有趣的数学史范文

2022-06-04

第一篇:有趣的数学史范文

数学史的意义

摘 要:随着数学知识学习难度的加深,有些学生逐步丧失了对数学的学习兴趣,使数学成为一门枯燥无味的学科,极大地影响了数学的学习。面对这种情况,我们应该加强学生对数学史的学习,帮助学生了解数学知识的来源和背景,引导学生体会真正的数学思维过程,去创造一种探索与研究的数学学习气氛,激发学生对数学的学习兴趣,培养学生的探索精神和审美能力都有非常重要的意义。

关键词:数学教学

数学史

意义

数学的各个分支是一个有机的整体,大部分数学概念的形成并不是偶然的,现在数学的分支越来越多,到现在已经没有人能够深入研究到数学的各各方面,通过数学史,可以对数学概念的来龙去脉有所了解,也可以对整个数学有个全局的了解。从基础教育课程改革的状况来看,很多数学老师还是在进行数学教学时,经常把有关的数学史知识省略不讲,这就极大的忽视了数学史对中学数学的促进作用。如果我们能在数学课程中对学生进行数学史教育,并通过挖掘数学史的文化价值进行教学,让数学文化的魅力真正渗入教材、到达课堂、溶入教学中,数学就会更加平易近人,数学教学就会通过历史文化让学生进一步理解数学、喜欢数学、热爱数学。那么什么是数学史呢?我们要理解数学为什么要先了解数学的历史呢?学习数学史对我们学习数学有什么意义呢?下面我从以下几个方面谈谈:

一、数学史的概述

每一门学科都有它的历史,如文学有文学史,哲学有哲学史,天文学有天文学史等等。当然,数学也有它的历史。只是它与其它学科相比,数学有它的独特之处。数学是一门历史性或者说累积性很强的科学。它最显著的特点是体系的严谨性。它要求每一个概念都要给出明确的定义。但“数学”这个概念本身,却很难给出一个完美的定义。根本的原因是数学这门科学还在不断地发展之中。

数学史是研究数学科学发生发展及其规律的科学,简单地说研究数学的历史就是数学史。它不仅追溯数学内容、思想和方法的演变、发展过程,而且还探索影响这种过程的各种因素,以及历史上数学科学的发展对人类文明所带来的影响。数学史研究对象不仅包括具体的数学内容,而且涉及历史学、哲学、文化学、宗教、政治、经济、历史等社会科学与人文科学内容,是一门文理交叉性学科。不了解数学史,就不可能全面了解整个人类文明史。数学史在整个人类文明史上的这种特殊地位,是由数学作为一种文化的特点决定的。

中国数学有着悠久的历史, 14 世纪以前一直是世界上数学最为发达的国家,出现了许多杰出的数学家,取得了许多辉煌的成就,其源远流长的以计算为中心,具有程序性和机械性的算法化数学模式与古希腊的以几何定理德演绎推理为特征的公理化数学模式相辉映,交替影响世界数学的发展。

二、数学史的意义

(一)数学史的科学意义

每一门科学都有其发展的历史,作为历史上的科学,既有其历史性又有其现实性。其现实性首先表现在科学概念与方法的延续性方面,今日的科学研究在某种程度上是对历史上科学传统的深化与发展,或者是对历史上科学难题的解决,因此我们无法割裂科学现实与科学史之间的联系。数学科学具有悠久的历史,与自然科学相比,数学更是积累性科学,其概念和方法更具有延续性,比如古代文明中形成的十进位值制记数法和四则运算法则,我们今天仍在使用,诸如费尔马猜想、哥德巴赫猜想等历史上的难题,长期以来一直是现代数论领域中的研究热点,数学传统与数学史材料可以在现实的数学研究中获得发展。国内外许多著名的数学大师都具有深厚的数学史修养或者兼及数学史研究,并善于从历史素材中汲取养分,做到古为今用,推陈出新。我国著名数学家 吴文俊先生早年在拓扑学研究领域取得杰出成就,七十年代开始研究中国数学史,在中国数学史研究的理论和方法方面开创了新的局面,特别是在中国传统数学机械化思想的启发下,建立了被誉为“吴方法”的关于几何定理机器证明的数学机械化方法,他的工作不愧为古为今用,振兴民族文化的典范。

科学史的现实性还表现在为我们今日的科学研究提供经验教训和历史借鉴,以使我们明确科学研究的方向以少走弯路或错路,为当今科技发展决策的制定提供依据,也是我们预见科学未来的依据。多了解一些数学史知识,也不会致使我们出现诸如解决三等分角作图、证明四色定理等荒唐事,也避免我们在费尔马大定理等问题上白废时间和精力。同时,总结我国数学发展史上的经验教训,对我国当今数学发展不无益处。

(二)

数学史的文化意义

美国数学史家 m. 克莱因曾经说过 :" 一个时代的总的特征在很大程度上与这个时代的数学活动密切相关。这种关系在我们这个时代尤为明显 " 。 " 数学不仅是一种方法、一门艺术或一种语言,数学更主要是一门有着丰富内容的知识体系,其内容对自然科学家、社会科学家、哲学家、逻辑学家和艺术家十分有用,同时影响着政治家和神学家的学说 " 。数学已经广泛地影响着人类的生活和思想,是形成现代文化的主要力量。因而数学史是从一个侧面反映的人类文化史,又是人类文明史的最重要的组成部分。许多历史学家通过数学这面镜子,了解古代其他主要文化的特征与价值取向。古希腊(公元前 600 年 - 公元前 300 年)数学家强调严密的推理和由此得出的结论,因此他们不关心这些成果的实用性,而是教育人们去进行抽象的推理,和激发人们对理想与美的追求。通过希腊数学史的考察,就十分容易理解,为什么古希腊具有很难为后世超越的优美文学、极端理性化的哲学,以及理想化的建筑与雕塑。而罗马数学史则告诉我们,罗马文化是外来的,罗马人缺乏独创精神而注重实用。

