李紅玲
數(shù)學(xué)文化在文科高等數(shù)學(xué)課程中的整合探究
李紅玲
(宿遷學(xué)院文理學(xué)院,江蘇宿遷223800)
為完善課堂教學(xué),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,對(duì)數(shù)學(xué)文化在文科高等數(shù)學(xué)內(nèi)容中具體滲透內(nèi)容及整合方式進(jìn)行了探究:首先,通過(guò)理論分析與案例示范相結(jié)合,分類呈現(xiàn)出數(shù)學(xué)文化滲透內(nèi)容的常用構(gòu)成與作用——利用數(shù)學(xué)家故事,樹(shù)立正面榜樣;利用數(shù)學(xué)史實(shí),揭開(kāi)來(lái)龍去脈;利用文學(xué)滲透,推動(dòng)觸類旁通;利用數(shù)學(xué)幽默,建立和諧課堂;利用哲學(xué)語(yǔ)言,上升感性思考。其次,對(duì)數(shù)學(xué)文化與課程內(nèi)容整合的關(guān)鍵細(xì)節(jié)進(jìn)行梳理分析——位置合宜,事半功倍;長(zhǎng)度控制,點(diǎn)到為止;技術(shù)結(jié)合,效果更佳。
文科數(shù)學(xué),數(shù)學(xué)文化整合;內(nèi)容構(gòu)成;滲透方式
數(shù)學(xué)文化包含數(shù)學(xué)科學(xué)精神與數(shù)學(xué)思想方法,以及數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)史、數(shù)學(xué)美等數(shù)學(xué)的人文成分,數(shù)學(xué)文化是超越(擴(kuò)大并包含)數(shù)學(xué)科學(xué)范圍的數(shù)學(xué)概念、意識(shí)、心理、歷史、事件、人物和數(shù)學(xué)傳播的總和。數(shù)學(xué)文化本身就是數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容的一部分,它的融入有助于學(xué)生更好地理解所學(xué)的知識(shí),更有助于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì),從而終身受益。正因?yàn)閿?shù)學(xué)文化有如此重要的意義,所以數(shù)學(xué)文化在教學(xué)中的滲透是非常必要的,尤其是在文科數(shù)學(xué)課程中的滲透勢(shì)在必行。
針對(duì)現(xiàn)況,我們積極地進(jìn)行了實(shí)踐與研究。首先,研究?jī)?nèi)容方面:為了更加具有針對(duì)性與精確性,本研究將重點(diǎn)放在了文科高等數(shù)學(xué)部分,對(duì)于數(shù)學(xué)文化的整合進(jìn)行了具體細(xì)致的探究。根據(jù)前期的研究,文科高等數(shù)學(xué)部分的必有內(nèi)容是一元微積分。因此,本研究以一元微積分內(nèi)容為藍(lán)本,進(jìn)行了具體的針對(duì)性思考與實(shí)踐。其次,研究?jī)r(jià)值方面:文科大學(xué)數(shù)學(xué)課程常由一些剛走上工作崗位的青年教師擔(dān)任,他們?nèi)狈虒W(xué)經(jīng)驗(yàn),對(duì)數(shù)學(xué)文化的研究也不夠深刻,該研究有助于這些青年教師了解數(shù)學(xué)文化與課程內(nèi)容的整合內(nèi)容與方式,使得他們更好地完成教學(xué)工作。為此,將從數(shù)學(xué)文化滲透的常用類型與注意事項(xiàng)兩大方面進(jìn)行具體闡述。
