隨著課標(biāo)課程改革的不斷深入,數(shù)學(xué)文化越來越受到人們的關(guān)注,數(shù)學(xué)文化已經(jīng)從理念走向?qū)嵺`.大多數(shù)的數(shù)學(xué)教育工作者已經(jīng)意識(shí)到:不僅僅是從科學(xué)層面,還應(yīng)從文化層面來認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué),才能夠更全面地體現(xiàn)數(shù)學(xué)的價(jià)值;將數(shù)學(xué)課程建立在數(shù)學(xué)文化的總體框架中,更能夠全面地體現(xiàn)數(shù)學(xué)課程的教育功能.也即,中學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)不單是限于對(duì)數(shù)學(xué)概念、演算規(guī)則、變換技巧的科學(xué)認(rèn)識(shí),還應(yīng)重視從文化的角度加以潤(rùn)澤,盡可能形象化的處理學(xué)習(xí)內(nèi)容,以促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解,強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)在生活中的應(yīng)用,培養(yǎng)科學(xué)的思維方式、理性精神,提升學(xué)生的知識(shí)層次、文化修養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí),進(jìn)而形成使人終身受益的數(shù)學(xué)素養(yǎng).但學(xué)術(shù)界對(duì)數(shù)學(xué)文化的含義和特征還沒有形成較為統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),而在實(shí)踐方面也正處于相關(guān)案例的豐富與探索之中.本文借助顧沛教授的理解:狹義上,是指數(shù)學(xué)的思想、精神、方法、觀點(diǎn)、語言,以及它們的形成和發(fā)展;廣義上,則是除這些以外,還包含數(shù)學(xué)史、數(shù)學(xué)美、數(shù)學(xué)教育、數(shù)學(xué)與人文的交叉、數(shù)學(xué)與各種文化的關(guān)系.由此,在教學(xué)實(shí)踐中,一方面把我們視點(diǎn)落到數(shù)學(xué)文化的核心上,從狹義上理解數(shù)學(xué)文化,這樣能夠使得數(shù)學(xué)文化溶入課堂教學(xué)中更易于實(shí)施而又不至于落空;另一方面我們又從更廣闊的文化視野去審視數(shù)學(xué),尋找數(shù)學(xué)文化更為樸素更為深刻的內(nèi)涵.以下談?wù)劵跀?shù)學(xué)文化的初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐的一些體會(huì).
1 讓學(xué)習(xí)興趣在數(shù)學(xué)文化的魅力下滋生
在數(shù)學(xué)發(fā)展的歷史進(jìn)程中,數(shù)學(xué)家們對(duì)數(shù)學(xué)的真、善、美的追求,以及他們作為榜樣的力量,具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)文化的魅力.將這些活生生的內(nèi)容,以自然的形式溶入到我們的數(shù)學(xué)課堂,讓學(xué)生感悟數(shù)學(xué)的美和理,數(shù)學(xué)課堂就成為了一個(gè)生動(dòng)有趣的精彩世界.正如張奠宙先生所言:“當(dāng)數(shù)學(xué)文化的魅力真正滲入教材、到達(dá)課堂、溶入教學(xué)時(shí),數(shù)學(xué)就會(huì)更加平易近人,數(shù)學(xué)教學(xué)就會(huì)通過文化層面讓學(xué)生進(jìn)一步理解數(shù)學(xué)、喜歡數(shù)學(xué)、熱愛數(shù)學(xué).”如高斯求連續(xù)自然數(shù)的和的故事,讓無數(shù)青少年的成為了數(shù)學(xué)的愛好者.再如古老而又著名的“化圓為方”的問題,看似簡(jiǎn)單,卻難倒了無數(shù)的數(shù)學(xué)家.在一節(jié)課上,我以它為主題,在學(xué)生利用代數(shù)方法求出邊長(zhǎng)與半徑的關(guān)系后,指出問題的實(shí)質(zhì)是π能不能用圓規(guī)和直尺作出,并介紹了1882年德國(guó)數(shù)學(xué)家Lindmann的研究成果——發(fā)現(xiàn)并證明了π是一個(gè)“超越數(shù)”,再以此為誘因,將問題簡(jiǎn)化為能不能“化矩為方”?還拓展研究了簡(jiǎn)單的等周問題.在課堂上學(xué)生經(jīng)歷了一次小小的數(shù)學(xué)文化之旅,也引發(fā)出許多“稚化”的思維,體會(huì)到了數(shù)學(xué)文化的魅力.事實(shí)上,教學(xué)中教師要善于挖掘數(shù)學(xué)文化,有時(shí)只要一個(gè)比喻、一段典故,都能讓數(shù)學(xué)趣味化,產(chǎn)生曲徑通幽的藝術(shù)效果.如我常借用古代兵法智慧歸納數(shù)學(xué)解題思路——“抓住題目中的關(guān)鍵”需要“擒賊擒王”,“增設(shè)題目的輔助條件”需要“無中生有”,“分析估算”需要“關(guān)門捉賊”,“尋找題眼”需要“打草驚蛇”,“簡(jiǎn)便計(jì)算”需要“偷梁換柱”等.