( 三)数学史的教育意义

1 、数学史可以提高学生的学习兴趣

学习兴趣是指一个人对学习的一种积极的认知倾向与情绪状态.学生对某一学科有兴趣,就会持续地专心致志的专研它,从而提高学习效果。学习兴趣又是激励人、推动人去学习的一种力量。从心理学的观点讲,学习兴趣可分为两个部分: ① 人的好奇心、求知欲、爱好构成了有利于学习的内部原因; ② 社会责任感构成了学习的外部原因 。 目前,由于中学生的学习目标不明确,对数学的学习兴趣也很不够,这些都极大地影响了学习的效果。但这并不是因为数学本身枯燥、无趣,而是它被我们的教学所忽视了。如果在数学教育中适当结合数学史的有关知识,这样有利于提高学生对学习数学的兴趣,克服我们学习数学的消极影响。

2 、数学史可以启发学生的思维

数学教材是经过了反复推敲的,语言十分简洁。为了保持知识的系统性,我们把教学内容按定义、定理、证明、推论、例题的顺序编排,这样就缺乏自然的思维方式,对数学知识的内涵,以及相应知识的创造过程介绍也偏少。虽然这样有利于学生接受知识,但是很容易使学生产生数学知识就是先有定义,接着总结出性质、定理,然后得出解决问题的错误结论。在教学与学习的过程中,教育者为了让学生能够更快更好的掌握数学知识,将知识系统化。然而系统化的知识无法让学生了解到知识是经过问题、猜想、论证、检验、完善,一步一步成熟起来的。因此, 把数学史融入日常教学,进行思想教育,教师不仅要吃透教材的知识内容,还要努力挖掘教材的思想性,并采取多种形式,形象生动地进行教学, 可以启发学生的学习思维方式。

3 、数学史可以提高学生的美学修养

数学是美的,无数数学家都为这种数学的美所折服。英国数学家和哲学家罗素说过:“数学不久拥有真理,而且还拥有至高无上的美——一种冷峻严肃的美,就像一尊雕塑,„„ .. 这种美没有绘画或音乐那样华丽的装饰,它可以纯洁到崇高的程度,能够达到严格的只有最伟大的艺术才能显示的完美境界”。数学史的学习可以引导学生领悟数学的美,在很多著名的数学定理、原理都闪现着美学的光辉。

4 、数学史可以弘扬祖国优秀文化,提高民族自豪感,增强学生的爱国情操

中华民族有几千年的历史,既创造了夺目的文化,又造就了自身不屈不扰、奋发向上的优良品德。以顽强的生命力、意志力及宽大的胸怀,汲取和消化外来的优秀文化,使几千年的文化连绵不断.这样长的文化史是其他文明古国不能相比的。就数学而言,其他文明古国的发展史都没有中国长。

中国古代数学的伟大贡献就是当今进行爱国教育的绝好教材,古代数学家的那种实事求是,敢于坚持真理,勇于攀登高峰的高尚品德,可以激励我们振兴中华民族的动力源泉。然而,在我们现行的中学教材中提得我国数学成就的知识很少 , 其实我国古代数学是有着光辉的历史,如刘徽的“割圆术”、祖冲之的圆周率、祖暅的祖暅公理、杨辉的杨辉三角、秦九韶的剩余定理、朱世杰的“招差术”、“垛积术”和“四元术”等都具有世界影响的数学成就,他们在数学方面的成就都是非常大的。许多成果都比西方国家要早几百年,如圆周率和杨辉三角等。

学习数学史可以使学生了解中国古代数学的辉煌成就,了解中国近代数学落后的原因,中国现代数学研究的现状以及与发达国家数学的差距,从而激发学生的爱国热情,振兴民族科学。

5 、数学史可以培养学生的创新意识

通过对数学史的学习让学生明白数学的发展是许多数学家心血和汗水的结晶,从而培养学生认真学习数学的习惯、正确的思维方式和顽强的拼搏精神,激发求知欲,培养创新精神。

总之,学习数学史为德育教育提供了舞台 . 历史上数学家的业绩与品德也会在青少年的人格培养上发挥十分重要的榜样激励作。用牛顿 22 岁发现一般的二项式定理, 23 岁创立微积分学。高斯 19 岁解决正多边形作图的判定问题, 20 岁证明代数基本定理, 24 岁出版影响整个 19 世纪数论发展、至今仍相当重要的《算术研究》。 17 世纪初,鲁道夫穷毕生精力将圆周率 π 的值计算到 35 位小数,并将其作为自己的墓志铭。大数学家欧拉 31 岁右眼失明,晚年视力极差最终双目失明,但他仍以坚韧的毅力保持了数学方面的高度创造力,以致由于他的论文多而且长,科学院不得不对论文篇幅做出限制,在他去世之后的 10 年内,他的论文仍在科学院的院刊上持续发表。我国著名数学家陈景润 , 就是在上中学时 , 听了他的数学老师沈元向学生介绍了 , 哥德巴赫猜想这一难倒无数数学家的难题后 , 其心灵受到了震撼 , 点燃起了他攀登高峰、摘取桂冠的热情 , 从而他一生醉心于数学 , 并取得了令世人瞩目的成绩 . 数学思想形成中的曲折与艰辛以及那些伟大的探索者的失败与成功可以使学生在体会前辈的同时反思自己,激励自己不断的奋发向上,同时对学生进行爱国主义教育。

三、数学史的价值

随着新课程在全国的推进,数学史教育受到广大的中小学数学教师的重视。数学史是反映数学文化的历史,数学史教育体现数学的文化价值。当前正在我国推进的基础教育改革十分重视这一点,采取了一系列措施,加强数学史文化教育。

新课标要求培养学生正确的数学观和数学价值观,特别要了解数学文化价值。学生只有了解数学的价值,才能自觉学习数学。数学史能帮助学生了解数学的文化价值,这对学生今后的发展是终身受用的。那么从数学史的视角来看,数学史教育应该渗透哪些文化价值呢?

