蔣曉云
【摘要】本文闡述數(shù)學(xué)文化的內(nèi)涵,即“數(shù)學(xué)之史、數(shù)學(xué)之美、數(shù)學(xué)之趣、數(shù)學(xué)之用、數(shù)學(xué)之思”,并結(jié)合具體案例提出“求真、育美、立德、致善”是數(shù)學(xué)教學(xué)追求的最高境界。
【關(guān)鍵詞】小學(xué)數(shù)學(xué) 數(shù)學(xué)文化 課例研究
【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【文章編號(hào)】0450-9889(2018)01A-0004-06
《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》(以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo))明確提出:“數(shù)學(xué)是人類的一種文化,它的內(nèi)容、思想、方法和語(yǔ)言是現(xiàn)代文明的重要組成部分?!睌?shù)學(xué)教材中“數(shù)學(xué)閱讀”“你知道嗎”等版塊的內(nèi)容就是數(shù)學(xué)文化的展示。越來越多的人開始關(guān)注并認(rèn)同“數(shù)學(xué)是一種文化”這一觀點(diǎn),越來越多的教師開始在數(shù)學(xué)教學(xué)中融入數(shù)學(xué)文化,表現(xiàn)出對(duì)數(shù)學(xué)教學(xué)“求真、育美、立德、致善”的理想境界的不懈追求。
一、對(duì)數(shù)學(xué)文化的理解誤區(qū)
知識(shí)與技能目標(biāo)是外顯的,容易量化,而數(shù)學(xué)文化看不見、摸不著。我們?cè)?jīng)片面地理解了數(shù)學(xué)文化,將對(duì)數(shù)學(xué)家的介紹、數(shù)學(xué)故事、數(shù)學(xué)名言等加進(jìn)課堂,給數(shù)學(xué)課穿上文化的“外衣”,這種簡(jiǎn)單“添加”并沒有觸及學(xué)生的精神層面,在數(shù)學(xué)文化滲透與凸顯上存在著“數(shù)學(xué)文化演變成解決問題”“數(shù)學(xué)文化等同于數(shù)學(xué)史”和“淡化了數(shù)學(xué)魅力”三個(gè)誤區(qū)。
首先,數(shù)學(xué)文化變成解決實(shí)際問題。教師組織學(xué)生算24點(diǎn)、玩七巧板、解決雞兔同籠問題等古代趣味題,學(xué)生迫不及待地進(jìn)行“解答”,教師認(rèn)為這樣的設(shè)計(jì)便是在教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)文化了。事實(shí)是,學(xué)生知道了怎么做古代數(shù)學(xué)名題,卻沒有通過數(shù)學(xué)活動(dòng)感受數(shù)學(xué)的文化價(jià)值。
其次,數(shù)學(xué)文化被緊縮為數(shù)學(xué)史。教師向?qū)W生介紹數(shù)學(xué)歷史,如歷史上著名數(shù)學(xué)家的故事、重大歷史事件等。這其實(shí)只是彰顯數(shù)學(xué)文化的一個(gè)舉措,數(shù)學(xué)史是數(shù)學(xué)文化的一部分,數(shù)學(xué)文化有著更加豐富的內(nèi)涵與更為開闊的外延。
最后,淡化了對(duì)數(shù)學(xué)的魅力與數(shù)學(xué)文化的美的感悟。有的教師窄化了數(shù)學(xué)文化的美,讓學(xué)生感悟不到“一筆畫問題”“抽屜原理”的“方法之美”“抽象之美”和它們的無窮魅力,學(xué)生只感受到“雪花線”外在的“對(duì)稱之美”,不能發(fā)現(xiàn)它的“奇異之美”,即雪花周長(zhǎng)是無限的,圍成的面積卻是有限的。
究竟什么是數(shù)學(xué)文化?數(shù)學(xué)文化的教育價(jià)值是什么?怎樣在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中自然地滲透數(shù)學(xué)文化?數(shù)學(xué)文化怎樣以樸素而平和的姿態(tài)呈現(xiàn)于課堂、流淌于學(xué)生的心田?這些成了我們這些年來研究的主要問題,我們通過研究小學(xué)數(shù)學(xué)課例的方式,從文化視角進(jìn)行了思考和嘗試。
