赵立新
浙江省绍兴市上虞区实验中学 312300
《数学课程标准》基本理念中肯定了数学的文化价值,“教材编写建议”中指出:教材可以在适当的地方介绍有关的数学背景知识(数学家的故事、数学趣闻与数学史料)。提倡体现数学的文化价值,让数学文化走入初中课堂,渗入到实际数学教学之中,努力使学生在学习数学的过程中真正受到数学文化的感染,体会数学的文化品位。然而在不少数学教学教研课、观摩课中,我们较少见到对数学文化的渗透,也正因为如此,我们觉得一线教师需要承担起数学文化传播的责任,努力从课堂中挖掘数学文化资源,并将其运用于数学知识学习之中,让学生在潜移默化里感受数学文化的魅力,从而对数学学习产生浓厚的兴趣。
目前,数学文化正逐步走进初中数学:数学教科书中已经出现了许多数学家的生平和数学贡献的介绍。但我们还是看到,一方面,不少教师很少注意利用这些“阅读材料”,最多只是简单地介绍某个科学家或某个数学发展阶段,而缺乏渗透数学知识中包含的十分丰富而深刻的文化内涵,关注的不是包括数学文化在内的整个数学知识,而是经常以“去情景”和“去过程”为特征,把形式生动的数学知识变成单调刻板的条文来讲解。另一方面,学生在学习数学的同时,逐渐厌烦数学,而且随着数学知识的不断增多,厌倦的程度也在加剧;还有部分学生在离开中学若干年后,你问他哪些数学知识现在还能派得上用处?他茫然不知如何应答。其实,数学教育的功能,除了传授知识外,还应具有美化人性、陶冶心灵的功能。
在初中数学课堂教学中合理渗透数学文化,有利于学生深刻体会数学与自然及人类社会的密切联系。如何使数学文化真正走进数学课堂,一个比较现实的做法是使之融入数学学习之中。这不仅要重视数学学科本身的文化价值,还要探讨学生的文化认知特点,对文化、数学、学习三者之间的内在联系做深入的探讨。初中数学教学中渗透数学文化的实践与探索,主要是结合学生所学数学的知识,渗透其背后的文化,如数的文化、圆的文化、符号文化、古今中外数学家研究趣事等;了解数学的价值,增进对数学的理解和学好数学的信心,全面提升初中生的数学素养。
课堂是学生学习数学知识的主要途径,对数学文化的学习,应更多的体现在课堂教学之中,所以说初中数学课堂教学中融合数学文化很有必要。通过数学文化渗透初中数学课堂教学的实践探索,培养具有“正确的学习目的、浓厚的学习兴趣、顽强的学习毅力、实事求是的科学态度、独立思考、勇于创新的精神和良好的学习习惯”的学生,其实这也是我们初中数学教学的根本目标。
1.通过课堂教学渗透数学文化,引发学生追溯数学历史
“冥冥之中最深处,宇宙有一个伟大的、统一的、而且简单的设计图,这是一个数学设计图。”从哥白尼“日心说”的提出、牛顿万有引力定律的发现,到爱因斯但相对论的创立,再到生命科学遗传密码的破解,数学在其中都发挥了非常重要的作用,它为自然科学、社会科学和人文科学提供了合理而有效的思维方法。数学历史承载着人类的智慧,它的发展正体现出人们为了真理而孜孜以求的精神。在初中数学教学当中通过追溯数学历史渗透数学文化,能使学生充分体会到数学是人类精神文明的硕果。
借助数学悠久的历史在课堂教学中渗透数学文化,能以其人文性特点,激发学生的学习兴趣,培养学生的数学精神。比如,在勾股定理的教学上,我们可以用多媒体课件来展示毕达哥拉斯从朋友家地砖图案上发现的毕达哥拉斯定理;之后展示“赵爽弦图”,对图形做切割、拼接后,巧妙地用面积关系来证明勾股定理;最后引导学生对课本中所介绍的2002年北京国际数学家大会会徽的来源进行阅读。教学中,教师通过叙述数学史,自然而然地把这些素材融入数学教学当中,一方面渗透了数学文化,另一方面又激发了学生学习的积极性,使其数学文化素养得以提高。
