,任意答对一种得1分.(1)(2)(3)时,时,时,; ;
;
写出最终形式得2分.
数学老师都认为对于最后拿“2分”就是为了锻炼学生的一种能力,但具体哪种能力,并未给出,但是在考试中大部分同学都丢失了这2分.
在评试卷时,老师对被扣这2分的理由各不相同.
有一位老师告诉学生:扣这两分就是为了养成你们总结的习惯.但这种说法并不能说服学生,仍有许多学生感到十分气愤.
另一位老师则这样解释的:打个比方,如果几位工人去搬砖,劳动结束后,每个人在结束后,都要对自己搬的数量汇总,才能拿到工钱.如果不总结结论,结果就会不清晰,并且提出解题的美学标准,结果没有学生提出异议,因为学生领略到了数学的美学价值. 在之后的测试中,来自提到过“数学美”的班级,大部分同学都写上最后的结论.
这次调查反映出教学中是否提到数学美是否自觉主动地审视最后结论是有影响的,在提到数学美的班级,大部分学生自觉审视结果是否符合美的标准,其它班,学生则依赖于教师指出答案最终形式的要求,可见在数学教学中让学生领略数学的美学价值,可以培养学生的审美意识.
2.3了解数学的文化价值,培养学生的学习兴趣
数学文化是指人类社会历史发展过程中所创造的物质财富和精神财富的总和.特指精神财富,如:文字、艺术、教育等,从某种意义上说数学教育就是数学文化的教育.数学家的故事以及他的成就,就是他们所处时代的文化产物,反过来又丰富了那个时代的文化,我们应该在教学中认识数学的文化价值,培养学生的学习兴趣.许多概念,定理得证明都可以让学生了解到数学的文化价值.
孔子曰“知之者,不如好知者,好知者不如乐知者.”大部分学生都怕数学,更害怕学习数学,他们普遍认为数学枯燥单一,如何使知识趣味化,让学生感到学习数学是一件有趣的事是提高数学教学效率的手段,巧妙地渗入数学史,让学生了解数学的文化价值是有效地方法之一.
例如在讲用二元一次方程组解应用题时,可以举我国古代《孙子算法》上著名的“鸡兔同笼”问题,然后这样设计教学:
老师:同学们,现在有鸡兔头共有5只,脚有16只,请问鸡兔各有多少只?
(设计的问题与小动物有关,学生非常感兴趣,立刻积极讨论起来)
学生1:1只鸡4只兔,脚18只;2只鸡3只兔正好16只.
老师:好,看同学们这么高兴又这么快算出来,我也很高兴,大家非常棒!那就请同学们继续解决“鸡兔同笼,共有头45个,腿146只,此时鸡兔各多少只?”
学生2:不好找了.
老师:显然刚才试推法太复杂啦,我告诉大家这是一道历史名题,源于《孙子算法》上著名的“鸡兔同笼”问题.
(“这是历史名题啊!”学生充满了惊讶和兴奋,并跃跃欲试)老师:我们先假设有鸡x只,有兔y只,一只鸡有1个头2只脚,那么x只鸡就有x个头,2x只脚;一只兔有1个头,4只脚,那么y只兔就有y个头,4y只脚,根据刚才的分析,大家能找到两个方程吗?(学生积极讨论起来)学生3:根据头可列方程x+y=45,根据脚也可列方程2x+4y=146.
老师:很正确,那么如果我们把这两个方程组成一个方程组是否可以解决这个问题呢?
学生4:当然可以,可以解得x=17,y=28. „„„
从这个教学设计中可以看得出学生得到答案心情非常舒畅,彼此会心的笑了,课堂气氛活跃了,学生们的兴趣也提高了,对列方程组解应用题收到很好的效果.数学本身具有广泛而深刻的文化内涵和人文价值,在平时数学教学中要善于挖掘数学文化,让学生在学习过程中感受到数学和其他人类创建的文明一样,具有特定的文化价值,提高学生学习的兴趣,促进学生的全面发展.
2.4感悟数学家的励志故事,培养学生的创新精神
学习数学史可以使学生学习数学家的一些优秀品质,无理数的发现、微积分的发现以及非欧几何的创立等等都说明了数学的发展道路是不平坦的,数学家们坚持不懈、不畏权威、坚持真理,很多人为之付出了毕生的努力.欧拉虽然31岁右眼失明,到晚年双目失明,但他从未放弃过研究,以至于他在去世后的十年里,他的论文仍然在科学院的院刊上持续发表.又如大几何家施泰纳,自幼家贫,18岁才开始正式读书,但通过艰苦奋斗,终于在三十岁一举成名.
