數學教育數學史的滲透路徑
時間:2022-04-04 10:07:28
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[摘要]數學教育并非單純的理性思維教學,更是一種數學精神的教育發展。在數學教育中滲透數學史的教學內容,可強化學生對于數學知識的感性認知,培養學生的數學精神與思維。但是在教學過程中,多數教師對于數學史的滲透存在模糊理解,為了理清數學史的滲透路徑,本文分析了數學教育中滲透數學史的基本思路和方法,希望對數學教育的發展有所助益。
[關鍵詞]數學教育;數學史;滲透路徑
數學史是人類邏輯思維發展的歷史記憶,更加是數學文化的重要載體。在高等數學教育中滲透數學史,有助于將枯燥的數學知識轉化為趣味性的數學猜想,吸引學生的學習興趣和主觀能動性。在數學史發展中,諸多史學資料的形態并不具備教育特征,需要將歷史資料轉化為教育資料,從史學形態轉化為數學教育形態。同時需要從被動的接受形態向探索數學問題的學習形態轉化,才能有助于發揮出數學史在數學教育中的引導和支持作用。現做如下分析。
一、數學史對于數學教育發展的支持作用
(一)強化數學認知性。數學史是對于數學理論的發展性記錄,其中涵蓋了大量的數學思維、概念、方法、思想,乃至數學問題的起源和發展規律。其數學史研究范疇與社會發展、政治體系、經濟規律、一般文化等,均存在密切的聯系。認知這些數學規律與其他學科的內在聯系,有助于學生應用數學方法解決各專業學科的實踐問題。因而,數學史在數學教育中的滲透,首先是基于強化學生數學認知性的支持,是啟蒙數學思維的重要教育方向。(二)補充數學探究性。數學史研究范疇的每一次進步,都是對于數學問題的再一次探索和深度研究,是基于問題導向的探究性發展。數學學術方面的諸多猜想、猜測、假設被證實,也是經過數學驗證而得出的定理和結論。辯證真偽,求實創新,是數學史發展的探究精神。在數學教育中融入數學史的內容,有助于學生從探究角度去理解數學問題的研究方向,去衡量和發現自身在學習數學知識過程中的意義與價值。因此,數學史在數學教育中的滲透,是補充數學探究性的知識牽引,是為學生注入自學驅動力的重要教育方式。(三)增強數學感知性。數學是理論性思維的載體,同時也具有一定的感想思維認知。當數學以工具形式被應用于多種學科之后,其數學史學的研究范疇也在逐步擴大。數理分析可以界定為“古”“今”數學理論發展的內在聯系解讀,由淺入深的剖析數學史發展規律,也是將數學理論逐步呈現,直至現代數學的高度的教育過程。因此,數學史料中不僅蘊涵了數學理論發展的前因后果,同時也是一種研究發展的文化期待與科研成果再現。基于此,數學史的滲透,是對于數學教育在感性層面的教育引導,讓學生由淺入深的理解數學思維在社會、經濟、政治等多重維度的實踐應用價值,直至延伸到當代數學理論發展的尖端問題與學術研究側重點。
二、數學教育中滲透數學史的基本思路
(一)從史學形態向教育形態轉化。數學史研究是對于數學理論發展規律的總結,是一種數學史學形態的演進規律。但在這種規律中,僅存在數學學科知識體系的歷史資料,對于數學教育形態的描述性內容較為片面。因而,在數學教育中滲透數學史,主要是將史學形態轉化為教育形態,進而主導學生的數學思維發展。諸如數學史中對于描述數學家思維方式和人文思想的內容,介紹公式定理的審美內涵的內容,在數學教育中具有教育形態的本質特征。從史學形態向教育形態轉化,有助于發揮數學史本身的教育功能,更好地服務于數學教育。(二)從接受形態向探索形態轉化。以往時期,數學教育中引入數學史內容,主要是以學生的被動聽講為主。向學生介紹了數學史的發展內容之后,便不再探究其數學知識發展的奧秘,或者對于數學知識應用在其他領域的深刻影響與改變。那么這種教育形態本身,是一種近似于接受形態的數學教育形式。在數學教育中滲透數學史,重點在于將枯燥、繁雜、抽象的內容形象化、具象化、微觀化。進而利用數學史的資料,將數學教育由接受形態轉化為探索形態。這種探索便是對于數學問題的研究,是以數學史的發展規律,來界定數學理論中的知識體系。讓數學史真正服務于數學教育,增強數學教育引導學生探究問題本質的積極效果。
三、數學教育中優化數學史滲透路徑的積極措施