數(shù)學(xué)文化內(nèi)容豐富形式多樣,通常教學(xué)中可以滲透數(shù)學(xué)知識(shí)發(fā)展史、數(shù)學(xué)家故事、數(shù)學(xué)趣話、學(xué)科滲透等相關(guān)內(nèi)容,下面按數(shù)學(xué)文化的類型與作用進(jìn)行分類介紹。
1.1 利用數(shù)學(xué)家的故事,樹(shù)立正面榜樣
蘇聯(lián)著名教育家贊可夫說(shuō)過(guò):“為了在教學(xué)上取得預(yù)想的結(jié)果,單是指導(dǎo)學(xué)生的腦力活動(dòng)是不夠的,還必須在他身上樹(shù)立起掌握知識(shí)的志向,即創(chuàng)造學(xué)習(xí)的誘因”。數(shù)學(xué)家的故事就是這樣一個(gè)誘因,為學(xué)生講述數(shù)學(xué)家的生平,將有助于學(xué)生樹(shù)立正面的榜樣,以此影響學(xué)生的心理發(fā)展。
以中值定理部分為例,這里有三位來(lái)自法國(guó)的數(shù)學(xué)家——羅爾、拉格朗日與柯西,他們均有顯赫的生平事跡,那么我們應(yīng)著重介紹哪一位呢?當(dāng)然是羅爾,因?yàn)樗纳襟w現(xiàn)了由草根到精英的逆襲過(guò)程,對(duì)學(xué)生而言,具有正面勵(lì)志的教育意義。羅爾出身貧寒,僅受過(guò)初等教育,且結(jié)婚過(guò)早,所以年輕時(shí)貧困潦倒,僅靠微薄的收入養(yǎng)家糊口。面對(duì)這樣的生活困境,羅爾沒(méi)有怨天尤人,也沒(méi)有隨波逐流,他采取的是積極正面的生活方式——利用業(yè)余時(shí)間刻苦自學(xué),積蓄力量。終于,功夫不負(fù)有心人,1682年他解決了一個(gè)數(shù)論難題,受到學(xué)術(shù)界的好評(píng),從而名聲鵲起。后來(lái)在其不斷的努力之下,進(jìn)入法國(guó)科學(xué)院。一個(gè)僅受過(guò)初等教育的人,通過(guò)自己的持續(xù)學(xué)習(xí)與努力,進(jìn)入了國(guó)家最高級(jí)別的研究機(jī)構(gòu)!這就是羅爾!
這些數(shù)學(xué)家的故事,會(huì)讓學(xué)生懂得生活不是那么一帆風(fēng)順的,沒(méi)有所謂的“天才”,所有我們看到的成功都來(lái)源于勤奮的努力,這將有助于學(xué)生正確的人生觀價(jià)值觀的培養(yǎng)。
1.2 利用數(shù)學(xué)史實(shí),揭開(kāi)來(lái)龍去脈
美國(guó)教育心理學(xué)家布魯納認(rèn)為:“學(xué)習(xí)最好的刺激,是對(duì)所學(xué)材料的興趣”。教材中呈現(xiàn)的往往只是定義、定理與例題,這對(duì)于文科生而言,是干巴巴的材料,是沒(méi)有吸引力的材料。因此,教師需要將該知識(shí)相關(guān)的數(shù)學(xué)史娓娓道來(lái),讓學(xué)生了解知識(shí)的來(lái)龍去脈,從而形成完整的印象。而這些數(shù)學(xué)史實(shí),既讓學(xué)生了解到更多的知識(shí)背景,也會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。這樣,讓學(xué)生常以數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)教育家的傳記與名著為伴,達(dá)到從數(shù)學(xué)故事中體會(huì)數(shù)學(xué)精神的過(guò)程。
以無(wú)窮級(jí)數(shù)為例,無(wú)窮級(jí)數(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展過(guò)程中充滿了各種爭(zhēng)議,最終是在科學(xué)的論證下解決了爭(zhēng)議。當(dāng)時(shí),對(duì)于無(wú)窮級(jí)數(shù)1-1+1-1+…的結(jié)果到底是什么有各種爭(zhēng)論:有人認(rèn)為