这些故事告诉我们一个道理:数学上的每一个概念、定理都来之不易,对知识要热爱并执着,只有这样我们才能创新,希尔伯智喜欢独立思考,对不明白的问题总是问为什么,这也恰恰说明了这一点,教师在数学教学中涉及到他们的知识时可以先讲一下他们励志的故事,学生可以从数学家的故事中,冷静思考数学家的思想品质,并将这些品质转化为指导自己的原则,这样创新思维就会慢慢形成.数学家们动人的故事、对科学的热爱与执着以及严谨的作风和顽强的毅力等,都对学生影响很大,对于调动学生的非智力因素很有意义,所以在数学教育教学中结合教材内容多讲一些数学家的励志故事.
例如在讲无理数时,可以围绕无理数的发现展开教学: 老师:古希腊有一个著名的毕达哥拉斯学派,它的信条是“万物皆整数”,也就是说宇宙中一切现象都可以归结为整数或整数的比.这是两千五百年之前人们对于数学的最高等的认识,根据你现在掌握的知识,你觉得当时人们已经知道了哪些数?
学生1:整数和分数. 老师:其他同学同意吗?
学生2:不同意,他们当时可能还不知道负数呢.
老师:非常好,但是事实上当时已经发现了负数的意义,比如一头猪平均 成两份,一个人拿走了一份,就用亏空表示拿走的那份,记为.看来他们当时已经认识到有理数了.下面我们来研究一下他们所提出的“整数之比”请同学们每个人随便写一个分数,然后化成小数„,你发现了什么?
学生3:有的是有限小数;有的是无限循环小数.
老师:原来毕达哥拉斯学派所指的就是这两种数,那么大家思考一下当时他们没有发现什么数啊?
学生4:应该是无理数吧!老师:为什么呢?
学生4:正数有与它对应的负数,有理数也应该有与它对应的无理数. 老师:非常好,学会运用类比的方法.
学生5:当时他们忽略了一个数,它不可以用两个整数之比表示. 老师:非常好,显然那时候毕达哥拉斯学派并没有认识到这一点,其实人类最早研究是在两千三百多年前,当时该学派有位成员著名数学家希伯索斯发现了:“边长为1的正方形的对角线的长度不能用整数或整数之比表示”.他违背了毕氏学派“万物皆整数”的教义,发现了无理数,由于毕氏学派无法解释这个世界到底发生了什么事,让当时的毕氏学派内部引起很大震动,但是希伯索斯并没有放弃自己的成果,最后他为此被投进大海.但是真理是不可能被锁住的,这个发现最终还是被广泛应用.
„„„
这个教学片度故事让学生深刻感受到数学家在努力发现新知识的过程中所体现出的励志精神和创新精神,从而激励学生励志学习,培养创新精神. 2.5经历数学知识的产生过程,使学生了解数学知识的应用价值 数学教学中一定要讲知识的背景、知识的形成过程以及它的应用,让学生感受到数学概念、数学方法和数学思想的来源与发展都是自然产生的,历史可以揭示出数学知识的现实来源与应用,使学生了解数学的应用价值,从而提高认识自觉学习.在运用正弦定理和余弦定理解决问题时,会遇到比较复杂的计算问题,学生会感到很反感.如果讲一下它的来源,学生就会了解它是在什么条件下产生的,学习时就不会仅仅停留在知识的表面了,而是有更深刻的理解,就会知道怎样去运用它,因此在学习正弦定理和余弦定理的教学中应介绍三角学简史.学生从中可以得到知识的产生过程,提高解决问题的能力.
例如在学习圆时,可以先讲一下:大约在6000年前,美索不达米亚人就靠他们的智慧做出了世界上第一个圆的木轮。约在4000年前,人们将木制轮子固定在架子上做成最早的车子。在2000多年前,我国的墨子给出圆的概念的:“一中同长也。”意思是说,圆只有一个圆心并且圆心到圆周的长度都相等。从此人们会作圆并且真正了解圆的性质。这个定义比希腊的数学家欧几里得给圆下的定义至少早100年。可以让学生了解到数学知识的产生与发展首先源于人类生活的需要,增进学生对数学的理解。
讲这些知识会让学生感到数学知识来源于生活,反映出数学知识都是生活中最普遍的问题,数学可以提供解决生活中的问题的方法,可以使问题简单化.我们正处于一个知识经济时代,数学在各种技术中扮演着不可或缺的重要角色,作为新时代的学生,必须了解数学知识的产生过程,了解数学知识的应用价值. 2.6挖掘数学思想方法,提高学生解决问题的能力
学生在学习数学的过程中思维方式与数学家研究过程中思维方式有很多相似的地方,但是现在的数学教材为了使知识具有系统性,通常是“定义-定理-性质-举例-应用”这一模式,这与数学知识的发展过程以及学生的学习数学思维都是相反的,所以在数学学习过程中很难发现数学的思维过程,所以学生在学习数学时总是抱怨数学太难学了,根本原因是他们根本没有理解学习数学的科学方法,大部分只是把课本内容死记硬背下来,并没有去深刻探索知识的来龙去脉,这样并不利于创造性思维的发展.数学史的引入可以帮助学生对数学知识产生的过程有一个比较清晰地认识,从而培养正确数学思维方式. 例如教师在讲“负数”时,可以告诉同学们负数就是为了解决客观世界中具有相反意义量而产生的,有正的数必然也会有负的数.从世界上最先在《九章算术》中提出负数,到1637年笛卡尔发明几何学创立坐标系概念.由于生产生活中的需要,负数从被发现到承认经历了一千八百多年历史,最后形成了有理数系统.教学中要让学生体会数学史上一些命题的产生、发展.从而更好的让学生认识数学科学的本质,挖掘数学中正确的思维方法,形成正确的思维方法是学生学好数学的必要条件.科学的思维方法包括数形结合思想、方程思想、转化思想、函数思想等,数学史中蕴涵着许多重要数学思想方法,如高斯10岁时可以巧算1+2+3+4+5+„+100,主要运用如何从特殊到一般的思想方法;用三角函数思想测量教学楼的高度掌握建模的思想方法等,数学史中展现数学思想方法的例子还有很多,在教学中适当渗透这些数学思想,可以让学生通过对数学思想方法的理解、问题本质的探究,从而形成了自己的科学思维方式,这有助于提高学生对知识探索的积极性,从而找到学好数学的有效途径,达到事半功倍的效果.