二、什么是數(shù)學(xué)文化
“數(shù)學(xué)是一種文化”這一觀點(diǎn)始于20世紀(jì)60年代,是美國(guó)學(xué)者懷爾德(R.Wilder,1896-1982)在他的數(shù)學(xué)著作《作為文化系統(tǒng)的數(shù)學(xué)》中最早提出來的,懷爾德從文化生成和發(fā)展的理論等方面提出了數(shù)學(xué)文化的概念及有關(guān)理論,他的數(shù)學(xué)文化觀是長(zhǎng)時(shí)間以來出現(xiàn)的第一個(gè)比較成熟的數(shù)學(xué)哲學(xué)觀。
國(guó)內(nèi)最早關(guān)注數(shù)學(xué)文化的是北京大學(xué)的孫小禮教授。1990年,她與鄧東皋、張祖貴合編了《數(shù)學(xué)與文化》一書,相關(guān)人士開始從文化的角度關(guān)注數(shù)學(xué)及其文化價(jià)值,開始對(duì)數(shù)學(xué)與文化的關(guān)系進(jìn)行深刻思考,并且有越來越多的人投身于數(shù)學(xué)文化研究之中,“數(shù)學(xué)文化”這個(gè)詞的使用頻率近年大大增加,這說明數(shù)學(xué)文化是有生命力的,許多人因?yàn)槟撤N需要更愿意從文化這一角度來關(guān)注數(shù)學(xué),更愿意強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)的文化價(jià)值。
目前大家比較認(rèn)同的是南開大學(xué)顧沛教授提出的數(shù)學(xué)文化的內(nèi)涵:從狹義上說,數(shù)學(xué)文化即數(shù)學(xué)的思想、精神、方法、觀點(diǎn)、語(yǔ)言及其形成和發(fā)展過程;從廣義上說,除了狹義的內(nèi)容外,數(shù)學(xué)文化還包括數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)史、數(shù)學(xué)美、數(shù)學(xué)教育、數(shù)學(xué)發(fā)展中的人文成分以及數(shù)學(xué)與各種文化的關(guān)系。
為了方便大家理解,筆者將小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的數(shù)學(xué)文化概括成:數(shù)學(xué)之史、數(shù)學(xué)之美、數(shù)學(xué)之趣、數(shù)學(xué)之用、數(shù)學(xué)之思。
(一)數(shù)學(xué)之史
新課標(biāo)凸顯了數(shù)學(xué)史的地位和作用,在教材編寫建議中明確指出:教材可以適時(shí)地介紹有關(guān)背景知識(shí),包括數(shù)學(xué)在自然與社會(huì)中的應(yīng)用以及數(shù)學(xué)發(fā)展史的有關(guān)材料,幫助學(xué)生了解數(shù)學(xué)在人類文明發(fā)展中的作用,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,感受數(shù)學(xué)家治學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn),欣賞數(shù)學(xué)的優(yōu)美。
(二)數(shù)學(xué)之美
數(shù)學(xué)的抽象性和廣泛性達(dá)到了“完美”的和諧與統(tǒng)一,其本身就是一種美。數(shù)學(xué)之美包含的內(nèi)容有:數(shù)學(xué)的簡(jiǎn)潔與抽象美,即符號(hào)美、抽象美、統(tǒng)一美、常數(shù)美、守恒美;數(shù)學(xué)的神奇美,即奇異美、無限美、神秘美、對(duì)比美、滑稽美;數(shù)與形的和諧之美,即對(duì)稱美、序列美、節(jié)奏美、形式美。
(三)數(shù)學(xué)之趣
