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数学史作为一门独立的学科,在近几十年来有了长足的发展。其实,数学史学术研究的目的,最终是为了满足社会的需要,包括教育的需要。一些著名的数学教育家也对数学史融入中学数学教育持肯定的态度。如荷兰数学家弗赖登塔尔曾说过:“没有一种数学思想是按照它被发现时的方式加以发表的。一种技巧发展了、使用了,一个问题得以解决了,就把解决的程序颠倒过来,于是火热的发明变成了冰冷的美丽”。数学教育需要把这种冰冷的美丽恢复到火热的思考,也就是“反璞归真”,还数学的本来面目,数学史在这方面的研究是大有作为。
一、激发学生的学习兴趣
在数学教学中使学生体验数学发现的乐趣,激发学生的求知欲和创造欲。数学故事的引入是导入新课的绝佳材料,对数发明的故事正是这样的材料。在历史上大概没有比“对数”的发现,更能使人意识到数学发现的意義和对人类文明的贡献。我在教学实习中经常利用课前几分钟时间给学生讲解有关的数学史事,学生对这一授课方法比较容易接受,教学效果较好。案例:负数的历史。早在西汉时期(约公元前2世纪),就已经使用赤筹表示正数,用黑筹表示负数。约成书于公元50 至100 年间的名著《九章算术》在其第八章“方程”章也述及正负数的概念。魏晋时期(公元220~420),刘徽注释《九章算术》,指出“今两算(筹)得失相反,要令正负以名之。正算赤,负算黑。否则以邪正为异。”基本上引用了西汉时期的做法,首先引入正负数的概念圈。《九章算术》“方程”章第3 题给出正负术曰:“同名相除,异名相益,正无入负之,负无入正之。其异名相除,同名相益,正无入正之,负无入负之。”在我国正负数概念的引入,正负数运算法则的形成,在世界数学发展史上是十分值得称道的。不仅比西欧发现得早,而且比印度的发现也要早四、五百年之久。《九章算术》已经引用负数来解方程,并且提出了正负数加减的运算法则。
直到17 世纪,西方数学家在解方程时,还拒绝或避免使用负数,这就给求解方程的运算带来很多不方便。例如:3x-7=7x-11,若事先不考虑朝那一边移项,把未知数先移到左边,就得到3x-7x=7-11。如果不引用负数,就不能进一步解方程,求解者就不得不再次把各项移到另一边去。而如果引用了负数,就能使上述运算过程合理化。古代中国数学家为负数的引入做出巨大的贡献,但把负数应用到数学上是现代欧洲的数学家,其主要代表是德国数学家魏尔斯特拉斯、戴德紧和皮亚诺。学生们听完关于负数概念的历史发展故事,有的说:“太遗憾了,中国为什么不将负数发扬光大呢?”也有的说:“从负数引入到被认可用了1000 多年,那他们在其他方面就不用负数吗?”还有同学问到:“公元前中西方数学没有交流吗?为什么不沟通呢?”教室里顿时热闹了起来,同学们的兴致很高。
二、促进学生的人格健康成长
在学生感到数学是很枯燥时,不妨给学生讲讲数学家们是怎样献身于数学事业,如讲阿基米德。公元前212年,古希腊大数学家阿基米德(前287~212)的家乡叙拉古被罗马人攻陷。当时,阿基米德仍在专心致志地研究一个几何问题,丝毫不知死神的临近。当一个罗马士兵走进他时,阿基米德让他走开,不要踩坏了他的图形,罗马小卒残忍地用刺刀杀害了他。而在18世纪法国,著名女数学家索菲·热尔曼年轻时正逢法国大革命,一次偶然在父亲的书房里发现蒙蒂克拉的书。她阅读了上述故事后,觉得数学肯定是世界上最有魅力的学科,不然阿基米德怎会如此醉心于它?在那以后,她深深爱上了数学。这样做的目的不是让学生人人都成为数学家,但是对学生的人格成长有积极的作用。
三、改变学生的数学观、树立学生的自信心