总之,在数学教学中可以通过数学史对数学知识思想方法的发生、发展给予总的描述,并从中揭示数学发展的基本方向,以及数学学科与其他学科之间有什么关系,从而让学生更好地了解数学中的思想方法,进而更好地解决数学问题和生活中的问题.所以教师要适时地给学生渗透数学思想方法,引导学生运用数学方法去科学的思考问题,培养学生解决问题的能力.
3.结束语
综上所述,数学教育中结合数学史进行教学有着不可估量的价值和重要的意义,所以说数学史的教育是不可或缺的,特别是在新课程改革阶段、在全面推行素质教育的时代提出要充分肯定数学史的价值,数学教育应对数学史予以充分的重视和积极的应用.作为21世纪的数学教育工作者应该深切理解这一点,尽量去学习、研究一些数学史的知识,树立正确的数学观,不要一味沉浸在题海战术中,充分重视数学史与数学内容相结合,促进数学的改革,让学生真正理解数学、学好数学,为培养学生创新意识和数学素养打好基础.
运用数学史可以丰富数学的课堂教学使数学课堂变得有生机有活力,有助于学生对知识的掌握.希望能引起数学史界和教育界的共同关注、共同合作,根据数学教学内容与要求适当在数学教学过程中将数学家的故事写入教材;出版一些关于数学史与数学内容的家财对一定教育对象进行试验,然后调整内容;在学校里开设数学史选修课等.相信在广大教育工作者和数学史家共同努力下我们的数学教学一定会充满生机和活力.
第二篇:数学史融入小学数学教学的探讨论文
摘要:小学数学课堂教学以学生掌握更多数学知识、实现小学数学有效教学为终极目标。而在小学数学教学的过程中,适当将数学史融入其中,不仅能够丰富教学内容,健全学生数学知识体系,还能培养学生树立正确的数学观,激发学生学习兴趣,为实现小学数学教学目标提供有利条件。本文谈谈如何将数学史适当融入小学数学课堂教学。
关键词:小学数学;数学史;课堂教学;小学生
数学作为一门自然学科,抽象性较强,如果教师在教学过程中存在教学方法不得当、综合素质较低等问题,就会导致小学生对数学产生畏难心理,失去学习数学的兴趣和信心。针对目前我国大部分小学数学课堂教学存在的问题,将数学史适当融入小学数学课堂教学就显得尤为必要,这不仅是学生学习知识的需要,更是现代数学教育发展的必然趋势。
一、提升数学教师综合素质
数学教师综合素质的高低直接影响学生掌握数学知识的程度。由于长期受我国应试教育的影响,很多数学教师只注重自身数学解题技能水平的提升以及向学生传授数学解题方法;但在目前小学数学知识更新速度日新月异的情况下,教师的综合素质就会显得力不从心,尤其数学史方面的知识更是知之甚少。甚至有的数学老师始终认为即便是掌握丰富的数学史知识,在考试时数学史也不会作为考试内容,还不如把学习数学史的时间腾出来向学生多讲授几道练习题更实际。这样导致学生只知道机械解题,长期如此,学生就会对这种枯燥无味的教学方法产生厌烦心理,进而导致小学数学课堂教学效率的下降。鉴于此,数学教师应在提升数学专业技能水平的同时,转变自身观念,努力加强数学史的学习,熟知数学教学主题内容后面的数学故事,并将其适当融入小学数学课堂教学,让小学生认识到我国数学知识的博大精深。
二、以数学史作为教学背景,丰富教学方法
传统教学方法中,往往教师一到课堂,就让学生打开课本,告诉学生今天所要学习的内容,接着在黑板上写出本节课所讲内容,直至讲课结束。很多学生对这种教学方法早已司空见惯,了然于胸,因为太过熟悉,已经无法提起任何兴趣,在老师讲解知识的过程中自然不能全神贯注,走神、开小差的现象在所难免。小学生对任何新鲜事物都充满好奇,以数学史作为教学背景,可以使小学生耳目一新。教师可以在讲授内容之前,以与讲解内容相关的古代数学家的故事为引题开展教学活动,可以使学生放松对传统教学的戒备心理,定会集中精神认真听讲。然后教师自然引出教学主题并进行讲解。在课堂教学的过程中,小学生的注意力并不能持久,只有通过教师的引导,其思维才能始终跟上教师的教学进度。而笔者对我国数学史梳理后发现,小学数学每个教学主题背后都有可追溯的历史渊源,而这些背后的故事就是教师可以利用的数学史题材,可通过例题练习—解题技巧—讲解数学史,交替进行,合理引用。这样不但能促使学生学习数学知识,还能有效提高小学数学课堂教学水平。
三、将数学史内容融入教学计划