(一)以文化導向滲透數學史料。日本著名數學教育家米山國藏曾在《數學的精神、思想和方法》中指出:“向學生傳授數學知識,學生對于數學知識的記憶無法達到終身受用,但是數學精神銘刻于學生的頭腦之中,并將數學思維、方法、推理的邏輯運用在各種研究領域,是真正受益終身的表現。”數學教育絕非單純向學生灌輸數學知識,更為重要的是傳承數學精神,以及其中所蘊含的數學方法與思維。而這種教育功能的延伸,正是滲透數學史的重要作用。在數學教育中,教師要善于發現和總結,數學史料中的人文形式和精神內核,將數學思維以數學文化的形式展現在學生面前,方能引導學生從數學的理性思考越到數學的感性精神層面。因此,在數學教育中滲透數學史,最為重要的是以文化導向滲透數學史料。教師可以甄選數學史發展中,最具影響力、人文色彩、審美價值的資料,并將其整理成冊,在講解到某一課時后,隨機引入提前準備好的數學史料。讓數學教育變得生動、形象、富有內涵,能夠體現出數學教育的文化特征,能夠引發學生的學習思考和興趣愛好,進而激發學生自學數學知識的積極性和驅動力。(二)以問題導向滲透自學環境。講解數學知識,始終是數學教育的一種被動狀態。在學習某一項數學定理、概念、方法乃至思維時,更加需要關注學生的數學推理能力和思考能力。那么滲透數學史,實際上也是一種拋磚引玉的教育方法,是以問題為導向,將數學史滲透于學生自學環境的過程。這一過程中,學生善于總結數學規律,深度思考數學理論的形成機制,積極探索教師所設問題的唯一解,乃至多元解,而后才更加容易形成數學思維,并運用這種數學思維來解決實際問題。諸如,在講解費馬大定理時,教師可以先行介紹17世紀法國數學家皮耶•德•費瑪提出這一定理時的想法,并向學生介紹該定理的基本內容:當整數n>2時,關于x,y,z的方程x^n+y^n=z^n沒有正整數解。而具體的推導過程,可由學生結合以往所學內容自行驗證。由于費馬大定理在提出后,歷經三百多年的數學史發展,才最終在1995年被英國數學家安德魯•懷爾斯徹底證明。因而這種數學史資料對于設置問題導向性的數學教育內容極為有益,是將數學問題清晰提出,再引導學生探究其問題本質機理的數學知識自學模式。從問題提出后,學生可分組探討,并查找資料總結其中的數學邏輯和推導過程。自學過程以教師所提數學史問題為導向,在學生動手實踐、自主探索、合作交流后逐步理清其中的數學知識規律,更加有助于學生體驗到發現真理的過程,是培養學生創新思維和再創造思維的有效方式,更加是合理滲透數學史,服務于數學教育的積極路徑。(三)以設計導向滲透課堂教學。在課堂教學模式中滲透數學史,也需要講求教學方法的適用度和可用性。當部分數學知識在滲透數學史時,并不容易激發學生的學習興趣,或與所講授的知識點關聯度較小,其數學史滲透的效果也會大打折扣。因此,選擇數學史滲透的時間點,或者是數學知識的學習進度尤為重要。這種以數學學習進度為參考的數學史滲透條件,是強調學生對于數學知識的理解程度為前提,適當引入數學史,而并非每一課時必須強加講解數學史的內容。當數學史的滲透更為自然,與本節課時的數學知識點契合度較高,能夠幫助學生理解數學知識的宏觀體系和微觀結果式,這樣的數學史滲透才具有正面的教學引導力。因此,對于課堂教學中引入數學史的問題,并非隨意引用數學史料,而是結合本班學生的具體學情,以及數學知識的演進規律,在特定的課時拋出數學史料,輔助學生來學習和探討其中的關鍵問題。這樣的數學史滲透路徑,是以課堂教學設計為主導路徑,合理選擇其中更加容易切入數學史的關鍵知識點,與學生的數學思維認知形成相輔相成的支持作用,與學生學習數學知識的認知規律形成相互支持的互動效果。才能真正發揮出數學史服務數學教育的功能,讓數學知識的學習不再枯燥和乏味,激發所有學生的學習興趣和欲望,令數學課堂更為活躍,調節課堂氛圍之后,令數學史的滲透發揮出預期的教學引導效果。
綜上所述,數學史對于數學教育發展的支持作用主要表現為三個方面,分別為:強化數學認知性、補充數學探究性、增強數學感知性。在滲透數學史的過程中,需要關注兩種教育思維的運用。其一,是從史學形態向教育形態轉化。其二,是從接受形態向探索形態轉化。需要在完善數學教育方法的過程中,以文化導向為側重點,滲透數學史料,主導數學史對數學思維的闡釋。同時需要以問題導向滲透于學生的自學環境,以設計導向滲透于課堂教學。進而真正發揮出數學史服務于數學教育的積極作用,支持數學教育的發展。
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作者:張世龍 單位:川北幼兒師范高等專科學校
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