2 讓數(shù)學(xué)知識(shí)在數(shù)學(xué)文化的海洋中徜徉
數(shù)學(xué)的知識(shí)體系是數(shù)學(xué)文化的基礎(chǔ)或者載體,表面上它似乎沒有數(shù)學(xué)文化的意義,但在我們思考它的背景、經(jīng)歷它的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的過程、揭示它們之間的相互聯(lián)系時(shí),數(shù)學(xué)文化的意義便躍然其間了,“冰冷”的數(shù)學(xué)知識(shí),也就有了“春暖花開”的時(shí)節(jié).也即,對(duì)于數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)要在數(shù)學(xué)文化層面上建構(gòu).數(shù)學(xué)文化有助于數(shù)學(xué)知識(shí)的理解,數(shù)學(xué)知識(shí)的加深理解又進(jìn)一步提升了對(duì)數(shù)學(xué)文化的認(rèn)識(shí)層次.如數(shù)學(xué)中有許多知識(shí)的結(jié)構(gòu)是類似的,研究方法是一致的,若能通過類比學(xué)習(xí),常常會(huì)產(chǎn)生神奇的效果.如每一次數(shù)的擴(kuò)充都伴隨著“數(shù)不夠用了”、“運(yùn)算的封閉性”等一致的問題;數(shù)的加法運(yùn)算法則與乘方運(yùn)算法則結(jié)構(gòu)的一致性;全等三角形與相似三角形中的內(nèi)容與研究方法的一致性等.再如對(duì)于一次函數(shù)學(xué)習(xí),一般要經(jīng)歷以函數(shù)思想為主線貫穿的“實(shí)際問題——數(shù)學(xué)模型——抽象概念——圖象直觀——性質(zhì)歸納——方程(不等式)聯(lián)系-實(shí)際應(yīng)用”的過程,同時(shí)一次函數(shù)的學(xué)習(xí)又為其它初等函數(shù)和一般函數(shù)的研究提供了經(jīng)驗(yàn)與反省的基礎(chǔ).教學(xué)中不能把它們割裂開來,再進(jìn)行一個(gè)又一個(gè)題型訓(xùn)練,如此,數(shù)學(xué)就成為了枯燥乏味的游戲,數(shù)學(xué)文化的意蘊(yùn)就斷送在僵化的知識(shí)和題海中.