首先,要明确数学史与数学知识同等重要。小学数学教学应结合教材内容来开展,又要根据学生的不同年龄特点增加数学史的内容。此外,数学史内容的呈现方式应该是多种多样的,除目前已有的形式外,还应结合学生的心理年龄特征、知识接受水平对数学史内容加以选择、编排,譬如连环画、卡通画等形式;也可将数学游戏、数学谜题等作为数学史内容。这样更易激发学生的学习热情,为学生的终身学习提供一个良好的开端。在编排方式上,选择学生最需了解的主题,并以此为基本原则,在各个学段以不同方式系统连贯地加以呈现。只有这样,数学史的教育价值才能得到充分发挥。
四、结论
数学史在我国小学数学课堂教学中的适当融入,可以让学生全面了解我国的数学发展史,并在丰富数学课堂教学、激发学生学习兴趣、提升教学有效性等方面产生十分重要的作用,轻视不得。同时教师要从学生的实际情况出发,多角度、多层次地将数学史融入教学,拓宽学生视野,最终为达到小学数学教学目标创造更多的有利条件。
参考文献:
[1]聂卫兰.浅谈如何在小学数学中渗透数学史[J].情感读本,2015,(14).[2]陶博慧.数学史对小学数学课堂教学效率的影响研究[J].新课程学习(上),2015,(1).
第三篇:小学数学课堂教学中融入数学史内容论文
[摘要]随着我国经济的不断发展,人们对于教育的认识也发生了改变。将数学史融入小学数学课堂教学有助于学生深层次了解数学知识,养成良好的阅读习惯,提高学习兴趣,促进学生的全面发展。本文以论述数学史实践为出发点,通过发现当前小学数学教学过程中存在的突出问题,提出有针对性的解决方案,以期提高数学课堂教学的质量。
[关键词]数学史;小数数学;探讨
自新课程改革以来,怎样提高小学数学课堂教学效率成为了一项重要的课题[1]。将数学史巧妙融入课堂教学是学校和教师当前非常关心的问题,因为,将数学史融入数学教学能够促使学生对其产生深刻的印象,有助于学生理解和掌握数学知识,还能够提升学生的数学学习兴趣。
一、数学史融入小学数学课程的重要意义
(一)有助于培养学生的人格
许多数学家都具有优秀的品质,锲而不舍和勤奋刻苦的精神、顽强拼搏的毅力都令人感动。数学家的工作为人类发展做出了贡献,数学定理、概念以及公式都经过科学家的反复思考、大量演算及推理,虽然无数次的考证中也面临着重重困难,他们并没有气馁,而是突破障碍,最终取得了成功。当前舒适的生活条件和美好的生活环境在很大程度上取决于科学家的顽强拼搏与辛勤付出,因此,数学教师有义务将科学知识的产生过程讲授给学生,使学生养成严谨的治学态度和顽强的意志品质。
(二)有助于丰富学生的知识
数学史具有很强的教育功能,将其引入小学数学课堂教学有助于小学生高效地学习数学知识、理解数学发展的大致脉络,使学到的数学知识更加深刻[2]。数学史能够使课堂教学内容更加丰富和生动,激发学生的学习兴趣,使数学知识的学习更加有效。数学史中包括很多趣味性强的故事,比如,教师讲授十进制内容时,可以给学生讲解十个手指的故事;数学史包括数学家的故事;数学史包括趣味游戏,如摆火柴和七巧板拼图;数学史还包括许多历史名题,如四色问题和哥德巴赫猜想。丰富的数学内容能够活跃课堂教学的气氛,有助于学生积极开展数学知识的学习。
(三)有助于培养学生的数学能力
1.使学生具备正确的数学思维和数学方法
思维和方法是数学的精髓。数学史与数学思维和方法有着密切的联系,学生可以从数学史学习中形成一套适合自己的思维和学习方法。日本数学家米山国藏认为:科研工作者需要不断学习数学知识,知识永远无法满足他们的需要,数学思维和方法却能满足他们的需要;数学知识暂时存在于脑海中,数学思维和方法却是长期受用,经过一段时间仍能发挥很大的作用,使人一生受益。引用数学史内容时,教师需要剖析数学家主要的思想和方法,旨在帮助学生形成解决问题的思路和方法。在小学数学课堂教学中,教师需要引导学生在学习和体味知识的同时引入思维方法,使学生在头脑中生成印象深刻的学习思想,促进学生对于知识的有效类比与归纳,实现知识的记忆和有效利用。法国数学家阿玛达认为:学生遇到和解决数学问题的过程与科学家研究和探索数学问题有相似之处,当然差异性更多表现在程度上。学习数学史的过程就是学生尊重数学的过程,学生在数学知识学习中遇到的问题能够映射出数学家在探索过程中遇到的问题。当前的数学教材在编排顺序上存在一些不合理之处,主要是重视数学定义、原理、公式等内容的呈现,却忽略了数学史的内容,使得数学学习的顺序和数学知识的探索过程完全相反,学生难以较好地了解数学家探索问题时的解决思路,导致学生缺乏学习主见,只是被动接受知识。数学史能够使学生了解到数学思维的根源,从不同的角度审视问题,不仅开阔了学生的视野,而且使学生在解决数学问题时成功避开障碍,有效解决问题。