对于学生来说,通常的数学课程直接给出一个系统的逻辑叙述,使他们产生这样的印象:数学家们几乎理所当然地从定理到定理,数学家们能克服任何困难。历史却形成对比,我们都知道17 世纪最伟大的法国数学家费马提出的“费马大定理”— 不存在正整数X,Y,Z,N,使得Xn + Yn=Zn(当n﹥2 时)。三百多年过去了,直到1995 年由英国的数学家怀尔斯成功地证明了这个定理。它教导我们,一个科目的发展是由汇集不同方面的成果,点滴积累而成的[7]。通过学习数学史,学生一旦认识到这一点,他将不仅获得真知灼见,还将获得顽强学习的勇气。因为看到数学家如何跌跤,如何在迷雾中前进,如何一点一滴得到他们的成果。这样对于自己在学习中遇到困难就不会轻易放弃,这样不但让学生树立正确的数学观,而且建立了自信心。
四、拓展学生的视野
如果认为介绍数学史的目的是为了培养学生的爱国热情、民族自豪感,特别是我国古代的数学成就,因为我国古人的某项成就比国外早多少年就沾沾自喜,那么我们的数学教育就把学生带到了狭隘民族主义的误期之中。数学是全人类共同的遗产,不同的民族在不同的地域创造了它,各种文化背景下的数学各有特色,数学教育应是一种尊重、理解和支持的态度向学生介绍多元化的数学。数学史料对开发学生思维有积极的作用,数学思维是一种思维,是人们的一种认识活动,是人们从事数学活动的理性过程,是人们形成数学思维形式,数学概念、数学命题,数学推理和数学理论的过程。
五、将数学史融入中学数学教育
我国学者李正银提出了数学史的应用策略:穿插相关的数学故事,借以发挥激励和榜样作用;考察数学思维发展强化数学素质教育。对于将数学史融入数学教学有多方面的理解,最普通的将数学课堂讲点数学史提高学生的兴趣,显然这是数学史应用的较低层次。很多学者赞成使用“将数学史融入数学教学”这一说法,这也是将数学史融入数学教学更适合表达应用数学史的较高层次。
总之,本文主要讲解数学史对中学数学教育的意义、数学史融入数学教学的原则和方法,重点论述怎样将数学史融入中学数学教育,那么掌握融入的原则,就是关键。虽然教师可以找到大量的历史资料,但要使之能够用于教学,还必须根据教学需要对这些资料进行改编。要改变这种现状,需要数学史家和数学教育工作者的共同努力,一方面,教师可以对教学内容进行历史的透视,即针对教学内容搜寻历史;另外一方面,数学史家在研究历史时,应该考虑它的教学意义。
一、激发学生的学习兴趣
在数学教学中使学生体验数学发现的乐趣,激发学生的求知欲和创造欲。数学故事的引入是导入新课的绝佳材料,对数发明的故事正是这样的材料。在历史上大概没有比“对数”的发现,更能使人意识到数学发现的意義和对人类文明的贡献。我在教学实习中经常利用课前几分钟时间给学生讲解有关的数学史事,学生对这一授课方法比较容易接受,教学效果较好。案例:负数的历史。早在西汉时期(约公元前2世纪),就已经使用赤筹表示正数,用黑筹表示负数。约成书于公元50 至100 年间的名著《九章算术》在其第八章“方程”章也述及正负数的概念。魏晋时期(公元220~420),刘徽注释《九章算术》,指出“今两算(筹)得失相反,要令正负以名之。正算赤,负算黑。否则以邪正为异。”基本上引用了西汉时期的做法,首先引入正负数的概念圈。《九章算术》“方程”章第3 题给出正负术曰:“同名相除,异名相益,正无入负之,负无入正之。其异名相除,同名相益,正无入正之,负无入负之。”在我国正负数概念的引入,正负数运算法则的形成,在世界数学发展史上是十分值得称道的。不仅比西欧发现得早,而且比印度的发现也要早四、五百年之久。《九章算术》已经引用负数来解方程,并且提出了正负数加减的运算法则。