1-1+1-1+…=(1-1)+(1-1)+…=0+0+…=0也有人認(rèn)為
1-1+1-1+…=1+(-1+1)+(-1+1)+…=1+0+0+…=1
同時(shí)期的數(shù)學(xué)家們也一樣為此問(wèn)題爭(zhēng)論不休,德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨認(rèn)為
這些數(shù)學(xué)知識(shí)發(fā)展的歷史,就象一幅幅生動(dòng)的畫面呈現(xiàn)在學(xué)生面前,數(shù)學(xué)家的思考方式與研究過(guò)程歷歷在目,由此,學(xué)生們會(huì)領(lǐng)悟到知識(shí)的發(fā)展是曲折的,知識(shí)的獲得是困難的,因此知識(shí)的內(nèi)容是寶貴的。這樣,數(shù)學(xué)知識(shí)就在學(xué)生的眼中“活”了起來(lái)。
1.3 利用文學(xué)滲透,推動(dòng)觸類旁通
學(xué)科知識(shí)從來(lái)就不是一根根獨(dú)木橋,而是相互連通的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于文科生而言,文學(xué)的知識(shí)是他們的專業(yè)或愛(ài)好,如果能將文學(xué)和數(shù)學(xué)進(jìn)行滲透,將使得他們?cè)黾訉?duì)數(shù)學(xué)的親密度。
以函數(shù)極限的定義為例,通常對(duì)文科生進(jìn)行此部分知識(shí)的教學(xué)時(shí),不會(huì)強(qiáng)求其對(duì)于精確定義“ε-δ”的把握,更多的是讓其了解描述性定義“無(wú)限趨近于”。此時(shí)可以使用“詩(shī)仙”李白那膾炙人口的古詩(shī)《黃鶴樓送孟浩然之廣陵》:“故人西辭黃鶴樓,煙花三月下?lián)P州。孤帆遠(yuǎn)影碧空盡,唯見(jiàn)長(zhǎng)江天際流”。引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)眼光看這首詩(shī),可以這樣理解:隨著時(shí)間的推移(→+∞),空間中的船和主客間的距離越來(lái)越大(→+∞),視野中的孤帆在水天一色中消逝(→0),此時(shí)詩(shī)人的心情越來(lái)越凝重,感傷之情油然而生(→+∞)。
這些古詩(shī)名著在數(shù)學(xué)教學(xué)中的滲透,體現(xiàn)了文學(xué)與數(shù)學(xué)的完美結(jié)合,以數(shù)學(xué)解釋文學(xué),以文學(xué)佐證數(shù)學(xué),這將使學(xué)生對(duì)文學(xué)領(lǐng)悟的更加透徹,對(duì)數(shù)學(xué)感悟的更加鮮活,增強(qiáng)學(xué)生的領(lǐng)悟能力,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
1.4 利用數(shù)學(xué)幽默,建構(gòu)和諧課堂
蘇聯(lián)著名教育家斯維特洛夫提出:“教育家最主要、也是第一位的助手是幽默的語(yǔ)言”。幽默是一種教學(xué)藝術(shù),詼諧也能體現(xiàn)出教師的教學(xué)機(jī)智。教師如果成天板著臉孔沒(méi)有笑容的話,是很難受到學(xué)生的歡迎和親近的。因此,有些教師會(huì)找一些笑話來(lái)活躍氣氛調(diào)劑課堂,但是與數(shù)學(xué)知識(shí)無(wú)關(guān)的笑話只會(huì)讓學(xué)生樂(lè)一樂(lè),缺少相應(yīng)的課堂融合度,甚至?xí)?dǎo)致學(xué)生跑神,這就得不償失了。所以,應(yīng)該選擇與數(shù)學(xué)有關(guān)的材料,以各種不同的形式呈現(xiàn)出來(lái)。正如美國(guó)著名數(shù)學(xué)科普作家馬丁加德納所言:“喚醒學(xué)生的最好方法是向他們提供有吸引力的數(shù)學(xué)游戲、智力題、魔術(shù)、笑話、悖論、打油詩(shī)”。