中国科学院我国著名数学史专家李文林在作数学史与数学教育的录音谈话中说到:我们应从五个角度去挖掘数学史的文化价值,首先,数学为人类提供精密思维的模式;其次,数学是其他科学的工具和语言;其三,数学是推动生产发展、影响人类物质生活方式的杠杆;其四,数学是人类思想革命的有力武器;最后,数学是促进艺术发展的文化激素。另外他还谈到一个信息:重视数学史与数学文化在数学教学中的作用,实际上可以说是一种国际现象。若干年前,美国数学协会 (MAA) 下属的数学教育委员会曾发出题为《呼唤变革:关于数学教师的数学修养》的建议书,其中呼吁所有未来的中小学教师注意培养自身对各种文化在数学思想的成长与发展过程中所作的贡献有一定的鉴赏能力;对来自各种不同文化的个人在古代、近代和当代数学论题的发展上所作的贡献有所研究,并对中小学数学中主要概念的历史发展有所认识。

从以上材料我们可以看出,数学史教育中渗透文化价值成了数学史教育的一项重任,数学史与数学文化的结合应该是必要的,而且几乎是必然的。对于今后的中小学数学史教学,我们应该将数学文化尽可能地结合数学课程的内容,选择介绍一些对数学发展起重大作用的历史事件和人物,反映数学在人类社会进步、人类文明发展中的作用,同时也反映社会发展对数学发展的促进作用。使学生通过数学文化的学习,了解人类社会发展与数学发展的相互作用,认识数学发生、发展的必然规律;了解人类从数学的角度认识客观世界的过程;发展求知、求实、勇于探索的情感和态度;体会数学的系统性、严密性、应用的广泛性,了解数学真理的相对性;提高学习数学的兴趣。

总之, 数学史作为一个专题出现在了选修课本中,我觉得这是一个很值得庆兴的一件事,因为我发现数学史的学习对本就枯燥的数学课来说,可以激发学生兴趣,启发学生的思维,增强学生的爱国情操,活跃课堂气氛,增进师生间的共同了解,也让学生了解数学,了解数学的美.......所以我们把数学史的一些辉煌的成就和一些感人的事例,以一种精神的力量融入到我们的教学中,会使我们的数学课变得非常的丰富。

第二篇:数学史进入数学课堂的感悟和收获

从七年级开始,数学史渐渐进入我们的数学课堂。比如拿破仑过河和测量金字塔高度等。这种教学方式让我觉得很新奇,学习兴趣也增加了,课堂也更加活跃,效率也就自然提高了。

数学课上,很多平时有点沉默的同学都积极表达自己的想法,各种新奇的想法使人眼前一亮。对我来说,这样能锻炼我的思维,不会形成惯性思维。数学史的讲述也很吸引人。同学们想到的拿破仑过河和测量金字塔的各种方法得到了老师和教研员们的赞赏。

课后,也有很多探究性的作业。我觉得这种作业使我们更好地回顾课堂上的内容,拓展了思维,还结合各类知识点进行综合应用,提高了作业效率,提高了同学们做作业的兴致,和平时的作业大不相同。

我认为在数学课上还可以有一些数学史上的名题欣赏,让同学们更加了解数学。

第三篇:数学史在数学教育中的作用

【摘要】在数学课堂教学中,给学生适当介绍数学史对学生的培养起到很重要的作用。数学专业的学生为例探讨了数学史对课堂教学中的作用。

【关键词】课堂教学

数学史

数学教育

【基金项目】河套学院教学研究项目(HTXYJY15006);河套学院教学研究项目(HTXYJY16001)。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)35-0115-02

一、引言

数学史在人才培养中的作用越来越被人们所重视。通过查阅“数学史与人才培养”研究的相关文章,发现研究者较少关注数学史在人才培养中的作用,重复性研究较多;研究方法缺乏科学性;研究缺少数学史家与一线数学教师的合作;研究对象缺乏对学生认知发展的关注。许多人对数学史在人才培养中的作用缺少基本的认识和了解,认为数学史教育无足轻重。另一方面,由于绝对主义数学观的影响,数学教育中单纯强调数学的严谨性和抽象性,注重形式演绎的现象非常严重。不仅数学专业教材中缺少对数学发现过程、数学理论形成过程的探究与剖析,而且在各专业数学课堂教学上,“公理、定义、定理、证明”的逻辑展开,呈现给学生的只是已失去生动性和创造性的一些结论和严谨的、完美的推理证明过程。如果把数学仅视作一套概念体系、一种研究活动过程、一些方法、技术和结果,数学教育就只能成为一种简单的、静态的过程反映,而根本的危害是不利于创造型专业人才的培养。

二、数学史与数学教育

数学史与数学教学的关系是当今国际上数学教育研究的热点问题之一。随着国内外HPM研究的逐步深入,其理论与实践日趋完善。当前,我国正在积极推进基础教育改革,数学新课程标准也提出对数学的文化价值加以关注。 义务教育数学课程标准(2011)指出:“数学文化作为教材的组成部分,应渗透在整套教材中。为此,教材可以适时地介绍有关背景知识,包括数学在自然与社会中的应用,以及数学发展史的有关材料,帮助学生了解在人类文明发展中数学的作用,激发学习数学的兴趣,感受数学家治学的严谨,欣赏数学的优美”。长期以来,我国数学教学强 调解题教学,数学史在人才培养中没有得到应有的重视,从而忽视了培养学生从整体、宏观认识数学思想体系、文化内涵和美学价值。

三、数学史与课堂教学

数学教科书舍弃了许多数学概念和方法形成的实际背景、知识背景、演化历程以及导致其演化的各种因素。因此仅凭数学教材的学习,难以获得数学的原貌和全景,同时忽视了那些被历史淘汰掉的但对现实科学或许有用的数学材料与方法,而弥补这方面不足的最好途径就是研究数学史在人才培养中的作用。 如果在数学课堂教学中渗透数学史内容而让数学活起来,这样便可以激发学生的学习兴趣,也有助于学生对数学概念、方法和原理的理解与认识的深化。通过数学史渗透课堂,可以使数学专业的学生在接受数学专业训练的同时,获得人文科学方面的修养,其它专业的学生通过数学史的学习可以了解数学概貌,。而历史上数学家的业绩与品德也会在青少年的人格培养上发挥十分重要的作用。

数学史是学习数学、认识数学的工具。人们要弄清数学概念、数学思想和方法的发展过程,增长对数学的通识,建立数学的整体意识,就必须运用数学史作为补充和指导。特别是,现代数学的体系犹如“茂密繁盛的森林”,使人“站在外面窥不见它的全貌,深入内部又可能陷身迷津”,数学史的作用就是指引方向的“路标”,给人以启迪和明鉴。