3 讓數(shù)學(xué)語言在數(shù)學(xué)文化的交流中傳播
數(shù)學(xué)思維是數(shù)學(xué)文化中的精髓,而數(shù)學(xué)語言是數(shù)學(xué)思維的載體,具有科學(xué)、簡(jiǎn)潔、通用的特性.因此,數(shù)學(xué)語言不僅僅是數(shù)學(xué)文化的內(nèi)容之一,更是數(shù)學(xué)交流、表達(dá)思想的工具.聯(lián)合國(guó)教科文組織將有效的數(shù)學(xué)交流作為學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的目標(biāo)之一,實(shí)現(xiàn)有效交流的前提是學(xué)習(xí)和掌握數(shù)學(xué)語言.數(shù)學(xué)語言的形態(tài)可歸結(jié)為文字、符號(hào)、圖形三種類型,它常以關(guān)聯(lián)的形式表現(xiàn)在數(shù)學(xué)的概念和關(guān)系之中.因此,學(xué)習(xí)和掌握數(shù)學(xué)語言,要重視從文字語言的樸素與嚴(yán)謹(jǐn)、符號(hào)語言的簡(jiǎn)潔與抽象、圖形語言的直觀與整體的文化層面上揭示,并以“數(shù)學(xué)化”——普通語言轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)語言(如培養(yǎng)字母表示數(shù)的意識(shí),用代數(shù)式表達(dá)問題中的數(shù)量關(guān)系)、“通俗化”——數(shù)學(xué)語言轉(zhuǎn)化為普通語言(還抽象于具體)、“形象化”——文字語言或符號(hào)語言轉(zhuǎn)化為圖形語言(還局部于整體、還抽象于直觀)“互譯”的方式展開理解,同時(shí)還要注意教師示范作用和提供學(xué)生自己交流與表達(dá)的機(jī)會(huì),讓學(xué)生在數(shù)學(xué)語言的熏陶下,領(lǐng)略到數(shù)學(xué)的文化內(nèi)涵.以平方差公式為例,僅從具體事例中抽象出共同屬性(L+Δ)(L?Δ)=L2?Δ2,再到符號(hào)化表示(a+b)(a? b)=a2?b2是不夠的,也不僅是讓學(xué)生推導(dǎo)一次公式,明白支撐公式成立的算理,對(duì)于初中學(xué)生還應(yīng)當(dāng)尋求圖形語言和普通語言的支持,并在交流中提醒學(xué)生注意普通語言中“這兩數(shù)”、“平方差”的含義,這樣的過程才能使學(xué)生形成對(duì)平方差公式完整的認(rèn)識(shí).
4 讓數(shù)學(xué)思想在數(shù)學(xué)文化的活動(dòng)中滲透
數(shù)學(xué)思想方法是人們對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的本質(zhì)和規(guī)律的理性認(rèn)識(shí),是數(shù)學(xué)文化的核心內(nèi)容.對(duì)于學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)而言,數(shù)學(xué)的概念和法則不是最為重要的,重要的是蘊(yùn)涵其中的數(shù)學(xué)的思想、精神和創(chuàng)造性的活動(dòng).日本教育家米山國(guó)臧曾這樣說過:“成功的數(shù)學(xué)教育,應(yīng)當(dāng)是數(shù)學(xué)的精神、思想方法深深地永遠(yuǎn)地銘刻在學(xué)生的頭腦里,長(zhǎng)久地活躍于他們?nèi)粘5臉I(yè)務(wù)中,雖然那時(shí),數(shù)學(xué)的知識(shí)可能已經(jīng)淡忘了.”因此,基于數(shù)學(xué)文化的初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)應(yīng)以數(shù)學(xué)思想方法為核心,把培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)數(shù)學(xué)地思維作為教學(xué)的首要任務(wù).以圓周角定理的發(fā)現(xiàn)與證明為例,教學(xué)中應(yīng)反映這樣的思維過程:首先將靜態(tài)圖形的圓周角理解為動(dòng)態(tài)的圓周角(實(shí)質(zhì)是將問題一般化);其次,將問題特殊化(圓心在角的邊上),發(fā)現(xiàn)規(guī)律;將一般化問題化歸為特殊問題(尋求聯(lián)系);證明并得到結(jié)論.上述解決問題的思維過程具有普適性.教師還要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié),并將它成為有序的和可操作的思維模式.也即,(1)問題一般化(系列地思考問題);(2)問題特殊化;(3)尋求聯(lián)系,找出一般規(guī)律;(4)證明規(guī)律,得到結(jié)論.如此,學(xué)生才能領(lǐng)悟隱藏在知識(shí)背后的思想方法.