在課堂上可以在不同的知識(shí)點(diǎn)出現(xiàn)處對(duì)應(yīng)給出這樣一串?dāng)?shù)學(xué)謎語(yǔ):謎面是“小本經(jīng)營(yíng)”,謎底是“微商”;謎面是“千刀萬(wàn)割”,謎底是“微分”;謎面是“人人富?!?,謎底是“無(wú)窮”;謎面是“兒童儲(chǔ)蓄”,謎底是“微積分”。這些謎語(yǔ)的出現(xiàn)會(huì)讓學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)名稱記憶更加深刻。再如利用導(dǎo)數(shù)判定曲線凹凸性部分,可以利用圖畫來(lái)呈現(xiàn)二階導(dǎo)數(shù)判定函數(shù)凹凸性的法則:為凹,圖畫中用兩個(gè)正號(hào)當(dāng)眼睛,一條凹線當(dāng)嘴巴,呈現(xiàn)一個(gè)笑嘻嘻的小孩臉;為凸,圖畫中用兩個(gè)負(fù)號(hào)當(dāng)眼睛,一條凸線當(dāng)嘴巴,呈現(xiàn)一個(gè)撅著嘴巴不高興的小孩臉。這樣的圖形,非常有助于學(xué)生對(duì)法則的記憶。
成功的教學(xué),所需要的不是強(qiáng)制,而是激發(fā)學(xué)生的興趣。當(dāng)教師使用打油詩(shī)、口訣、謎語(yǔ)、圖畫等幽默形式呈現(xiàn)知識(shí)時(shí),可以讓數(shù)學(xué)課堂氣氛和諧,師生關(guān)系融洽,讓學(xué)生興趣盎然。
1.5 利用哲學(xué)語(yǔ)言,上升感性思考
魔鬼詞典是網(wǎng)絡(luò)上總結(jié)出來(lái)的一個(gè)個(gè)小段子,它將數(shù)學(xué)與人生感悟進(jìn)行了結(jié)合,讓學(xué)生從理性的數(shù)學(xué)知識(shí)中體會(huì)到感性的人生哲理,這也是文科生最感興趣的話題。當(dāng)他們咀嚼著這些哲理,同時(shí)也就對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)更加難以忘卻了。
比如,零點(diǎn)定理的內(nèi)容是:“若f(x)在[a,b]上連續(xù),且f(a)f(b)<0,則至少存在一點(diǎn)c∈[a,b],有f(c)=0”。首先,教師可以通過(guò)圖形的呈現(xiàn),讓學(xué)生擁有直觀的感受;其次,可以利用魔鬼詞典,將定理上升到哲學(xué)層面:“零點(diǎn)定理告訴我們,哪怕你和他站在對(duì)立面,只要你們的心是連續(xù)的,你們就能找到彼此之間的平衡點(diǎn)”。
魔鬼詞典,是將數(shù)學(xué)知識(shí)哲學(xué)化,是數(shù)學(xué)與哲學(xué)的結(jié)合!當(dāng)這些哲學(xué)直接呈現(xiàn)時(shí),學(xué)生會(huì)有空洞乏味的感覺(jué);當(dāng)這些數(shù)學(xué)直接學(xué)習(xí)時(shí),學(xué)生會(huì)有枯燥無(wú)味之感;而當(dāng)哲學(xué)與數(shù)學(xué)珠聯(lián)璧合聯(lián)袂登臺(tái)時(shí),卻會(huì)產(chǎn)生奇妙的化學(xué)反應(yīng),讓學(xué)生為之一振,深深品味,難以忘懷!