托爾斯泰曾說:“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。”小學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的喜愛往往是從興趣開始的。新課標(biāo)指出:數(shù)學(xué)教學(xué),要緊密聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際,從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)出發(fā),創(chuàng)設(shè)生動(dòng)有趣的情境,引導(dǎo)學(xué)生開展觀察、操作、猜想、推理、交流等活動(dòng),使學(xué)生通過數(shù)學(xué)活動(dòng),掌握基本的數(shù)學(xué)知識(shí)和技能,初步學(xué)會(huì)從數(shù)學(xué)的角度去觀察事物、思考問題,激發(fā)對(duì)數(shù)學(xué)的興趣以及產(chǎn)生學(xué)好數(shù)學(xué)的愿望,切實(shí)提高小學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。
(四)數(shù)學(xué)之用
學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)不只是掌握知識(shí),必須學(xué)會(huì)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)的價(jià)值。這就要求小學(xué)數(shù)學(xué)教師在教學(xué)中注意培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識(shí)。應(yīng)用意識(shí)有兩個(gè)方面的含義,一方面是有意識(shí)地利用數(shù)學(xué)知識(shí),如概念、公式、法則、原理和方法解釋現(xiàn)實(shí)世界中的現(xiàn)象,解決實(shí)際問題;另一方面是認(rèn)識(shí)到現(xiàn)實(shí)生活中蘊(yùn)涵著大量與數(shù)和形有關(guān)的問題,可以將問題抽象成數(shù)學(xué)模型并加以解決。因此,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)“生活化”,教師為學(xué)生提供應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)的素材,讓學(xué)生體會(huì)數(shù)學(xué)實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,從而讓學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)、思想、方法解決生活中的現(xiàn)實(shí)問題,提高學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力。
(五)數(shù)學(xué)之思
“數(shù)學(xué)之思”包括“三思”:數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)思維、數(shù)學(xué)思考。
數(shù)學(xué)思想蘊(yùn)涵在數(shù)學(xué)知識(shí)形成、發(fā)展和應(yīng)用的過程中,是數(shù)學(xué)知識(shí)和方法在更高層次上的抽象與概括,如抽象、分類、歸納、演繹、模型等。數(shù)學(xué)思維是對(duì)數(shù)學(xué)對(duì)象,如空間形式、數(shù)量關(guān)系、結(jié)構(gòu)關(guān)系等的本質(zhì)屬性和內(nèi)部規(guī)律的間接反映,并按照一般思維規(guī)律認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)內(nèi)容的理性活動(dòng)。新課標(biāo)明確指出數(shù)學(xué)思維能力主要包括四個(gè)方面的內(nèi)容:(1)會(huì)觀察、實(shí)驗(yàn)、比較、猜想、分析、綜合、抽象和概括;(2)會(huì)用歸納、演繹和類比進(jìn)行推理;(3)會(huì)合乎邏輯地、準(zhǔn)確地闡述自己的思想和觀點(diǎn);(4)能運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)、思想和方法,辨明數(shù)學(xué)關(guān)系,形成良好的思維品質(zhì)。新課標(biāo)對(duì)數(shù)學(xué)思考也提出了以下四個(gè)方面的要求:(1)建立數(shù)感、符號(hào)意識(shí)和空間觀念,初步形成幾何直觀和運(yùn)算能力,發(fā)展形象思維與抽象思維;(2)體會(huì)統(tǒng)計(jì)方法的意義,發(fā)展數(shù)據(jù)分析觀念,感受隨機(jī)現(xiàn)象;(3)在參與觀察、實(shí)驗(yàn)、猜想、證明、綜合實(shí)踐等數(shù)學(xué)活動(dòng)中,發(fā)展合情推理和演繹推理能力,清晰地表達(dá)自己的想法;(4)學(xué)會(huì)獨(dú)立思考,體會(huì)數(shù)學(xué)的基本思想和思維方式。