数学史与数学哲学、科学哲学、社会文化史都有密切的联系。数学与人类思想的革新,数学与其他科学技术,数学与社会进步等关系,有助于深刻理解数学的文化内涵。对于培养“学、才、识”兼备的数学专业人才有重要意义。“学、才、识”即知识、能力以及见识和思想,其中“识”更是引导知识和能力走向何方的根本性问题。如果数学教育只停留在数学理论本身的学习上,甚至对数学理论的实质也没有深入探究,学生就不可能理解依托于数学知识体系之上的数学思想和信仰,贯穿于数学研究活动中的科学精神和数学的美感及鉴赏能力,与数学的社会功能密切相关的伦理准则等数学文化的底蕴,更不会形成“才”与“识”。因此,课堂教学中融入数学史是以“素质教育”为目标的数学教育的内在要求,它对于培养学生的人文主义精神以及数学观念、数学能力、数学整体意识有特殊意义。

四、数学史与人才培养

(一)数学史在学习专业知识中的作用

专业知识与历史知识总是互补的。就是说,不仅研究、学习历史需要具备一定的专业知识,而且学习专业知识也同样需要用历史知识帮助分析和思考。著名数学家赫尔曼?外尔认为:“如果不知道远溯古希腊各代前辈所建立和发展的概念、方法和结果,我们就不可能理解近50年来数学的目标。”如果教材是根据现代数学的分科来编写,并主要是按照公理化的思想方法而不是知识的发生过程编排体系,就会使学生在学习数学知识时,常常知其然而不知其所以然,尤其会对数学概念的发展过程,定理证明的发现过程以及数?W各分支之间的联系知之甚少。因此,让学生了解各门课程的发展历史是促进各科学习的必要途径。具体地,数学史的作用可以概括为:(I)对数学给出一个整体框架,对数学有一个整体图景,能认识到各分支之间的相互关系。(II)对数学问题、概念、理论和方法的来龙去脉有一定认识。对引入它们的动机与产生的后果有所了解,以上两点使我们对于某分支在整个数学中的定位能够初步理解。(III)总结历史上的经验、教训,借鉴解决问题的各种途径、方向。(IV)对数学发展趋势有一定的估计和预测。向学生介绍一些数学家的生平或者历史上数学进展中的曲折历程,以及在教学中提供一些历史上的真实“问题”,还可以激发学生的学习兴趣,促进专业课程教学。

(二)数学史在提高数学素养中的作用

随着人类社会由工业社会向信息社会的转化,人才观以及成才观也都在发生深刻变化。社会进步对数学工作者的需求主要并不是他们能利用数学的运算去要求解答,而是借助他们能在复杂错综的境遇中,去找寻有条理的分析,有助于最后的决策,即他们的数学素养。数学素养包括知识、才能和思想三个方面,即数学科学知识、数学能力和数学思想素养。这三个方面彼此联系,层次由低到高。形成数学素养的关键是要在知识传授、才能培养以及有目的、有计划的素质教育中让学生理解数学中蕴涵的精神、思想、观念、意识等内容,并培养他们运用数学的思想和方法去处理数学问题和现实问题的意识。而数学的思想和方法、数学研究中的科学精神以及数学的美,首先是从数学的发展史中总结归纳出来的。因此,学习数学史对于深刻理解数学的内容、思想、方法、语言及其应用,对于提高数学素养,具有重要的现实意义。

(三)数学史在教师的培养中的作用

面向21世纪的基础教育改革对教师素质提出了更高的要求,使得教师培养成为一项具有深远意义的工作。虽然目前对于数学教师的素质构成还处于研究探讨之中,但可以肯定的是,数学教师与数学研究人员、工程技术人员在知识、能力以及观念、意识等方面是不尽相同的。数学教师必须认识到数学是一门有着悠久历史的科学,具有突出的文化功能,在社会中有广泛的应用,并与其他学科有密切的关系。数学教师所具备的数学科学知识应该充满着与历史、文化以及现实世界的丰富关系;数学教师不仅需要了解数学的过去,也要接触数学的现在;数学教师不仅要学习数学的科学体系,更要学习数学科学的研究方法,包括数学思维模式与数学思想方法等。数学教师还必须树立正确的数学观,因为不同的数学观会通过教学对学生产生不同的影响。

五、结论

数学史在课堂教学中使学生领会数学内容的教育价值、数学的应用、各科的联系与交叉。数学思想及数学发现的过程对于开设数学课程的学生至关重要。研究数学史在人才培养中的作用,让每一位专任教师充分认识在课堂教学中渗透数学史的重要性以及提高数学课的教学质量的重要性。从而提高教师的教学及教研水平和学生的综合素质。

参考文献:

[1]梁宗巨.世界数学通史[M].辽宁教育出版社,2001.

[2]李迪.中外数学史教程[M].福建教育出版社,1993.

[3]徐利治.漫谈数学学习和研究方法[M].大连理工大学出版社,1989.

[4]张奠宙.数学教育经纬[M].江苏出版社,2003.

[5]曲建民.谈谈数学史教学[J].长春大学学报,2006(3).

[6]高夯.现代数学与中学数学[M].北京师范大学出版社,2010.

[7]徐利治.数学史与数学教育的结合[J].数学教育学报,1994(5).

[8]郭华明.浅谈德国大学特色教学法[J].中国地质教育,2006(3).

作者简介:

李权(1978-),男,内蒙古科左中旗人,本科,讲师,研究方向:数学教学与控制论。

第四篇:数学史融入高中数学课堂教学的现状分析

【摘要】本文以江西省上饶中学为对象,选取50名一线数学教师,从“教师对数学史教学知识的认知情况”、“教师开展数学史教学的实践情况”和“教师参与数学史教学的培训情况”三个角度出发,展开了调查,对其中存在的问题进行了分析,并提出了一些针对性的建议,希望能够为数学史教学法更好地渗透进高中数学课堂提供一些参考。

【关键词】高中数学 数学史 教学现状

【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)06-0096-02

一、调查对象与方法

1.调查对象

在具体的实施过程中,以该校高一至高三年级的一线数学教师共50人为主要对象,其中,高一年级教师17人,高二年级教师20人,高三年级教师13人。

. 调查方法

采取问卷调查、上门访谈、数理统计等方法进行,共发放问卷50份,回收有效问卷50份,有效问卷回收率达到100%。此外,采用EXCEL软件对调查中所获数据进行整理和统计,便于后期的分析。

二、结果与分析

1.教师对数学史教学知识的认知情况

教师对数学史教学知识的认知,能够反映出教师对于数学史知识的了解情况。在本次调查过程中,特设计了相关的问卷,题目主要包含两个方面,分别为“你认为高中数学教学中,引入数学史知识有必要吗”、“教师解答数学史知识的正确率”。