課堂教學(xué)的主題內(nèi)容為數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí),因此數(shù)學(xué)文化的滲透要注意位置、長(zhǎng)度與方式。正如一道菜的烹飪,除了需要新鮮齊全的食材之外,還需要把握恰到好處的火候。教學(xué)中除了擁有這些資料,還要精心合理地安排,這樣才會(huì)達(dá)到預(yù)期的良好效果。
2.1 位置合宜,事半功倍
位置,就是具體的時(shí)間點(diǎn)。因?yàn)椴煌瑑?nèi)容在不同時(shí)間可起到不同的效果:有的在引入時(shí)使用,可使學(xué)生知道知識(shí)的來(lái)龍去脈;有的在大段證明后使用,讓學(xué)生輕松一下;有的在課程結(jié)束后使用,讓學(xué)生有融會(huì)貫通之感。因此,按照類型來(lái)說(shuō),數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)家的故事,適宜放在概念或定理引入時(shí)使用,以歷史史實(shí)的呈現(xiàn)作為情境引入,很能吸引學(xué)生的注意力;數(shù)學(xué)幽默與魔鬼詞典,適宜放在知識(shí)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練進(jìn)展中,在學(xué)生經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的思考后,精力有些懈怠分散的時(shí)候,小小的幽默會(huì)讓他們神清氣爽;學(xué)科滲透,適合放在知識(shí)運(yùn)用后使用,在了解鞏固知識(shí)后,加入這樣的滲透,會(huì)讓學(xué)生對(duì)知識(shí)觸類旁通融會(huì)貫通。
任何一個(gè)事物,放對(duì)了地方就是寶物,放錯(cuò)了地方就是廢物。要把好的材料運(yùn)用好,時(shí)間點(diǎn)是一個(gè)關(guān)鍵要素。當(dāng)學(xué)生聚精會(huì)神地思考時(shí),一個(gè)笑話,會(huì)打亂其思緒,分散其注意力,這樣的笑話就是課堂教學(xué)的敗筆;當(dāng)學(xué)生思考累了,注意力有分散的企圖,如果硬是讓他們思考下去,會(huì)事倍功半,會(huì)導(dǎo)致很多同學(xué)跟不上節(jié)奏,而此時(shí),一個(gè)數(shù)學(xué)文化的滲透,就是神來(lái)之筆,就是學(xué)生的福音了。
2.2 長(zhǎng)度控制,點(diǎn)到為止
長(zhǎng)度,就是滲透所需要的時(shí)間。課堂上的教學(xué)時(shí)間是有限的,而作為主體的教學(xué)內(nèi)容又是豐富的,所以雖然數(shù)學(xué)文化的滲透有很大的意義,但不是主體,而是“添加劑”。是畫龍點(diǎn)睛之筆,是提味的調(diào)料,因此時(shí)間不宜太長(zhǎng),以短小精干為宜,點(diǎn)到為止。教學(xué)中,往往以幾句話為宜,或引發(fā)學(xué)生思考,或給予學(xué)生輕松,恰當(dāng)?shù)恼{(diào)劑。
以法國(guó)數(shù)學(xué)家羅爾的生平事跡為例,若是詳細(xì)地介紹其生平,十分鐘都不足以說(shuō)明其光輝與顯赫!但是數(shù)學(xué)家的故事只是課堂學(xué)習(xí)的點(diǎn)綴,只是羅爾定理學(xué)習(xí)之前的插曲,所以使用時(shí)應(yīng)刪繁就簡(jiǎn)突出重點(diǎn):把羅爾的“低起點(diǎn)”與“高終點(diǎn)”對(duì)比出來(lái);把羅爾的堅(jiān)持與努力凸顯出來(lái)!語(yǔ)言組織合理的話,只需兩分鐘左右的闡述,就足以讓學(xué)生體會(huì)到其中勵(lì)志的效果。
2.3 技術(shù)結(jié)合,效果更佳
一般高等數(shù)學(xué)課程以板書為主,因其內(nèi)容的深?yuàn)W與復(fù)雜,若僅用PPT呈現(xiàn),則基礎(chǔ)較差的文科生很難跟上進(jìn)度。但數(shù)學(xué)文化的滲透部分不含推理與歸納,更多是文化的呈現(xiàn),就可以用PPT來(lái)呈現(xiàn)了,如數(shù)學(xué)家的故事部分,可呈現(xiàn)數(shù)學(xué)家的圖片,配以音樂(lè),讓學(xué)生領(lǐng)略學(xué)者的風(fēng)采;再如數(shù)學(xué)史部分,可用連續(xù)的圖片呈現(xiàn)發(fā)展過(guò)程,甚至可以放映一小段視頻,讓學(xué)生感受動(dòng)態(tài)的效果。這些設(shè)計(jì)都會(huì)讓課堂增色不少。