5 讓數(shù)學(xué)應(yīng)用在數(shù)學(xué)文化的聯(lián)系中回歸
數(shù)學(xué)可以說是無處不在,數(shù)學(xué)與生活以及其他學(xué)科的有著廣泛的聯(lián)系,這不僅是數(shù)學(xué)發(fā)展的源泉之一,也是推動(dòng)人類社會(huì)不斷發(fā)展的重要力量.從廣泛的聯(lián)系中反映數(shù)學(xué)的應(yīng)用價(jià)值,并用數(shù)學(xué)文化的視角把握作為教育形態(tài)的數(shù)學(xué),在數(shù)學(xué)課程中適度聯(lián)系數(shù)學(xué)內(nèi)容的實(shí)際背景,將有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)在人類文化中的地位與作用,有利于學(xué)生明白現(xiàn)實(shí)是數(shù)學(xué)的起源和歸宿,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有利于學(xué)生更深刻地理解數(shù)學(xué),發(fā)展應(yīng)用意識(shí),提高實(shí)踐能力.具體教學(xué)中,數(shù)學(xué)應(yīng)用并不是簡(jiǎn)單的一個(gè)實(shí)際背景的問題再加上一種數(shù)學(xué)方法.如圖1測(cè)量A, B兩點(diǎn)的距離,有的老師只講利用三角形邊角邊的判定定理,將測(cè)量AB轉(zhuǎn)化為測(cè)量MN,這樣的過程無法體現(xiàn)數(shù)學(xué)應(yīng)用的價(jià)值.事實(shí)上,數(shù)學(xué)應(yīng)用首先是建立數(shù)學(xué)模型. 回到問題,首先要選取O點(diǎn),利用ΔOAB對(duì)線段AB“定形”(因OA,OB,∠AOB可以測(cè)量,故由三角形邊角邊判定定理可知ΔOAB是確定的,只是依學(xué)生目前知識(shí)還無法計(jì)算),其次再利用全等變換將不能測(cè)量的AB轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的MN.同樣,圖2中測(cè)量山高,首先是利用角邊角(α,m,β)對(duì)A點(diǎn)的定位.由上可以看出數(shù)學(xué)應(yīng)用的價(jià)值體現(xiàn)在應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)和方法參與解決實(shí)際問題的思維過程,特別是構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的思維過程.
6 讓理性精神從數(shù)學(xué)文化的內(nèi)蘊(yùn)中超越
學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)要有求真務(wù)實(shí)的態(tài)度、探索一般性模式的勇氣,以及追求形式的簡(jiǎn)潔與完美、崇尚數(shù)學(xué)地思維等,這是數(shù)學(xué)理性精神的體現(xiàn),是數(shù)學(xué)文化內(nèi)隱的智慧.也正是這種智慧,牽引著我們“探尋解法,不單是記憶步驟;探索模式,不單是記憶公式;形成猜測(cè),不單是做些練習(xí)” [2]的學(xué)習(xí)信念;也正是這種精神,增強(qiáng)著學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的內(nèi)在動(dòng)力,并在不斷努力奮進(jìn)和追求至善至美的磨練中形成終身受益的數(shù)學(xué)素養(yǎng).如在初三復(fù)習(xí)中,為了提升學(xué)生應(yīng)用方程解決問題的意識(shí),我首先給出阿基米德解決“王冠疑案”的問題,啟發(fā)學(xué)生學(xué)會(huì)利用不變量來解決問題,并引導(dǎo)學(xué)生反思阿基米德解決“王冠疑案”的數(shù)學(xué)實(shí)質(zhì)是只關(guān)心王冠與純金排出的水的差別(即多與少)的問題,并沒有關(guān)注工匠究競(jìng)在王冠里摻了多少的水銀.由此,我繼續(xù)介紹物理學(xué)家伽利略的研究,他意識(shí)到阿基米德的這個(gè)結(jié)論過于膚淺(批判精神),于是進(jìn)一步作深入思考,終于利于浮力與杠桿原理設(shè)計(jì)出精密的試驗(yàn),并借助試驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)造方程,成功計(jì)算出王冠中金與銀的比重(這個(gè)過程與學(xué)生互動(dòng)完成).這樣的課堂對(duì)學(xué)生的心靈是振撼的,他們不僅學(xué)到了知識(shí),更對(duì)科學(xué)家研究問題的周密嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度與科學(xué)的精神推崇備至.
總之,基于數(shù)學(xué)文化的初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué),是以數(shù)學(xué)的思想、精神、方法為核心,在廣泛聯(lián)系的文化層面上,激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣,還原知識(shí)的動(dòng)態(tài)生成,揭示數(shù)學(xué)的思維模式,在充滿數(shù)學(xué)文化的氛圍中交流互動(dòng),從中獲得知識(shí)、領(lǐng)悟思想、體會(huì)價(jià)值、形成素養(yǎng).
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