结果显示,在“你认为高中数学教学中,引入数学史知识有必要吗”这一问题的回答上,表示“完全没有必要”的教师占比30%,表示“无所谓”的教师占比20%,表示“很有必要”的教师占比50%。而关于“教师解答数学史知识的正确率”的调查中,特意设计了20道相关的数学史题目,从教师作答的结果来看,正确率为80%以上的教师占比20%,正确率为60%-80%的教师占比35%,正确率为60%以下的教师占比45%。

2.教师开展数学史教学的实践情况

教师在日常教学中,能否科学、适时地引入数学史知识,开展教学实践,也是反映数学史教学开展有效性的重要指标。在调查过程中,也设计了相关的问题题型,主要涉及两个方面,分别为“在平时的教学中,你会引入数学史知识开展教学吗?”、“引入数学史开展教学,你通常采用什么教学方法?”

调查的结果显示,在“在平时的教学中,你会引入数学史知识开展教学吗?”问题的回答上,30%的教师选择“经常会”,50%的教师选择“偶尔会”,20%的教师选择“不会”。而在“引入数学史开展教学,你通常采用什么教学方法?”问题的回答上,20%的教师选择“故事讲授法”,30%的教师选择“多媒体教学法”,50%的教师选择“理论灌输法”。

3.教师参与数学史教学的培训情况

教师参与教学培训的情况,能够反映出教师自身的数学史知识、教学素养,对于教学的开展也有着重要的促进价值。本次调查中,同样设计了相关的调查问题,问题涉及“你对于数学史知识的认识来自何处?”、“你是否接受过数学史教学的专业培训?”

调查结果显示,在关于“你对于数学史知识的认识来自何处?”问题的回答上,65%的教师选择“教材及参考书”,25%的教师选择“书籍和网络”,10%的教师选择“外出培训”。而在关于“你是否接受过数学史教学的专业培训?”问题的回答上,2%的教师选择了“国家级培训”,3%的教师选择了“省级培训”,5%的教师选择了“市级培训”,90%的教师则选择“没有参加过培训”。

三、结论与建议

1. 结论

第一,受访教师对数学史教学的认知情况较差。一方面,很多受访教师忽视数学史教学的重要性,甚至认为该种教学方法,不能在教学中起到作用;另一方面,很多受访教师自身的数学史知识并不扎实,如此一来,会使他们引数学史知识入课堂的教学变得心有余而力不足。

第二,受访教师实践数学史教学的情况较差。一方面,教学实践比例较低,大多数受访教师并没有开展相关的实践教学活动,经验自然不足;另一方面,教学实践方法单一老套。即便是已经开展过数学史教学实践的教师,也大多采用“理论灌输”或“多媒体教学”等传统方法开展教学,形式单

一、老套。

第三,该校数学史教学师资力量偏弱。一方面,受访教师获取数学史知识的信息渠道显得单一,大多来自于书本,这使得他们的数学史知识容量十分有限;另一方面,参与专业化数学史教学培训的教师比例偏低,教师整体教学素养不够。

2.建议

第一,强化教学认知培养,夯实理论知识体系。一方面,该校教学管理者,应从日常的点滴教学工作着手,培养教师关注数学史教学、应用数学史教学的认知意识,让他们感受到数学史教学的重要性和实效性;另一方面,加强对教师数学史理论知识的培养,让他们自身先掌握扎实的数学史知识,为教学实践奠定基础。

第二,鼓励教学实践应用,创新教学实施模式。一方面,学校管理者应出台更多的优惠政策,鼓励一线数学教师开展数学史教学实践,例如,每个学期开展相关的教学技能竞赛,对教师的数学史教学技能进行考评;另一方面,创新教学实施模式,多引入一些新颖、生趣的教学方法,如微课教学法、课堂演绎法、游戏教学法等,丰富数学史教学的形式,提升学生的学习兴趣。

第三,注重教师素养培训,强化教学绩效考核。一方面,扩大数学史教学的培训力度和涉及范围,开展更多地校内讲座、外出培训、教学竞赛活动,通过引入合理的机制,鼓励教师参与到数学史教学知识的学习和应用中。另一方面,引入诸如BSC、EVA等现代化的绩效考评方式,构建针对数学教师数学史教学应用和培训的专门考评体系,如此一来,对提升教师应用数学史教学的积极性,将起到重要的作用。

参考文献:

[1]李文林.数学史概论[M].高等教育出版社,2002

第五篇:数学教学中融入数学史的策略研究

摘 要:数学史教育是数学新课程改革中进行素质教育的重要手段.在数学教学中融入数学史教育具有十分重要的意义,可从六个方面进行:介绍我国数学成就,培养学生爱国主义情操;领略数学的美学价值,培养学生的审美意识;了解数学的文化价值,培养学生的学习兴趣;感悟数学家的励志故事,培养学生的创新精神;经历数学知识的产生过程,使学生了解数学知识的应用价值;挖掘数学思想方法,提高学生解决问题的能力.

早在十九世纪末,在美国就有人提倡将数学史作为数学教师的教学工作的必要组成部分,数学史家卡约黎在《数学史》的前言里论述数学史对数学研究的意义之后,谈到数学史对数学教师的价值中称:“如果用历史回顾和历史轶事点缀枯燥的问题求解和几何证明,学生的学习兴趣就会大大增加”.自七十年代以来,数学史在数学教育中的重要性逐渐为人们所认识,国际教育委员会设立专门研究数学史与数学教学关系的研究群,目的是结合数学史与数学教学,以提升数学教育的成效.国际数学教育会议上曾开展过关于数学史融入数学教育专题讨论,认为数学史对激发学生的学习兴趣,培养学生的品格和思想,熏陶学生不畏艰难的性格等都有重要的作用.现在世界上越来越多的国家开设了数学史课程, 我国近年来也开始在部分院校开设数学史课,编写各种数学史教材,举办数学史教师培训班等等.在新课程改革中,根据不同年级和单元在中小学数学教材中适当的渗透数学史内容.