例如當(dāng)我們介紹數(shù)學(xué)家羅爾的生平時(shí),可以輔助性地使用多媒體課件,呈現(xiàn)羅爾的肖像,呈現(xiàn)那個(gè)時(shí)期底層人們的生活狀況,呈現(xiàn)法國(guó)科學(xué)院的莊嚴(yán)肅穆,這樣的圖片對(duì)比,會(huì)讓學(xué)生有身臨其境之感,觸動(dòng)的效果會(huì)更強(qiáng)烈。再如,當(dāng)我們使用李白的詩(shī)句講解極限定義時(shí),可以使用課件呈現(xiàn)長(zhǎng)江滾滾中一葉孤帆遠(yuǎn)去的動(dòng)態(tài)視頻,遠(yuǎn)去的過(guò)程中孤帆由大變小,至一個(gè)點(diǎn),直至點(diǎn)的消失。這樣的視頻讓學(xué)生感同身受,對(duì)極限的理解也就會(huì)更加的深刻。
對(duì)數(shù)學(xué)教育工作者而言,數(shù)學(xué)文化是取之不盡用之不竭的寶藏,想要走進(jìn)寶藏,就要付出努力去尋找。一般來(lái)說(shuō),如果想要尋找數(shù)學(xué)歷史事實(shí)與數(shù)學(xué)家的生平,可以通過(guò)去圖書館查閱數(shù)學(xué)史相關(guān)的書籍與資料來(lái)獲得;如果想要尋找趣味數(shù)學(xué)或?qū)W科滲透的內(nèi)容,可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò),關(guān)注一些教育工作者的博客或論壇來(lái)獲得;如果想要尋找最新的知識(shí)發(fā)展前沿,比如微積分的改革等,可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查閱最新文獻(xiàn)或關(guān)注相關(guān)教育家的新書來(lái)獲得。
正如布魯納所言:“世上不存在唯一的最優(yōu)教學(xué)程序,只能從學(xué)習(xí)者的具體情況出發(fā),設(shè)計(jì)與之相稱的理想化程序”。因此,數(shù)學(xué)文化具體的整合使用過(guò)程中要根據(jù)不同學(xué)生的需要來(lái)改變來(lái)完善。比如教學(xué)進(jìn)度偏慢,教學(xué)時(shí)間偏緊,教師就可以采取“短、明、快”的方式進(jìn)行數(shù)學(xué)文化的滲透,雖蜻蜓點(diǎn)水,其新鮮點(diǎn)綴卻也讓學(xué)生耳目一新精神為之一振;倘若教學(xué)進(jìn)度偏快,有足夠的時(shí)間,則可多給學(xué)生介紹些數(shù)學(xué)史的知識(shí),讓學(xué)生充分感受數(shù)學(xué)文化的魅力,感受數(shù)學(xué)美,啟發(fā)思維,促進(jìn)思考,陶冶情操。當(dāng)然,數(shù)學(xué)文化在教學(xué)中的具體滲透是一個(gè)長(zhǎng)期探索與完善的過(guò)程,作為一線教師,我們應(yīng)當(dāng)重視自己的獨(dú)立思考,通過(guò)積極的教學(xué)實(shí)踐與認(rèn)真的總結(jié)與反思來(lái)完善教學(xué)完善自我,從而成為高度自覺(jué)的數(shù)學(xué)教育實(shí)踐者。路漫漫其修遠(yuǎn)兮,讓我們一線教師不斷地去實(shí)踐、去思考、去總結(jié)、去完善!
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IntegrationResearchontheMathematicalCultureinLiberalArtsMathematicsCourses
LI Hong-ling
(School of Liberal Arts and Sciences,Suqian College,Suqian,Jiangsu 223800,China)
To improve the teaching effect and student's interest,the practice and research on the mathematical culture in liberal arts mathematics courses are made.First,the contents of mathematical culture are composed of mathematician's story,mathematics history,combination of literature and mathematics,mathematics humor, combination of philosophy and mathematics.Second,the key points of attention contain grasping the proper position, the length and the use of multimedia properly.
liberal arts mathematics;integration of mathematical culture;contents;infiltration style.
O13
A
1673-1891(2016)01-0142-04
10.16104/j.issn.1673-1891.2016.01.038
2015-12-05
李紅玲(1979—),女,江蘇宿遷人,副教授,博士,研究方向:數(shù)學(xué)教育。
西昌學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2016年1期