數(shù)學(xué)被認為是一種 “看不見的文化”,數(shù)學(xué)知識對很多人來講高深莫測,在實際生活中似乎沒有實質(zhì)性的作用,所以學(xué)生對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度不重視。然而,時代每一次進步、科學(xué)技術(shù)每一次革新,都離不開數(shù)學(xué)知識。數(shù)學(xué)不僅是一門學(xué)科,更是一門文化哲學(xué)。對數(shù)學(xué)特點、數(shù)學(xué)意義、數(shù)學(xué)價值的深入研究,以及對數(shù)學(xué)文化的探索已成為素質(zhì)教育重要的組成部分,但真正理解數(shù)學(xué)文化的高中學(xué)生卻少之又少。因此,高中學(xué)生僅僅學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識與技能是不夠的,還應(yīng)該深入研究數(shù)學(xué)文化的內(nèi)涵,提升綜合素養(yǎng)。
《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對 “數(shù)學(xué)文化”的實施提出了具體的要求:在教材編寫中,要將數(shù)學(xué)文化的價值采取各種有效方式滲透到各個教學(xué)環(huán)節(jié)之中。在具體教學(xué)過程中,要結(jié)合高中數(shù)學(xué)課程的內(nèi)容與特點,介紹一些對數(shù)學(xué)發(fā)展、人類文明建設(shè)、人類社會進步有著重要推動作用的數(shù)學(xué)人物與數(shù)學(xué)實踐。在課程中,要充分體現(xiàn)數(shù)學(xué)的文化價值,從教學(xué)中反映出數(shù)學(xué)的地位、歷史、應(yīng)用以及發(fā)展趨勢,并結(jié)合教學(xué)內(nèi)容提出對 “數(shù)學(xué)文化”的學(xué)習(xí)要求,設(shè)置對應(yīng)的“數(shù)學(xué)史選講”等等專題?,F(xiàn)階段,很多數(shù)學(xué)研究者對數(shù)學(xué)文化的內(nèi)涵看法不一,因為沒有固定的規(guī)則,而對學(xué)生的性格、愛好各不相同,所以難以進行準(zhǔn)確的定義。因此,高中數(shù)學(xué)教學(xué)必須以數(shù)學(xué)課本為基礎(chǔ),對數(shù)學(xué)文化本質(zhì)進行深刻的理解,實施開放性的數(shù)學(xué)教學(xué)。數(shù)學(xué)文化是一個開放、動態(tài)、多元的系統(tǒng),隨著研究的不斷深入,其研究領(lǐng)域?qū)絹碓綇V。
數(shù)學(xué)文化是一個開放、動態(tài)、多元的系統(tǒng),所以在日常教學(xué)中要根據(jù)實際情況采取對應(yīng)的教學(xué)方式,這樣才能在數(shù)學(xué)文化視角下更好地開展高中數(shù)學(xué)教學(xué),具體實施如下:
1.數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)文化的結(jié)合。數(shù)學(xué)文化的特點決定了數(shù)學(xué)史的形成,數(shù)學(xué)史在人類文明歷史上有著非常重要的地位,能夠為人類后續(xù)研究與發(fā)展指明方向,也有重要的教育功能??梢姡瑪?shù)學(xué)史是數(shù)學(xué)文化實施的最佳載體之一,對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣效果顯著,數(shù)學(xué)史的運用并非簡單地在教學(xué)中穿插一些歷史事件,而是通過數(shù)學(xué)史促進學(xué)生深入探究知識。為了讓學(xué)生更好地了解數(shù)學(xué)史,教師需要結(jié)合學(xué)生的理解能力尋找一些對應(yīng)的數(shù)學(xué)史素材。例如,在學(xué)習(xí)函數(shù)概念這部分知識時,常用的教學(xué)方法是:首先,由教師提出概念;其次,通過例題講解,解決學(xué)生的疑問;最后,強化對概念的記憶。這種教學(xué)效果固然不是最好的,教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生借助前人的研究去探索概念產(chǎn)生的經(jīng)過。通過這種方式,學(xué)生會發(fā)現(xiàn)我們現(xiàn)在學(xué)習(xí)的函數(shù)概念,最初是德國著名數(shù)學(xué)家萊布尼茲提出的,具體可以追溯到1673年,萊布尼第一次應(yīng)用了“函數(shù)”這個詞匯,然后再通過它表示曲線上各個點對應(yīng)的坐標(biāo)以及垂線、切線的長度,也就是該曲線上相關(guān)點的量。因此,我們應(yīng)該將函數(shù)看成一個幾何量,隨著點的改變,量也會發(fā)生變動。通過這樣的引導(dǎo),學(xué)生會發(fā)現(xiàn)函數(shù)剛剛誕生時,人們對其理解并不深入,隨著不斷地深入研究,函數(shù)理論越來越完善,從而推動了數(shù)學(xué)文化的發(fā)展。