2.通过课堂教学渗透数学文化,培养学生挖掘数学之美
数学当中存在的美是理性且深邃的,这些美存在于概念、定理和公式当中,它们表现出来的不仅仅是形式上的对称美,更是在思维、理论、结构、模式等各方面的丰厚之美。比如“几何图形初步”的学习,我们将那些实际生活当中常见的建筑物、广告标志等图案借助课件进行展示,让学生感受随处可见的数学之美。再比如教学“比例线段”内容时介绍“黄金分割”的知识:在两千余年前的古希腊,有一位数学学者提出了一个想法,在任意一条线段中寻找能将这条线段分成两条,并且使得较长部分与较短部分的长度的比等于全长与较长部分的长度的比。这个点对这条线段进行的分割就是黄金分割。黄金分割可以应用于许多领域,在艺术绘画与服装、审美等领域都发挥着重要的作用。而后再向学生解释其本质,这个数学家提出的问题其实可以通过一元二次方程来求解。如此一来,学生的热情一下子就提高了,对于数学学习也充满了期待,不再将数学看作是冷冰冰的数字与公式,而是鲜活生动的故事与人。
其实在初中数学教学中,处处都蕴藏着可以展现数学之美的内容,数学思维是抽象之美、数学公式是形式之美,模型构建是简洁之美、图形世界则是对称之美……将这些数学之美展示给学生,借此渗透数学文化,可以强化学生的文化内涵,可以帮助学生在理解数学美的思想、美的表达之时,提高其审美能力。
3.通过课堂教学渗透数学文化,激发学生领略中国数学之强
在数学发展史上,我国数学家们的丰功伟绩也是不可磨灭的。从公元前三世纪到公元十六世纪左右,我国在数学领域始终处于领先地位。大约在三千年前,我们的祖先就知道了自然数的四则运算,到宋元时期进入了古代数学发展的“黄金时代”,创造了无比辉煌的数学成果。在当代,著名数学家陈景润在哥德巴赫猜想的证明上处于世界最前列;吴文俊在计算机的几何证明上所取得的成绩居世界一流等等。通过这些材料,能够让学生看到我们的国家和民族在数学领域中的巨大成就,从而激发他们的民族自尊心和自信心,增强他们继承和发扬民族光荣传统的自豪感和责任感。我们课堂教学中还可以运用现代信息技术渗透一些专题内容:比如“《九章算术》与‘经世致用’的价值观”、“宋元数学四大家”、“陈景润与哥德巴赫猜想”、“吴文俊与计算机证明”、“军事与数学”、“电视与图像压缩”、“CT扫描与拉东变换”、“天气预报中的数学”等,当然这些知识内容不用过多展开,只需从结构上进行简单的介绍,只要学生能体会到“高科技实际上是数学技术”就已经达到数学文化渗透教育的目的。
初中数学课程标准对“数学文化”的渗透给予了足够的重视,我们浙教版数学教材许多章节都附有相应的阅读材料或课题学习,在教材中也介绍了不少的数学史。但是,要使“数学文化”的思想理念真正在初中数学课堂教学中渗透实施,变成我们每一位老师的自觉行为路还很长,这就要求我们必须转变观念,树立数学文化观,比较全面地认识数学文化的形成和发展,认识到在数学课堂中渗透数学文化的必要性.尤其是我们初中数学课程是对小学数学课的深化和升级,小学生升入初中后面临学习难度加大的问题,而枯燥的数学学习过程不仅使学生感到无趣,而且打击其学习的积极性,将数学文化渗透到初中数学教学之中,对提高学生的学习兴趣有很大的帮助。围绕课堂教学中渗透数学文化的实践探索,我们从以下几个方面进行了探索,课堂教学效果较好。