近10余年,数学史研究在国内引起广泛的重视,但许多研究成果仅仅停留在学术层面上,还没有真正转化为数学教育的内容.如何将数学史融入数学教材及其教学活动中,使数学史与数学教育的结合更有生命力,这是我们必须认真思考、急待解决的问题.本文结合我国新课程改革的实际,论述了数学教学中融入数学史的六个策略,为数学史渗透在教材中,融入到数学教学中提供借鉴.

1.学习数学史的意义

数学史,即数学发展的历史.数学史在数学教材中既有在章节引言和正文部分的直接介绍,也有作为阅读材料的一般罗列.数学史对有重大影响的某些人物、事件、思想方法等作了详尽的介绍,但是教材中对数学史知识的介绍缺乏系统性,在有的知识点上进行大量介绍,而有的则没有很好发掘,没有形成完整的体系.新一轮的课程改革,对数学教育有了新的要求,这一次系统而复杂的工程要所有教师以高度的热情参与其中,但是一些学校的课堂教育改革依然滞后,“满堂灌”“填鸭式”等教学方式仍然存在,教师在课堂上把知识灌输给学生然后学生模仿老师展开题海战术,强化知识的记忆,这种教学方式不能让学生真正理解数学知识的本质和内在的逻辑关系.所以说传统的数学教育观念、教育方法、教育模式还没有得到根本的改变.

数学老师在数学教育教学中适当的渗透数学史的知识,不仅能增加数学教学的科学性和趣味性,更能激发出学生对数学的热爱,培养学生的能力.通过生动、丰富的数学家的故事、数学趣闻和数学史料等,使学生初步了解数学产生与发展的过程及数学知识的现实来源,有助于学生对数学的全面认识和了解,形成正确的数学观,更好地理解数学;有助于活跃课堂气氛,激发学生学习数学兴趣;有助于学生感受数学家的严谨和锲而不舍的探索精神;有利于学生形成正确的思维方式;有利于培养学生的创新精神;有利于提高学生的美学修养;有助于学生学会如何运用数学知识,对学生的实践能力起着巨大的推动作用.在数学学习中渗透数学史教育这种全新的教学内容,不仅能使学生掌握数学文化方面的内容,还可以获得人文科学方面的修养.所以说数学史对于数学教学来说是一种十分有效的、不可缺少的工具.

2.数学史在数学教学中渗透的策略

2.1介绍我国数学成就,培养学生爱国主义情操

中华民族是一个有着五千多年文明的伟大民族,中华文化更是源远流长.对于数学的发展而言,中华民族有着不可磨灭的贡献,特别是在代数、算术以及几何方面有更高的成就.但现在的数学教材中很少涉及关于数学史的知识,许多读完高中,甚至读完大学的学生对几个著名的数学家都知之甚少,更不知道数学悠久曲折的发展史.这是我们数学教育中的一大缺陷.所以要在数学教学中渗透数学史方面的知识,数学教学中可以介绍一些我国数学成就,如刘徽、杨辉、秦九韶、祖冲之等一批优秀的数学家;还有著名的中国剩余定理、祖冲之的圆周率的计算、刘徽的“割圆术”等具有世界影响的数学成就,其中有些比国外领先几千年以上.南北朝时,祖冲之用“缀术”推出圆周率,精确到小数点后第七位,那时的印度只精确到小数点后第四位,欧洲也仅仅精确到小数点后第六位,可见中国的“祖率”可以称得上首屈一指了.中国代数上的成就也是不可忽视的,公元一世纪以前就发现了正负数计算和联立一次方程的解法,这比印度以及欧洲要早几百年到一千年.今有解决了著名世界数学难题“哥德巴赫猜想”中的(1+2),创造了距(1+1)这颗“皇冠上的明珠”只有一步之遥的陈景润,有享誉海内外的华罗庚的“华氏定理”等.

例如在最优化的学习中老师在讲著名的邮递员问题时,都会提到邮递员问题的提出者管梅谷,他一直从事运筹学、组合优化与图论方面的工作,在国内外知名度都很高,1962年他首先提出“中国邮路问题”即:邮递员从邮局出发送信,要求对辖区内每条街,都至少通过一次,再回邮局.在此条件下,怎样选择一条最短路线?中国邮路问题可以应用于扫雪车路线、邮政部门、警车巡逻路线、洒水车路线、(计算机制造工业)如何将激光刻制用于集成电路加工的模具、(计算机绘图)如何节约画笔的空走问题等.这一问题的提出不仅对中国影响很大,对世界的影响也是不容忽视的.这样一讲学生会为我国数学家获得这样的成就感到自豪,从而培养学生的爱国主义情操,更加积极主动地去学习.

这些数学家的成就无疑都在弘扬中华文化,振兴中华精神,使学生为我国数学悠久的历史以及数学家的成就感到自豪.所以教师必须要了解数学的发展脉络,认真分析数学知识与数学史之间的联系,引导学生进行自主探索,促使学生在课外活动中主动去学习数学史中数学家的故事.教师也可以结合数学知识在数学教学中渗透数学史方面的知识,特别是我国那些感人至深的数学成就,它不仅能够触动每个盼望国家繁荣富强的学生爱国主义情操,而且可以增加学生的民族自豪感和使命感.

2.2领略数学的美学价值,培养学生的审美意识

著名英国哲学家和数学家罗素曾说过“数学不仅拥有真理,而且拥有一种至高无上的美,一种冷峻严肃的美,就像一尊雕像„这种没有音乐美术那样华丽的装饰,它可以纯洁到崇高的程度,能够达到只有严格的,只有最伟大的艺术才能显示的完美境界”无数数学家都被这种纯洁至高无上的美所折服.

数学史中蕴含着无数美的宝藏,在数学教学中渗透数学史,对学生审美意识的提高起着很重要的作用.数学中通过数学史的学习可以让学生感受和欣赏数学的美,真正领悟数学的美.许多著名的定理、原理都表现出数学的美.例如毕达哥拉斯定理(勾股定理)是初中教材中一个十分简洁而又深刻的定理,两千多年来激起了无数人对数学的兴趣,很多人都给出了他的证明,1940年,著名美国数学家卢米斯在《毕达哥拉斯命题艺术》的第二版中收集了370种证明过程,这充分展现出这个定理的魅力,体现出数学的美学价值.

数学的美主要体现在简洁、容易、对称、一目了然.下面的例题解析过程充分体现出了数学的美学价值.

例1 已知关于的函数:求此最小值函数

.