2.有助于培养学生的问题解决能力和创造力
小学数学的教学目的在于帮助学生获得知识,并运用已有知识解决现实生活中存在的问题,培养学生运用已有知识解决实际问题的能力。素质教育的培养目标给教师提出了新的要求,强调学生主观能动性的发挥,尊重学生的人格,培养学生分析与解决问题的能力,实现学生智慧和潜能的开发,促使学生养成健全的人格,培养学生的创新能力,最终提高学生的整体素质。将数学史融入数学课堂教学符合素质教育的需要,具有一定的现实意义。数学史能够培养学生分析与解决问题的能力,帮助学生掌握解决问题的新方法。在学习知识和解决问题的过程中,学生的知识体系也在不断完善,思维能力得到不断的提升,不仅形成了创造性思维,而且培养了创造能力。
二、小学课堂设置数学史的现状
(一)注重激发学生兴趣,忽视数学思维与方法渗透
我国数学史的内容包括多种类型,有数学家解决的数学问题、有针对问题的解决策略、有数学发展史资料,还有数学家在现实生活中遇到的奇特事物。小学数学课堂教学中融入数学史有助于学生对数学知识形成深刻的认识,极大调动了学生的学习兴趣。在教师教育中,课程的设置多以经验为主,以实证研究为决策基础的现象还不多[3]。通常情况下,数学教学只把数学史当成一种辅助性手段,大多数教师将数学史融入课堂教学只是为了提高学生的学习兴趣,并非为了真正实现学生的全面发展。当前,一些版本的数学教材中已经融入了数学史,以数学知识中的“方程”内容为例,教师可以联系古代方程的求解开展教学。
(二)过于展现“正面历史”,淡化“负面历史”
数学经过漫长的发展过程。事实上,数学教师给学生讲授数学知识时,重点讲述具有积极意义的数学史,通过正面的内容促进学生对数学知识的理解,调动学生的学习兴趣,那些有负面色彩的内容却没能客观地介绍给学生。比如,牛顿和莱布尼为了微积分的发现权争夺得不可开交,从中我们可以了解到数学家也会为了荣誉而不惜一切去争斗,这类知识可以加深学生对微积分知识的印象,数学知识不再是刻板和严肃的符号,而是变得十分生动和有趣,学生才能从中认识到自己的不足,从而不断努力学习和充分实践,最终得出实践是检验真理的唯一标准。
三、小学数学课堂呈现数学史
(一)呈现数学史的真实进程
一些人对于小学生的数学学习发挥着至关重要的作用,包括教材的编写者、教学研究者以及教师。小学数学课堂教学的效果是大家共同努力的结果,需要大家相互配合,一方面,教学内容中数学史知识的选择要有针对性,能够突出数学史的真实性和科学性;另一方面,数学史知识的筛选要有一定的合理性,既有助于学生对数学思想的理解,又能调动学生的学习兴趣,使小学生主动投入数学学习,实现全面发展。由于小学数学教学内容不能完全与数学史知识相匹配,往往存在不同年级和不同数学内容的限制。比如,教师讲授与图形运动有关的内容时,会涉及到小学六年级的内容,包括角的认识、长度及立体图像;另外,三角形等平面图形的知识和图形运动等内容分散在不同年级的教学中。在实际的数学课堂教学过程中,数学教师要将数学内容和数学史很好地融合在一起,目的是为了保证数学教学的客观性和完整性,将数学知识更好地呈现给学生。
(二)将数学史融入教学过程
了解数学史的发展可以更好地挖掘高等数学的文化价值[4]。教师在讲授数学知识之前,可以先介绍相关的数学故事,从而为学生营造一种和谐的教学环境,调动学生的学习主动性,点燃他们对于数学知识的学习热情。另外,教师需要运用多种教学方法将数学知识传授给学生。将数学史渗透进小学数学课堂教学是一个极其复杂的过程,恰当的教学手段能够发挥积极的作用,为此,数学教师需要教会学生不同的学习方法,并引导他们在消化与整合后形成符合个体特点的学习方法,从而加深知识的理解,实现学生能力的真正提高。最后,教师在课堂教学中需要引导学生积极探究数学知识的根源,这不仅是素质教育的要求,也是数学教学的目标。