1.深度挖掘教材中的数学文化史
在数学发展的历史长河中,蕴藏着无限的人文教育素材,可以说,数学史是人类文明史的缩影,充满了人类的喜、怒、哀、乐,既有艰辛的劳动,又有辉煌的成就,经历了从幼稚到成熟的成长过程,它承载着人类社会每一次重大变革的重要成果。如何将初中数学课堂融入数学文化的教学现状,需要我们加强自身数学文化修养、更新教学理念。
在初中数学的教材中,有部分阅读材料就是关于数学文化与数学历史的,例如在教学关于整式的内容时,教材中出现了杨辉三角的材料,教学者可以抓住这个机会对学生进行文化的教育,杨辉三角即贾宪三角、帕斯卡三角形,是二项式系数在三角形中的一种几何排列。这无疑是中国光辉灿烂的数学史中浓墨重彩的一笔,介绍完之后,教师可以带领学生观察并深入研究杨辉三角,让学生在了解其背景的情况下进行学习,必定事半功倍。
2.巧妙导入数学文化相关的问题情境
数学是一门古老而又常新的学科,问题解决是促进数学发展的源泉与动力,从古到今,有着及其丰富有趣的数学问题,他们由于构思巧妙,孕育着深刻而丰富的数学思想方法,犹如颗颗珍珠闪烁着人类智慧的光辉。
我们仔细观察就会发现,数学教学中,有许多概念和定理的形成都具有一定的历史性。因此,在初中数学教学中,我们可以适当导入关于数学文化的问题情境,以提高学生的学习兴趣,比如在教学勾股定理这一概念性内容之前,我们就可以先提问:“同学们,你们知道勾股定理吗?它还有哪些名字呢?是由谁提出的呢?”有的同学可能会知道勾股定理又叫商高定理、毕氏定理,或称毕哥拉斯定理,但也有同学不知道。不过提问的目的不是检测有多少学生知道,或者不知道,而是希望通过提问来调动学生的学习积极性。同时,教学之初,我们还可以适当引申勾股定理的发展过程,讲述关于勾股定理的历史问题,以故事的形式给学生上一堂不一样的数学课。相信如此教学,不仅能够让学生感受到数学中的文化,也能够让学生对数学感兴趣。
3.理解数学文化所传递的数学精神
数学不仅有着知识的“躯体”,更有着文化的“灵魂”,只有将数学文化与数学知识有机地整合起来,适时、适当地将文化融入课堂,才能充分地彰显数学的魅力。在初中的数学教学中,我们也要将数学精神贯彻于整个初中数学的教学过程中,既需要培养学生坚持的精神,也需要培养学生灵活把握事物的精神。平时教学课堂要经常性的进行数学文化渗透尝试,例如,通过探索经典有趣的国际数学题,拓宽学生的国际化视野;在九章算法等传统数学文化的背景下,进一步深入思考并挖掘背后数学思想,树立文化自信;结合当代对数学思想的应用,传授古代传统思想的价值,同时多方面,多角度,多方法进行授课,使教学内容富有时代色彩;在传统文化与国际文化的交流融合过程中,从不同的角度思考问题,感受不同文化的差异性与独特性。
在初中数学的课堂教学中不断渗透数学文化并不是一件容易的事情,我们要对相关理念进行充分的掌握,且在课堂教学的过程中,要结合课堂教学实际、学生实际的发展需要而定。初中阶段是青少年身心发育的重要时刻,是培养青少年良好精神思想和品格的重要时刻,而中外数学家的经典学说与人文理念是我们渗透人文教育、构建精神文明的不竭源泉。我们在数学教学过程中,可以宣扬卡迪尔精神,比如他在学生时代博览群书,只为开阔自己的眼界;在青年时代,又致力于数学的科学性和广泛性。