筆者站在文化的視角審視數(shù)學(xué)教學(xué),在課例研究中確定“彰顯數(shù)學(xué)文化”的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是:明鑒數(shù)學(xué)之史、欣賞數(shù)學(xué)之美、玩轉(zhuǎn)數(shù)學(xué)之趣、理解數(shù)學(xué)之用、感悟數(shù)學(xué)之思、傳播數(shù)學(xué)文化、領(lǐng)略數(shù)學(xué)之魅、培養(yǎng)核心素養(yǎng)。
三、數(shù)學(xué)文化的教育價(jià)值
日本的數(shù)學(xué)家、教育家米山國(guó)藏曾說:“學(xué)生在初高中學(xué)到的數(shù)學(xué)知識(shí),幾乎沒有什么機(jī)會(huì)應(yīng)用,很快就會(huì)忘掉,然而不管他們從事什么業(yè)務(wù)工作,唯有銘刻于腦際的數(shù)學(xué)精神和數(shù)學(xué)思想方法,長(zhǎng)期地在他們的生活和工作中發(fā)揮著重要作用?!盵1]
數(shù)學(xué)文化的價(jià)值主要在于數(shù)學(xué)對(duì)人們觀念、精神以及思維方式的養(yǎng)成具有的重要的影響,它具有獨(dú)特的科學(xué)和人文的教育價(jià)值。
我們常說“數(shù)學(xué)是日常生活的工具”“數(shù)學(xué)是科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)”,其實(shí)這就是數(shù)學(xué)文化的科學(xué)方面的教育價(jià)值。學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中體會(huì)數(shù)學(xué)實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值,激發(fā)創(chuàng)新思維,運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)、思想、方法解決現(xiàn)實(shí)問題和科學(xué)問題,提高數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力。
數(shù)學(xué)文化的人文方面的教育價(jià)值體現(xiàn)在“數(shù)學(xué)是思維的體操”“數(shù)學(xué)是理性的精神”,這主要是指數(shù)學(xué)對(duì)人的品德的教養(yǎng)、思維的提升、理性的培養(yǎng)和性情的陶冶的意義。
在很多人的意識(shí)中,數(shù)學(xué)教育的功能是為學(xué)生提供日常生活的工具、讓學(xué)生在數(shù)學(xué)考試中取得好成績(jī)。于是,在數(shù)學(xué)教育中就存在這樣的問題:重“數(shù)學(xué)生活化”,輕“生活數(shù)學(xué)化”,造成“數(shù)學(xué)淺表化”;重?cái)?shù)學(xué)知識(shí)的灌輸,輕數(shù)學(xué)思維的提升、數(shù)學(xué)思想的感悟,普遍忽視了數(shù)學(xué)文化的人文方面的教育價(jià)值與作用。
四、如何在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂中融入數(shù)學(xué)文化
筆者從理論和實(shí)踐方面對(duì)小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)課例的人文方面的教育價(jià)值與作用進(jìn)行了較深入的研究,率先從狹隘的學(xué)科教學(xué)目標(biāo)跳出來,提出了大文化的教學(xué)目標(biāo):求真、育美、立德、致善。筆者力求引導(dǎo)學(xué)生不斷地自我加強(qiáng)科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)文化修養(yǎng),形成和發(fā)展數(shù)學(xué)核心素養(yǎng),全面提高學(xué)生素質(zhì),這也是數(shù)學(xué)教學(xué)改革的重要方向。