(三)教材编订形式多样化
目前,我国基础教育阶段普遍使用的教材版本主要有人教版、苏教版、西师版及北师大版,虽然版本不同,却有不少的相似点,包括较少涉及数学史方面的知识。为了解决这个突出的问题,笔者认为可以编写满足小学生发展需要的数学史读本,本着教材多样化的思想,巧妙地将数学史知识融入数学课堂教学中,不仅丰富了学生的数学知识,而且有助于新旧知识的有效整合,还能调动学生的数学学习兴趣,最终提高数学课堂教学的效率。综上所述,当前的小学数学教学中存在一些突出的问题,不利于学生的全面发展,也不能提高课堂教学的质量。因此,本文特别提出引入数学史解决小学数学教学效果不佳的问题。
[参考文献]
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[2]黎智鹏.浅析数学史对小学数学课堂教学效率的影响[J].才智,2014,(30).
第四篇:数学教学中的数学史教育
数学教学中的数学史教育
数学史是研究数学概念、数学方法和数学思想起源与发展、及其与社会、经济和一般文化联系的一门学科,它反映了数学发展的脉络与本质。数学史的价值表现为三个方面:数学史的历史价值,数学史的数学价值,数学史的教育价值。在新一轮中学数学课程改革中,数学史对数学教育的价值被人们所认识和应用,数学史被看成理解数学的一种途径。
在教学中,我给学生讲陈景润、华罗庚,讲孙子定理和歌德巴赫猜想等等。每每这一时刻,看着学生们一双双好奇的眼睛,我总想把自己知道的有限的东西一股脑的告诉他们。我认为,教师在课堂上结合教材内容有目的、有意识、持之以恒地对学生进行数学史的教育,对提高学生学习数学的兴趣,获得人文科学修养,培养刻苦钻研精神,拓展视野,提高学习数学的能力都大有好处。但是所占用的时间不必过长,以免影响课堂的正常教学。我是从以下几方面入手的:
1、结合数学符号谈其发展概况
数学符号主要有:数字符号(阿拉伯数字)、字母符号及运算符号。在教学过程中,我根据教材内容,对某个或某种数学符号或整个符号体系的发明创造过程进行简明扼要的阐述。如:
(1)数学符号发展的概况:古人用绳结、小石子记数——用刻在骨或竹上的符号代替结绳来记数——阿拉伯数字;古印度人和阿拉伯人对“阿拉伯数字”的发明创造起了关键作用;阿拉伯人在“印度数字”的基础上发明创造了“阿拉伯数字”。
(2)符号体系发展的概况:用象形文字来表达数学内容(文词代数时期)——用较为简单的字表达了数学内容(简字代数时期)——用特定的符号和字母表达数学内容(符号代数时期)。法国数学家韦达(1540-1603)对符号体系的引进和形成做出巨大贡献。他不仅使用和改进代数符号,还精心设计了代数符号,力图使其成为一个体系。但他并没有完成这个体系,直到11世纪末,经过笛卡儿、莱布尼兹等伟大数学家的不懈努力,符号体系才趋于完成。当然,随着数学知识的扩充,人们在不断地丰富它的“词汇”。
数学符号组成的数学语言能够代替文字的叙述,表达高度抽象的数学材料,准确、深刻表达概念、方法和逻辑关系。
2、结合发明创造的命名谈数学家的伟大成就
每一个发明创造过程都是一部数学发展史,无不包含着数学家对数学刻苦钻研、勇于探索,并为之奋斗终身的精神;无不包含着数学家对数学发展所起的巨大推动作用。它们就像一座座丰碑屹立在历史的长河之中。
在教学过程中,我根据教材中的“韦达定理”、“杨辉三角”、“笛卡儿直角坐标系”等介绍数学家的简历、时代背景、重大成就及历史意义。
如笛卡儿是法国数学家、物理学家、哲学家。笛卡儿直角坐标系的创立实现了代数与几何结合的问题。笛卡儿在1637年发表的《几何学》是历史上最伟大的数学著作之一,它带来了数学观念的革命。笛卡儿的名言:“给我物质和运动,我将为你们构造出宇宙来”。笛卡儿用运动的观点,把曲线看成为点的运动的轨迹,不仅建立了点与实数对的对应关系,而且把“形”(包括点、线、面)和“数”(包括数、式、方程及函数)两个对立的对象统一起来,建立了曲线和方程的对应关系。它不仅是函数概念的萌芽,而且表明变数进入了数学。因而,笛卡儿《几何学》的发表,使数学在思想上发生了伟大的转折——由常量数学进入了变量数学时期。对此,恩格斯给予了高度的评价:“数学中的转折是笛卡儿的变数,有了变数,运动进入了数学;有了变数,辩证法进入了数学;有了变数,微积分也就立刻成为必要的了。”