,其最小值是的函数,教师们在一起制定评分标准时,达成了以下共识:(总共6分) 写出:

得1分;

分三种情况进行讨论,任意答对一种得1分. (1)(2)(3)时,时,时,

; ;

;

写出最终形式得2分.

数学老师都认为对于最后拿“2分”就是为了锻炼学生的一种能力,但具体哪种能力,并未给出,但是在考试中大部分同学都丢失了这2分.

在评试卷时,老师对被扣这2分的理由各不相同.

有一位老师告诉学生:扣这两分就是为了养成你们总结的习惯.但这种说法并不能说服学生,仍有许多学生感到十分气愤.

另一位老师则这样解释的:打个比方,如果几位工人去搬砖,劳动结束后,每个人在结束后,都要对自己搬的数量汇总,才能拿到工钱.如果不总结结论,结果就会不清晰,并且提出解题的美学标准,结果没有学生提出异议,因为学生领略到了数学的美学价值. 在之后的测试中,来自提到过“数学美”的班级,大部分同学都写上最后的结论.

这次调查反映出教学中是否提到数学美是否自觉主动地审视最后结论是有影响的,在提到数学美的班级,大部分学生自觉审视结果是否符合美的标准,其它班,学生则依赖于教师指出答案最终形式的要求,可见在数学教学中让学生领略数学的美学价值,可以培养学生的审美意识.

2.3了解数学的文化价值,培养学生的学习兴趣

数学文化是指人类社会历史发展过程中所创造的物质财富和精神财富的总和.特指精神财富,如:文字、艺术、教育等,从某种意义上说数学教育就是数学文化的教育.数学家的故事以及他的成就,就是他们所处时代的文化产物,反过来又丰富了那个时代的文化,我们应该在教学中认识数学的文化价值,培养学生的学习兴趣.许多概念,定理得证明都可以让学生了解到数学的文化价值.

孔子曰“知之者,不如好知者,好知者不如乐知者.”大部分学生都怕数学,更害怕学习数学,他们普遍认为数学枯燥单一,如何使知识趣味化,让学生感到学习数学是一件有趣的事是提高数学教学效率的手段,巧妙地渗入数学史,让学生了解数学的文化价值是有效地方法之一.

例如在讲用二元一次方程组解应用题时,可以举我国古代《孙子算法》上著名的“鸡兔同笼”问题,然后这样设计教学:

老师:同学们,现在有鸡兔头共有5只,脚有16只,请问鸡兔各有多少只?

(设计的问题与小动物有关,学生非常感兴趣,立刻积极讨论起来)

学生1:1只鸡4只兔,脚18只;2只鸡3只兔正好16只.

老师:好,看同学们这么高兴又这么快算出来,我也很高兴,大家非常棒!那就请同学们继续解决“鸡兔同笼,共有头45个,腿146只,此时鸡兔各多少只?”

学生2:不好找了.

老师:显然刚才试推法太复杂啦,我告诉大家这是一道历史名题,源于《孙子算法》上著名的“鸡兔同笼”问题.

(“这是历史名题啊!”学生充满了惊讶和兴奋,并跃跃欲试) 老师:我们先假设有鸡x只,有兔y只,一只鸡有1个头2只脚,那么x只鸡就有x个头,2x只脚;一只兔有1个头,4只脚,那么y只兔就有y个头,4y只脚,根据刚才的分析,大家能找到两个方程吗?(学生积极讨论起来) 学生3:根据头可列方程x+y=45,根据脚也可列方程2x+4y=146.

老师:很正确,那么如果我们把这两个方程组成一个方程组是否可以解决这个问题呢?

学生4:当然可以,可以解得x=17,y=28. „„„

从这个教学设计中可以看得出学生得到答案心情非常舒畅,彼此会心的笑了,课堂气氛活跃了,学生们的兴趣也提高了,对列方程组解应用题收到很好的效果.数学本身具有广泛而深刻的文化内涵和人文价值,在平时数学教学中要善于挖掘数学文化,让学生在学习过程中感受到数学和其他人类创建的文明一样,具有特定的文化价值,提高学生学习的兴趣,促进学生的全面发展.

2.4感悟数学家的励志故事,培养学生的创新精神

学习数学史可以使学生学习数学家的一些优秀品质,无理数的发现、微积分的发现以及非欧几何的创立等等都说明了数学的发展道路是不平坦的,数学家们坚持不懈、不畏权威、坚持真理,很多人为之付出了毕生的努力.欧拉虽然31岁右眼失明,到晚年双目失明,但他从未放弃过研究,以至于他在去世后的十年里,他的论文仍然在科学院的院刊上持续发表.又如大几何家施泰纳,自幼家贫,18岁才开始正式读书,但通过艰苦奋斗,终于在三十岁一举成名.

这些故事告诉我们一个道理:数学上的每一个概念、定理都来之不易,对知识要热爱并执着,只有这样我们才能创新,希尔伯智喜欢独立思考,对不明白的问题总是问为什么,这也恰恰说明了这一点,教师在数学教学中涉及到他们的知识时可以先讲一下他们励志的故事,学生可以从数学家的故事中,冷静思考数学家的思想品质,并将这些品质转化为指导自己的原则,这样创新思维就会慢慢形成.数学家们动人的故事、对科学的热爱与执着以及严谨的作风和顽强的毅力等,都对学生影响很大,对于调动学生的非智力因素很有意义,所以在数学教育教学中结合教材内容多讲一些数学家的励志故事.

例如在讲无理数时,可以围绕无理数的发现展开教学: 老师:古希腊有一个著名的毕达哥拉斯学派,它的信条是“万物皆整数”,也就是说宇宙中一切现象都可以归结为整数或整数的比.这是两千五百年之前人们对于数学的最高等的认识,根据你现在掌握的知识,你觉得当时人们已经知道了哪些数?

学生1:整数和分数. 老师:其他同学同意吗?

学生2:不同意,他们当时可能还不知道负数呢.

老师:非常好,但是事实上当时已经发现了负数的意义,比如一头猪平均 成两份,一个人拿走了一份,就用亏空表示拿走的那份,记为.看来他们当时已经认识到有理数了.下面我们来研究一下他们所提出的“整数之比”请同学们每个人随便写一个分数,然后化成小数„,你发现了什么?

学生3:有的是有限小数;有的是无限循环小数.