(一)求真
數(shù)學(xué)對(duì)人類文明最大的貢獻(xiàn)是理性精神。理性精神是一種“推演的精神、邏輯的精神”,是一種求真的精神。發(fā)揮數(shù)學(xué)的文化教育功能,就應(yīng)積極地培育理性精神、演繹理性力量。
學(xué)會(huì)思考的重要性不亞于學(xué)會(huì)知識(shí),它將使學(xué)生終身受益。小學(xué)數(shù)學(xué)課程應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維和數(shù)學(xué)推理,其中包括邏輯思維和辯證思維、合情推理和演繹推理等,讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)的思維方式進(jìn)行思考。
涵蓋歸納、類比、實(shí)驗(yàn)、觀察、直覺等的合情推理,是得到新結(jié)論的方法和途徑,是小學(xué)生理解和掌握“找規(guī)律”時(shí)不可或缺的。但是,學(xué)生找到的“規(guī)律”可能是正確的也可能是錯(cuò)誤的,還需要依靠演繹推理去驗(yàn)證。針對(duì)演繹推理,新課標(biāo)提出:(教師)在第一學(xué)段和第二學(xué)段,可以逐漸滲透給學(xué)生知道(演繹推理),在第三學(xué)段則應(yīng)該明確地告訴學(xué)生,讓學(xué)生對(duì)此有清醒的認(rèn)識(shí)。
反思這十多年的小學(xué)數(shù)學(xué)課程改革,小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)淡化了數(shù)學(xué)中的邏輯推理、理性思維,類似于“三角形內(nèi)角和等于180°”這樣的基本定理,有的教材讓學(xué)生用測(cè)量及計(jì)算、拼接實(shí)驗(yàn)的方法“歸納猜想,發(fā)現(xiàn)規(guī)律和結(jié)論”,不鼓勵(lì)學(xué)生問為什么,不講證明、不講道理,數(shù)學(xué)課就失去了靈魂,這就很難培養(yǎng)學(xué)生分析問題與邏輯推理等方面的能力。教育的效果是滯后的,當(dāng)這一代中小學(xué)生長(zhǎng)大成人后理性思維能力不強(qiáng)就悔之晚矣。
筆者認(rèn)為小學(xué)數(shù)學(xué)課堂理性精神是:理性思辨,不感情用事;實(shí)事求是,不盲從權(quán)威;尊重?cái)?shù)據(jù),不弄虛作假;科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),不隨欲而為。
[案例1]實(shí)驗(yàn)歸納“不完全”
在一節(jié)《圓的認(rèn)識(shí)》的公開課上,教師采用“自主嘗試—小組交流—全班反饋”的教學(xué)方式,讓學(xué)生在小組內(nèi)討論、向全班交流自己探究得到的“圓的性質(zhì)”,選一個(gè)小組代表匯報(bào)。
生:我們小組得出了“圓內(nèi)所有的線段,直徑最長(zhǎng)”。
師:你們是怎么知道的?
生:我們量出圓內(nèi)5條線段的長(zhǎng)度,直徑AB=7.8cm,半徑OA=3.9cm,線段CD=4.6cm,線段EF=2.3cm,線段CG=6.3cm。所以,我們發(fā)現(xiàn)了“圓周內(nèi)所有的線段,直徑最長(zhǎng)”。
師:你們真聰明,老師也沒告訴過你,書上沒寫來的性質(zhì)你們也能發(fā)現(xiàn)!大家齊聲拍手表?yè)P(yáng)她。
師:她發(fā)現(xiàn)的這個(gè)結(jié)論還需要驗(yàn)證嗎?
生:道理明擺著,沒有必要驗(yàn)證了。(多數(shù)學(xué)生認(rèn)同)
師:前些天的一個(gè)早上,老師帶著一臺(tái)測(cè)量身高的設(shè)備在我們學(xué)校門口守候了半個(gè)小時(shí),測(cè)量了57名進(jìn)校學(xué)生的身高,所測(cè)量的學(xué)生的身高均沒達(dá)到170cm,于是我們得出一個(gè)結(jié)論:我們學(xué)校的學(xué)生的身高都不超過170cm。剛說完就來了一名六年級(jí)2班的學(xué)生,他的身高是173cm,老師“被打臉”了。為什么老師會(huì)“被打臉”呢?