3、结合某一体系谈其发展概况
数学每一体系的形成都经历了漫长的历史时期,其间的每一项成就都是以无数次的挫折和失败为代价。在教学过程中,可根据教材中的数的理论体系、解析几何的理论体系的形成等谈其发展概况。
如数的发展概况:自然数——整数——有理数——无理数——实数——复数。原始人在分配猎取食物和制造打猎武器时,总要先“数一数”和“量一量”,然后进行分配,在“数一数”和“量一量”的亿万次的实践中,便逐步形成数的概念,同时慢慢地产生了自然数。在分配食物和度量过程中,常有分不完和量不尽地情况,但仍然需要继续分和更精确地量下去,为了解决这些矛盾,于是就产生了分数。随着生产的发展,又产生了负数,从而产生了有理数。后来,在计算直角边长为1的直角三角形斜边的长时,又产生了无理数。有理数和无理数统称为实数。由于解方程的需要又产生了虚数,虚数和实数统称为复数,从而建立了数的理论体系。自然数、整数、有理数、实数和复数环环相扣,紧紧相连,在数学教学中,如能将其因果关系阐述清楚,对培养学生发展变化的观点是非常有利的。
对学生进行数学史的教育还有其它的方法,如可利用墙报和数学园地等途径。我一直在思考如何对学生进行数学史教学这一问题,使之更有效的服务于课堂教学。但是,无论怎样都不能急于求成。毕竟,我们还处在逐渐摸索的阶段,就像人们对史的认识一样,是一个逐步推进的过程,数学史的教学也不例外。
数学教学中的数学史教育
李 世 艳
第五篇:浅析高等数学中融入数学史知识的必要性
浅析高等数学中融入数学史知识的必要性
摘要:数学内容的抽象、结构的严谨、应用的广泛、发展的连续以及数学教材的理论性和教学方法的不当,造成高等数学学习的困难,本文从四个方面介绍了数学史融入高等数学教学的意义,希望高等数学教师能够认识到数学史知识的重要性,在教学中真正起到它的作用。
关键词:数学史;高等数学教学;意义
数学史是研究数学发展进程与规律的一门学科。庞加莱认为“如果我们希望预知数学的将来,适当的途径是研究这门学科的历史和现状”。从数学史上看,数学和天文学的关系很密切,它与物理学、生物学、经济学等也密不可分。而在我们所处的新数学时期,数学已经逐步进入到社会科学的领域,发挥着意想不到的作用,数学技术已经成为知识经济时代的一个重要特征。从这个意义上说,不了解数学史就不可能全面了解数学科学。因此,在教学中向学生介绍必要的数学史知识,可以使学生在平时的学习中对所学问题的背景有更加深入的理解,认识到数学绝不是孤立的,它与其他很多学科的关系都很密切,对人类文明的发展起着巨大的推动作用。高等数学学习现状分析
高等数学作为一门基础课,学生对其掌握的好坏直接关系着后续课程的学习和掌握。但是,尽管各高职院校都开设了一定课时的高等数学课程,教师也下了大工夫去教授辅导,学生的学习兴趣,学习效果依然不理想。调查发现,大部分学生都认为数学太难了。
我们的高等数学教材是在科学性与教育要求相结合的原则指导下经过反复研究编写的,是将历史上的数学材料按照一定的逻辑结构和学习要求加以取舍编纂的知识体系,这样就必然舍弃了许多数学概念和方法形成的实际背景、知识背景、演化历程以及导致其演化的各种因素。因此,为了知识的逻辑性,我们的教材存在着过于理论化的弊端,学生们根本看不到活的数学,看不到知识、概念产生的来龙去脉,这也是造成高数学习困难的一个原因。
除此之外,数学内容的抽象、结构的严谨、应用的广泛、发展的连续是数学区别于其他学科的显著特征,也是数学学习难度大的又一原因。数学史融入高等数学教学的意义
2.1有利于帮助学生加深对数学概念、方法和思想的理解。
数学教学的主要目的之一,是让学生掌握所要求的数学概念、数学方法和思想,如何让学生理解这些抽象的概念、思想和方法,就成为数学教学中一直关注和探讨的问题。就数学概念而言,它是人们通过实践,从数学研究对象的许多属性中抽象出其本质属性,做高度概括而成的。数学概念的产生,是揭示数学概念发生的实际背景和基础,它极大的影响着学生对概念的理解和运用。所以在数学概念教学中应注意数学情境的设计,利用数学概念的发生发展过程,有选择的创设模拟情境,让学生亲历知识的发现过程,在历史背景下揭示出概念的本质,完善概念体系的建立,给出严格的形式化的定义。