直到17 世纪,西方数学家在解方程时,还拒绝或避免使用负数,这就给求解方程的运算带来很多不方便。例如:3x-7=7x-11,若事先不考虑朝那一边移项,把未知数先移到左边,就得到3x-7x=7-11。如果不引用负数,就不能进一步解方程,求解者就不得不再次把各项移到另一边去。而如果引用了负数,就能使上述运算过程合理化。古代中国数学家为负数的引入做出巨大的贡献,但把负数应用到数学上是现代欧洲的数学家,其主要代表是德国数学家魏尔斯特拉斯、戴德紧和皮亚诺。学生们听完关于负数概念的历史发展故事,有的说:“太遗憾了,中国为什么不将负数发扬光大呢?”也有的说:“从负数引入到被认可用了1000 多年,那他们在其他方面就不用负数吗?”还有同学问到:“公元前中西方数学没有交流吗?为什么不沟通呢?”教室里顿时热闹了起来,同学们的兴致很高。
二、促进学生的人格健康成长
在学生感到数学是很枯燥时,不妨给学生讲讲数学家们是怎样献身于数学事业,如讲阿基米德。公元前212年,古希腊大数学家阿基米德(前287~212)的家乡叙拉古被罗马人攻陷。当时,阿基米德仍在专心致志地研究一个几何问题,丝毫不知死神的临近。当一个罗马士兵走进他时,阿基米德让他走开,不要踩坏了他的图形,罗马小卒残忍地用刺刀杀害了他。而在18世纪法国,著名女数学家索菲·热尔曼年轻时正逢法国大革命,一次偶然在父亲的书房里发现蒙蒂克拉的书。她阅读了上述故事后,觉得数学肯定是世界上最有魅力的学科,不然阿基米德怎会如此醉心于它?在那以后,她深深爱上了数学。这样做的目的不是让学生人人都成为数学家,但是对学生的人格成长有积极的作用。
三、改变学生的数学观、树立学生的自信心
对于学生来说,通常的数学课程直接给出一个系统的逻辑叙述,使他们产生这样的印象:数学家们几乎理所当然地从定理到定理,数学家们能克服任何困难。历史却形成对比,我们都知道17 世纪最伟大的法国数学家费马提出的“费马大定理”— 不存在正整数X,Y,Z,N,使得Xn + Yn=Zn(当n﹥2 时)。三百多年过去了,直到1995 年由英国的数学家怀尔斯成功地证明了这个定理。它教导我们,一个科目的发展是由汇集不同方面的成果,点滴积累而成的[7]。通过学习数学史,学生一旦认识到这一点,他将不仅获得真知灼见,还将获得顽强学习的勇气。因为看到数学家如何跌跤,如何在迷雾中前进,如何一点一滴得到他们的成果。这样对于自己在学习中遇到困难就不会轻易放弃,这样不但让学生树立正确的数学观,而且建立了自信心。
四、拓展学生的视野
如果认为介绍数学史的目的是为了培养学生的爱国热情、民族自豪感,特别是我国古代的数学成就,因为我国古人的某项成就比国外早多少年就沾沾自喜,那么我们的数学教育就把学生带到了狭隘民族主义的误期之中。数学是全人类共同的遗产,不同的民族在不同的地域创造了它,各种文化背景下的数学各有特色,数学教育应是一种尊重、理解和支持的态度向学生介绍多元化的数学。数学史料对开发学生思维有积极的作用,数学思维是一种思维,是人们的一种认识活动,是人们从事数学活动的理性过程,是人们形成数学思维形式,数学概念、数学命题,数学推理和数学理论的过程。
五、将数学史融入中学数学教育
我国学者李正银提出了数学史的应用策略:穿插相关的数学故事,借以发挥激励和榜样作用;考察数学思维发展强化数学素质教育。对于将数学史融入数学教学有多方面的理解,最普通的将数学课堂讲点数学史提高学生的兴趣,显然这是数学史应用的较低层次。很多学者赞成使用“将数学史融入数学教学”这一说法,这也是将数学史融入数学教学更适合表达应用数学史的较高层次。
总之,本文主要讲解数学史对中学数学教育的意义、数学史融入数学教学的原则和方法,重点论述怎样将数学史融入中学数学教育,那么掌握融入的原则,就是关键。虽然教师可以找到大量的历史资料,但要使之能够用于教学,还必须根据教学需要对这些资料进行改编。要改变这种现状,需要数学史家和数学教育工作者的共同努力,一方面,教师可以对教学内容进行历史的透视,即针对教学内容搜寻历史;另外一方面,数学史家在研究历史时,应该考虑它的教学意义。