生:你還沒量完我們學(xué)校所有的學(xué)生的身高,你就下結(jié)論了。
學(xué)生遇到了問題才會(huì)去思考。教師安排了“邏輯推理,孕育理性精神”的教學(xué)過程,巧妙設(shè)疑讓學(xué)生學(xué)會(huì)理性思考、形成理性思維、感悟理性的力量,提升學(xué)生綜合能力和核心素養(yǎng)。
[案例2]直覺的誤導(dǎo)
要探究圖1中的問題,可建立如圖2所示的模型,設(shè)鐵絲圍成圓的半徑為R,地球赤道的圓的半徑為r,其周長(zhǎng)之差為100cm,2πR-2πr=100cm,π≈3.14,R-r ≈[1006.28]≈15.9cm。鐵絲與地球赤道之間的間隙有約15.9cm,所以能放進(jìn)一粒草莓或一個(gè)拳頭。
這是一個(gè)直覺與邏輯不符的例子,希望學(xué)生通過學(xué)習(xí)能體會(huì)到:我們完全憑借直覺判斷數(shù)學(xué)結(jié)論是不行的,還需要通過計(jì)算推理來驗(yàn)證。
[案例3]“眼見未必為實(shí)”
(1)有一張8cm×8cm的正方形的紙片,面積是64cm2。把這張紙片按圖3所示剪開,把剪出的4個(gè)小塊按圖4所示重新拼合,這樣就得到了一個(gè)長(zhǎng)為13cm,寬為5cm的長(zhǎng)方形,面積是65cm2。這是可能的嗎?
(2)這是網(wǎng)上流傳甚廣的一個(gè)問題。將圖5中上部的三角形切成四部分,之后再重新拼成圖5下部的圖形,結(jié)果發(fā)現(xiàn)少了一個(gè)小正方形,這是怎么回事?
這兩個(gè)題目主要讓學(xué)生自己通過小組合作探究,判斷能否完成這樣的拼圖,進(jìn)一步感受僅憑觀察、猜想、操作、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)學(xué)結(jié)論是不夠的,強(qiáng)調(diào)在以后的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中要學(xué)會(huì)說理。
[案例4]“算理”是通向“算法”的橋梁
學(xué)生掌握計(jì)算法則關(guān)鍵在于理解。學(xué)生既要懂得怎樣算,更要懂得為什么要這樣算。
如圖6所示,在教學(xué)“12×14”時(shí),教師通過直觀的點(diǎn)子圖使學(xué)生看到12×14就是求每列12個(gè)、共14列的點(diǎn)子圖中的“點(diǎn)子”個(gè)數(shù),也就是求14個(gè)12連加的和是多少。我們可以先求出4列的“點(diǎn)子”個(gè)數(shù)是多少,即4個(gè)12是多少,再求10列的“點(diǎn)子”個(gè)數(shù)是多少,即10個(gè)12是多少,然后把兩個(gè)和加起來,從而讓學(xué)生知道,計(jì)算乘數(shù)是兩位數(shù)的乘法要分兩步乘,第三步是相加,這樣使學(xué)生看得見、摸得著,例題教學(xué)使計(jì)算的每一步都成為有意義的操作,學(xué)生在操作中理解算理、掌握算法。
提煉算法實(shí)際上就是:追求簡(jiǎn)潔表達(dá),合并計(jì)算步驟,書寫豎式形式,抽象歸納概括,形成運(yùn)算法則。
因此,在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行理性精神的啟蒙是非常重要的,不僅能夠提高學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的積極性和興趣,而且讓學(xué)生學(xué)會(huì)理性思考、形成理性思維、感悟理性的力量,提升學(xué)生綜合能力和核心素養(yǎng)。
(二)育美
數(shù)學(xué)具有重要的美育功能,數(shù)學(xué)美往往是數(shù)學(xué)創(chuàng)新的動(dòng)力和追求,學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)在求美過程中得到發(fā)展是一個(gè)普遍現(xiàn)象。因此,教師應(yīng)對(duì)學(xué)生加強(qiáng)數(shù)學(xué)美的教育,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)之美、欣賞數(shù)學(xué)之美、受到數(shù)學(xué)美的熏陶,在對(duì)美的追求中,創(chuàng)造數(shù)學(xué)之美,提高數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)?!坝馈背蔀榱税l(fā)揮數(shù)學(xué)文化教育功能的重要途徑。
[案例5]守恒永遠(yuǎn)是美麗的
我們可以通過幾何畫板動(dòng)態(tài)演示變化中的三角形,如改變?nèi)切芜呴L(zhǎng)、內(nèi)角……不管三角形怎么變化,三角形的內(nèi)角和總是180°。三角形內(nèi)角和定理是“守恒之美”的表現(xiàn)。