例如在讲解微积分课程的时候,很多学生对微积分的概念及思想方法不十分理解,教师可以借助数学史向学生讲述微积分发展过程。微积分思想最早可以追溯到阿基米德、刘徽等人提出的计算面积和体积的的算法。1665年牛顿创始了“流数术”(微分法),莱布尼兹在1673-1676年也发表了微积分思想的论著。就微积分的创立而言,牛顿从物理学的角度出发,运用集合方法研究微积分,其应用上更多地结合了运动学。而莱布尼兹则从几何问题出发,运用分析学方法引进微积分的概念,从而得出运算法则。尽管他们二人在背景、方法和形式上存在差异、各有特色,但二者的功绩是相当的。他们都使微积分成为能普遍适用的算法,同时又都将面积、体积及相当的问题归结为微分运算。他们将积分和微分真正地沟通起来,明确地找到了这两者内在的直接联系:微分和积分是互逆运算。
2.2有利于帮助学生体会活的数学创造过程,培养学生的创造性思维能力。加深数学理解的途径很多,其中一种方法就是亲历知识的生长过程。数学学习的最佳途径是在学习者的头脑中,经历一个知识发生、发展的过程,例如数学概念、公式、定理、法则的提出过程,知识的形成、发展过程,解题思路的探索过程,方法与规律的概括过程等。而探讨数学知识发生发展的原始过程,最好的办法就是借助于数学史。
教师在设计教学方案时可以把握教学难点,根据数学史上这些让数学家也曾困惑的问题出发,设计同样的或类似的情境,让学生具体感受数学知识活动的实质,将间接经验内化为自身的数学思维能力,从根本上理解概念何以这样规定,从而达到对数学概念的深层理解,让学生进行“再创造”。
2.3有利于帮助学生了解数学的应用价值和文化价值,明确学习数学的目的,增强学习数学的动力。
数学的广泛渗透与应用,是它一贯的特点,特别是20世纪40年代以后,数学以空前的广度与深度向其他学科技术和人类知识领域渗透。在数学教学过程中,教师适当的介绍数学史中关于数学在其他学科的应用,有利于增强学生学习数学的动力。例如在20世纪初狭义相对论和广义相对论的创立过程中,数学都建有奇功。1907年,德国数学家闵可夫斯基提出了“闵可夫斯基空间”,即将时间与空间融合在一起的思维时空。闵可夫斯基几何为爱因斯坦狭义相对论提供了合适的数学模型。有了闵可夫斯基时空模型以后,爱因斯坦又进一步研究引力场理论以建立广义相对论。最后在数学家格罗斯曼介绍下掌握了发展相对论引力学说所必需的数学工具——以黎曼几何为基础的绝对微积分。这样,广义相对论的数学表述第一次揭示了非欧几何的现实意义,成为历史上数学应用最伟大的例子之一。
2.4有利于帮助学生树立科学品质,培养良好的精神。
数学史不仅仅是单纯数学成就的编年记录,也是数学家们克服困难和战胜危机的斗争记录。阿基米德在敌人破城而入、生命处于危急关头的时候仍然沉浸在数学研究之中,他的墓碑上没有文字,只有一个漂亮的几何构图,那是他发现并证明的一个几何定理;大数学家欧拉31岁右眼失明,在年近花甲时双目失明,他的住所和财产全部在一场大火后荡然无存。尽管遭受了一系列的不幸和打击,但他仍以坚强的毅力继续研究。在失明后的17年里,还解决了许多数学问题,留下400多篇论文;我国数学家华罗庚在有残疾的情况下靠自学在数学领域中取得了令人瞩目的成绩„„,这样的例子在数学史上不胜枚举,他们可以帮助人们了解数学创造的真实过程,对这种创造过程的了解可以使我们从前人的探索与奋斗中汲取教益。在课堂中,适当的穿插一些数学史和数学家的事迹,不但可以提高学生学习兴趣,还可以使学生从中受到鼓舞,当遇到不易理解的内容或是难题时,能勇敢的去克服困难,磨练意志,更把这种精神传扬下去。
数学史在高等数学中的教育意义远不止这些,作为高等数学教师首先应该认识到数学史知识的重要性,广泛阅读数学史知识,深入了解教材中知识的产生、发展和与其相关的数学史知识;其次积极融数学史知识于高等数学教学中,让数学史知识在教学中真正起到它的作用,使学生在数学学习过程中进一步体会数学的文化价值。
参考文献:
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