2.在知識生成環(huán)節(jié)融入數(shù)學(xué)文化。數(shù)學(xué)文化不僅包括數(shù)學(xué)史,還有數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)視角以及數(shù)學(xué)思維,高中數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)該從更深層次的文化視角開展教學(xué)。數(shù)學(xué)知識從無到有,從發(fā)展到應(yīng)用,這些都屬于教學(xué)活動的過程,而這個過程中既包括了數(shù)學(xué)方法與步驟,還有豐富的數(shù)學(xué)文化。
圖1
圖2
例如,在學(xué)習(xí) “數(shù)列”這種知識時,通過圖1和圖2兩個圖形的展示,給學(xué)生對稱美的視覺效果,其中還蘊含著豐富的數(shù)列知識。在具體教學(xué)中,應(yīng)該要求學(xué)生仔細觀察圖形,從而發(fā)現(xiàn)圖1三角形數(shù)——等差數(shù)列。同時,學(xué)生還可以通過圖形從形數(shù)上對計算等差數(shù)列前項和的方法進行探索,然后利用高斯思路進行解決。與此同時,教師還要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)在這個圖形的基礎(chǔ)上只需要補充1個倒置的三角形就可以構(gòu)成平行四邊形,這樣便可以得知等差數(shù)列前項的結(jié)果。通過這樣的教學(xué)方式,學(xué)生的探究積極性被激發(fā)出來,充分體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合的思想,讓學(xué)生在探究的過程中感知數(shù)學(xué)的魅力。
從上述教學(xué)方式可以看出,數(shù)學(xué)文化不僅包括數(shù)學(xué)故事、數(shù)學(xué)史,以及尤為重要的數(shù)學(xué)思維。數(shù)學(xué)學(xué)者通過這種數(shù)學(xué)思維,巧妙利用點、線、面、體對各個多姿多彩的世界進行描述,從而更全面地認識到簡單的形變背后包含了豐富的數(shù)的變化,讓學(xué)生加深對數(shù)與形之間聯(lián)系的認識。
3.在知識應(yīng)用的環(huán)節(jié)融入數(shù)學(xué)文化。很多數(shù)學(xué)名題有著濃郁的歷史背景,也蘊藏著豐富的數(shù)學(xué)文化,在知識應(yīng)用階段,即習(xí)題訓(xùn)練的過程中,教師可以適當(dāng)選擇一些數(shù)學(xué)名題,引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)文化的層面是對數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用進行審視,從而改變傳統(tǒng)的運用數(shù)學(xué)知識解決數(shù)學(xué)問題的局面,放飛學(xué)生的思維。將解答數(shù)學(xué)問題延伸到文化范疇,加強學(xué)生對數(shù)學(xué)文化的感悟,有利于拉近知識與應(yīng)用之間的距離,幫助學(xué)生形成數(shù)學(xué)思維。
例如,隨著系數(shù)的變化,三次函數(shù)不斷演變 (見圖3):
圖3 三次函數(shù)的演變
圖像關(guān)于點呈中心對稱,圖像與 “閃電”自然現(xiàn)象比較相似,通過對函數(shù)圖像的觀察發(fā)現(xiàn)了其具有中心對稱的美感。在具體學(xué)習(xí)中,可以將其稱為 “閃電”函數(shù),既形象又直觀,讓枯燥的數(shù)學(xué)知識變得生動形象。
綜上所述,以數(shù)學(xué)文化為視角開展高中數(shù)學(xué)教學(xué)已是必然趨勢,高中數(shù)學(xué)教師應(yīng)該將高中數(shù)學(xué)作為科學(xué)的教學(xué)、文化的教學(xué)以及教育的教學(xué),將 “數(shù)學(xué)——文化——教育”三者充分結(jié)合起來,對學(xué)生實施全新的高中數(shù)學(xué)教學(xué),從而對學(xué)生的思想、觀念、行為、態(tài)度等方面產(chǎn)生良好的影響,全面提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。
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