大學數學文化教學研究
時間:2022-05-03 10:49:02
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大學數學是由高等數學、線性代數、概率論與數理統計等課程所組成的基礎學科。傳統意義下的大學數學教學是傳授數學知識和技能,培養學生用數學方法和思維分析問題、解決問題。但普遍而言,很多學生對于一些知識點,不知道怎么學、為什么學以及學了如何用。教師的教學方法始終以灌輸式為主,缺乏以問題為導向的教學實踐,等等。因此,如何激發學生學習數學的興趣,是大學數學教學的一個重點和難點。而數學文化對于大學數學教學來說是一種十分有效、不可或缺的工具。本文研究的正是解決這一問題的方法之一———數學文化。認識到其在大學數學教學中的重要作用,并將數學文化與大學數學教學合理結合,不但能有效地激發學生學習數學的興趣,增強大學生的學術專業水平,更能夠提升大學生的數學文化素質。數學文化的內涵不僅表現在知識本身,還寓于它的歷史。通過對數學文化的學習,不僅可以激發學生的學習興趣,也有利于學生對數學概念、數學方法和數學原理的理解與認識的深化。在此過程中,可以使學生在接受數學專業訓練的同時,獲得人文科學方面的修養,提高學生的人文素質。數學文化中的數學史可以引導學生學習數學家的優秀品質,堅持真理,不畏強權,努力追求,使學生正確認識學習過程中遇到的困難,樹立學習數學的興趣和信心;數學文化中蘊含的美可以培養學生的美學修養,感受數學的簡潔美、統一美,形成對數學良好的情感體驗,提高學生的數學素養和審美素質。
一、數學文化教育滲透于大學數學教學中的重要性
1.有利于活躍課堂氣氛,激發學生的學習興趣。學生跨入大學校門,不適應高等數學的思想方法。這就要求高校數學教師在傳授知識的同時,培養他們的興趣。如果用歷史回顧和名家軼事來點綴教學一定會使學生遠離數學的抽象、復雜,再適時地將數學的概念與方法貫穿其中,能夠將內容由抽象變具體,使枯燥的數學教學變得生動活潑,從而使學生熱愛數學,激發其學習的興趣。2.有助于體會數學本身的美著名數學家陳省身先生曾不止一次地提出:“數學是美的。”數學的美體現在方方面面,數學中處處充滿著簡潔美、奇異的美、對稱的美、抽象的美。比如對稱美:12×12=144,21×21=441;13×13=169,31×31=961;102×102=10404,201×201=40401。再比如,0.618…它被中世紀學者、藝術家達芬奇譽為“黃金數”,他也被德國天文學家、物理學家、數學家開普勒贊為幾何學中的兩大“瑰寶”之一(另一個為“勾股定理”)。事實上,無論是古埃及的金字塔,還是古雅典的巴特農神廟以及今日的巴黎的埃菲爾鐵塔,這些世人矚目的建筑中都蘊涵著0.618…這一黃金比值(它顯然展示著數學美感)。而數學中更為一般的對稱,則體現在函數圖像的對稱性和幾何圖形上。前者是運用在建筑、美術領域后給人以無窮的美感,后者則為我們探求函數的性質提供了方便。愛因斯坦說過:“這個世界可以由音樂的音符組成,也可以由數學的公式組成”。數學文化則是數學美的主要表現形式。數學是無國界的,大部分學生對于數學的公式和符號心生畏懼,但這些數學公式和符號的實質是一種數學語言的表現,如同音樂的韻律一般。數學是一種理性的美,音樂是感性的美。在教學過程中,介紹數學中的美學,將增加數學本身的魅力,提高學生的學習興趣,從而使學生真正的喜歡上數學,最終提高教學效率,提升大學生自身的數學素養。3.有助于數學知識的掌握數學教學中充滿了對公式的推理和應用,教學過程重視嚴密性、邏輯性和系統性。因此,需要培養學生的邏輯思維能力,而這種能力的培養要求給學生傳授專業的數學知識,并且加以練習。但是,在課程教學過程中,部分教師很少講數學精神以及數學思想等一系列數學文化給學生聽,甚至一些數學專業的大學生都對數學學科發展史以及一些著名數學家這一系列的數學文化內容知曉甚少。筆者認為,許多數學知識體系的建立都是通過不斷進步最終形成的較為完善的體系。可很多學生只知其然,不知其所以然的模式導致只是為學習而學習,卻不知道這些公式的原理。故了解知識背后的數學文化,能夠使學生避免成為填鴨教學的受體,真正地成為數學魅力的感受者和學習者。
二、如何將數學文化滲透于大學數學教學中
大學數學教學的主要任務是讓學生掌握數學的概念、思想和方法,在課堂教學中,要有目的地再現數學歷史情景。如講導數概念時可講授微積分的創立過程,要用問題式、啟發式和發現式等方式使學生有意識地分析數學家們原來的創造思維活動脈絡,體會數學思想的整體連貫性,不能簡單的回顧歷史。這樣才會全面深刻地理解極限概念,從而對以后用極限作為基礎的微積分學、級數論等會更容易接受,大學數學也就變得具體、簡單了。具體地,1.高校教師加強對數學文化的認識如果一個大學數學老師在課堂上只側重于理論的證明、推導,數學的概念,定理證明的過程,而不是概念的由來,也不是發現定理的過程,這對于學生對知識的全面掌握和理解是十分不利的。因此大學數學教師應該轉變數學教育觀念,把數學教學看成一種文化系統,利用數學文化的教育來啟蒙學生的思想,讓學生了解數學知識和方法背后的數學文化價值。比如,高等數學中微積分的教學,應該介紹微積分產生的發展史和思想史,而后是講授概念、定理及相關方法,最后是介紹其具體的應用價值。2.運用多媒體技術輔助數學文化教學多媒體通常是指錄像帶與錄像機、幻燈片與幻燈機、投影片與投影機、光盤與VCD、CAI課件與計算機,等等。“課件”是通過計算機將文本、圖形、聲音、圖像、動畫、視頻等多種媒體進行綜合處理制作而成的、用于課堂教學的軟件。多媒體是現代化教育技術的重要組成部分,它可以豐富和優化傳統教學方法。借助現代教學手段,數學文化可以更好地與教學過程相結合,提高資源的利用率,使大學數學教學活動煥發青春、充滿活力。比如,在介紹定積分概念時,我們可以溯源到牛頓的“分析學”,計算任意曲線下圖形的面積。此時,可以利用多媒體課件制作動態的圖形分割,而后近似求曲邊梯形的面積,利用數學軟件再現此過程無疑是生動形象的,很有利于學生從直觀上理解這種基于積分思想的求面積的方法,同時使學生感受到了純數學與現代科技相結合的巨大魅力。
三、結語
在大學數學教學過程中突出數學的文化功能,可以提高數學教學的效率,擴展學生的視野,加深學生對數學知識的理解,使學生在學習數學知識與思想方法的同時,進一步了解數學、喜歡數學、愛上數學,最終達到事半功倍的效果。
作者:宋云 單位:陜西師范大學計算機科學學院