老师:原来毕达哥拉斯学派所指的就是这两种数,那么大家思考一下当时他们没有发现什么数啊?

学生4:应该是无理数吧! 老师:为什么呢?

学生4:正数有与它对应的负数,有理数也应该有与它对应的无理数. 老师:非常好,学会运用类比的方法.

学生5:当时他们忽略了一个数,它不可以用两个整数之比表示. 老师:非常好,显然那时候毕达哥拉斯学派并没有认识到这一点,其实人类最早研究是在两千三百多年前,当时该学派有位成员著名数学家希伯索斯发现了:“边长为1的正方形的对角线的长度不能用整数或整数之比表示”.他违背了毕氏学派“万物皆整数”的教义,发现了无理数,由于毕氏学派无法解释这个世界到底发生了什么事,让当时的毕氏学派内部引起很大震动,但是希伯索斯并没有放弃自己的成果,最后他为此被投进大海.但是真理是不可能被锁住的,这个发现最终还是被广泛应用.

„„„

这个教学片度故事让学生深刻感受到数学家在努力发现新知识的过程中所体现出的励志精神和创新精神,从而激励学生励志学习,培养创新精神. 2.5经历数学知识的产生过程,使学生了解数学知识的应用价值 数学教学中一定要讲知识的背景、知识的形成过程以及它的应用,让学生感受到数学概念、数学方法和数学思想的来源与发展都是自然产生的,历史可以揭示出数学知识的现实来源与应用,使学生了解数学的应用价值,从而提高认识自觉学习.在运用正弦定理和余弦定理解决问题时,会遇到比较复杂的计算问题,学生会感到很反感.如果讲一下它的来源,学生就会了解它是在什么条件下产生的,学习时就不会仅仅停留在知识的表面了,而是有更深刻的理解,就会知道怎样去运用它,因此在学习正弦定理和余弦定理的教学中应介绍三角学简史.学生从中可以得到知识的产生过程,提高解决问题的能力.

例如在学习圆时,可以先讲一下:大约在6000年前,美索不达米亚人就靠他们的智慧做出了世界上第一个圆的木轮。约在4000年前,人们将木制轮子固定在架子上做成最早的车子。在2000多年前,我国的墨子给出圆的概念的:“一中同长也。”意思是说,圆只有一个圆心并且圆心到圆周的长度都相等。从此人们会作圆并且真正了解圆的性质。这个定义比希腊的数学家欧几里得给圆下的定义至少早100年。可以让学生了解到数学知识的产生与发展首先源于人类生活的需要,增进学生对数学的理解。

讲这些知识会让学生感到数学知识来源于生活,反映出数学知识都是生活中最普遍的问题,数学可以提供解决生活中的问题的方法,可以使问题简单化.我们正处于一个知识经济时代,数学在各种技术中扮演着不可或缺的重要角色,作为新时代的学生,必须了解数学知识的产生过程,了解数学知识的应用价值. 2.6挖掘数学思想方法,提高学生解决问题的能力

学生在学习数学的过程中思维方式与数学家研究过程中思维方式有很多相似的地方,但是现在的数学教材为了使知识具有系统性,通常是“定义-定理-性质-举例-应用”这一模式,这与数学知识的发展过程以及学生的学习数学思维都是相反的,所以在数学学习过程中很难发现数学的思维过程,所以学生在学习数学时总是抱怨数学太难学了,根本原因是他们根本没有理解学习数学的科学方法,大部分只是把课本内容死记硬背下来,并没有去深刻探索知识的来龙去脉,这样并不利于创造性思维的发展.数学史的引入可以帮助学生对数学知识产生的过程有一个比较清晰地认识,从而培养正确数学思维方式. 例如教师在讲“负数”时,可以告诉同学们负数就是为了解决客观世界中具有相反意义量而产生的,有正的数必然也会有负的数.从世界上最先在《九章算术》中提出负数,到1637年笛卡尔发明几何学创立坐标系概念.由于生产生活中的需要,负数从被发现到承认经历了一千八百多年历史,最后形成了有理数系统.教学中要让学生体会数学史上一些命题的产生、发展.从而更好的让学生认识数学科学的本质,挖掘数学中正确的思维方法,形成正确的思维方法是学生学好数学的必要条件.科学的思维方法包括数形结合思想、方程思想、转化思想、函数思想等,数学史中蕴涵着许多重要数学思想方法,如高斯10岁时可以巧算1+2+3+4+5+„+100,主要运用如何从特殊到一般的思想方法;用三角函数思想测量教学楼的高度掌握建模的思想方法等,数学史中展现数学思想方法的例子还有很多,在教学中适当渗透这些数学思想,可以让学生通过对数学思想方法的理解、问题本质的探究,从而形成了自己的科学思维方式,这有助于提高学生对知识探索的积极性,从而找到学好数学的有效途径,达到事半功倍的效果.

总之,在数学教学中可以通过数学史对数学知识思想方法的发生、发展给予总的描述,并从中揭示数学发展的基本方向,以及数学学科与其他学科之间有什么关系,从而让学生更好地了解数学中的思想方法,进而更好地解决数学问题和生活中的问题.所以教师要适时地给学生渗透数学思想方法,引导学生运用数学方法去科学的思考问题,培养学生解决问题的能力.

3.结束语

综上所述,数学教育中结合数学史进行教学有着不可估量的价值和重要的意义,所以说数学史的教育是不可或缺的,特别是在新课程改革阶段、在全面推行素质教育的时代提出要充分肯定数学史的价值,数学教育应对数学史予以充分的重视和积极的应用.作为21世纪的数学教育工作者应该深切理解这一点,尽量去学习、研究一些数学史的知识,树立正确的数学观,不要一味沉浸在题海战术中,充分重视数学史与数学内容相结合,促进数学的改革,让学生真正理解数学、学好数学,为培养学生创新意识和数学素养打好基础.

运用数学史可以丰富数学的课堂教学使数学课堂变得有生机有活力,有助于学生对知识的掌握.希望能引起数学史界和教育界的共同关注、共同合作,根据数学教学内容与要求适当在数学教学过程中将数学家的故事写入教材;出版一些关于数学史与数学内容的家财对一定教育对象进行试验,然后调整内容;在学校里开设数学史选修课等.相信在广大教育工作者和数学史家共同努力下我们的数学教学一定会充满生机和活力.

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