“變化中的不變”就是規(guī)律,找到了這樣的規(guī)律就可能發(fā)現(xiàn)公式、法則、性質(zhì);尋找不變量不僅是數(shù)學(xué)研究的任務(wù),還是科學(xué)研究和社會(huì)研究的任務(wù);“變化中的不變”也是守恒,守恒永遠(yuǎn)是美麗的。教師應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生在發(fā)現(xiàn)和欣賞數(shù)學(xué)之美中學(xué)習(xí)“三角形內(nèi)角和定理”。
[案例6]雪花線的奇異之美
將一個(gè)等邊三角形的每條邊三等分后,在每條邊三等分后的中段向外作新的等邊三角形,并去掉中段,接著,再將所得圖形的每條邊三等分,在中段上作等邊三角形,去掉中段……不斷重復(fù)這樣的過程,便產(chǎn)生了雪花曲線,如圖7。
如果學(xué)生只感受到“雪花線”外在的“對(duì)稱之美”,那就錯(cuò)過了令人驚異的奇異美:它的面積是有限的,而它的周長(zhǎng)卻是無限的。
(三)立德
《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》和黨的十八大報(bào)告都提出把立德樹人作為教育的根本任務(wù)。小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)要進(jìn)行德育滲透,對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效的思想品德教育。
[案例7]在“歷史的故事”中獲得心靈上的震撼
圓周率的認(rèn)識(shí)過程,是人類對(duì)數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)與發(fā)展的具體表現(xiàn)。圓周率吸引了許許多多的中國(guó)古代數(shù)學(xué)家進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的研究,從《周髀算經(jīng)》到魏晉時(shí)期的劉徽,再到公元460年左右的祖沖之,從π≈3到π≈3.14,接著到π≈3.1415926,最后到π≈3.14159265358979……在文化的視角下,學(xué)生經(jīng)歷與回顧對(duì)圓周率的認(rèn)識(shí)的歷史,再現(xiàn)歷史瞬間、重演發(fā)現(xiàn)過程,由此,學(xué)生真切地品味到數(shù)學(xué)“悠久歷史”帶來的自豪感、真切地體會(huì)到數(shù)學(xué)家鍥而不舍的探索精神、感受到數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性,學(xué)生“思接千年,情寄數(shù)學(xué)”。
教師在教學(xué)中介紹數(shù)學(xué)家的故事,讓學(xué)生感受數(shù)學(xué)家的科學(xué)精神;查找數(shù)學(xué)符號(hào)來源,讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)發(fā)明過程;探訪歷史數(shù)學(xué)名題,讓學(xué)生領(lǐng)略數(shù)學(xué)思想方法的魅力。
數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)當(dāng)充分利用數(shù)學(xué)史料來還原、再現(xiàn)數(shù)學(xué)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過程,揭示知識(shí)產(chǎn)生的背景、展示知識(shí)形成的過程、預(yù)示知識(shí)發(fā)展的前景,讓學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)產(chǎn)生、形成與發(fā)展的全過程,充實(shí)他們的數(shù)學(xué)文化底蘊(yùn)。
中華民族有著燦爛的數(shù)學(xué)史,教師挖掘小學(xué)數(shù)學(xué)教材中的德育素材,恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用數(shù)學(xué)史料、趣事,反映中國(guó)古代數(shù)學(xué)方法的突破,介紹我國(guó)古代科學(xué)家的杰出成就,激發(fā)學(xué)生的民族自尊心、自信心、自豪感和愛國(guó)熱情,弘揚(yáng)民族精神。
[案例8]挖掘數(shù)學(xué)品質(zhì),進(jìn)行辯證唯物主義觀點(diǎn)啟蒙教育
我國(guó)古代著名思想家墨子曾說:“大圓之圓與小圓之圓同?!币馑际钦f:不管大圓還是小圓,它們的圓周率是相同的。我們也可以將其理解為:千變?nèi)f化的圓,它的周長(zhǎng)與直徑的比是一個(gè)固定不變的數(shù)。與之相似的還有“三角形千變?nèi)f化,內(nèi)角和總是180°”。