浅谈数学史在初中数学课堂教学中的意义

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  摘要:数学作为初中课程的一门基础学科,课堂教学中不应该只注重数学基础知识的传授,更要加强学生对数学史的学习。通过数学史的学习,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,体会数学中的人文素材,创造一种探索与研究的数学学习气氛;让学生的心灵受到洗礼,激发学生对数学的学习兴趣;为初中数学课堂创设良好的人文环境,使数学不再是一门枯燥无味的学科。
  关键词:初中数学教学;数学史;重要性
  中图分类号:G633.6 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2017)02-0120
  如果我们能在数学课中适当讲讲“故事”,讲讲数学史,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,那么,数学课就会更加精彩,课堂气氛会更加活跃,数学就会更加平易近人。学生也会更进一步理解数学、喜欢数学、热爱数学。下面,笔者就结合数学教学实际,谈谈数学史在课堂教学中的重要性。
  一、数学史的意义
  数学是一门历史性很强的科学。它最显著的特点是严谨性。它要求每一个概念都要给出明确的定义,每一个定理都要给出严密的证明。但“数学”这个概念本身,却很难给出一个完美的定义。根本原因是数学这门科学还在不断地发展中。简单地说,数学史是研究数学科学发生发展及其规律的科学。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。
  二、数学史在课堂教学中的重要性
  1. 了解数学史可以提高学生学习数学的兴趣
  兴趣是指一个人对事物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、专心致志地研究它,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。在数学课堂中,如果采用单一的方式进行教学,那么,它就会变得枯燥、单调,学生就会失去学习的兴趣。目前,由于中学生的学习目标不明确,对数学的学习兴趣也不够,这些都极大地影响了学习效果。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。
  比如,笔者在讲授无理数的概念时,先介绍无理数的相关史料,古希腊数学家、天文学家毕达哥拉斯认为“万物皆数”,宇宙间各种关系都可以用整数或整数之比来表达。但后来他发现正方形的对角线与边长的比不能表示成两个整数之比。在用勾股定理计算边长为1的正方形的对角线时,发现对角线的长度是一种从来没见过的“新数”,从而打破了他们所信奉的“万物皆整数”的这一信条,那么,正方形的对角线与边长的比到底是什么数呢?我们这节课就来研究这个问题。
  问题1:边长为1的正方形的对角线的长度是多少,它是一个什么样的数?
  学生利用勾股定理很容易算出是。
  问题2:是一个整数吗?
  问题3:它是一个分数吗?
  这是一个什么样的数呢?这样从情境入手,自然而然地引入本节课的教学。
  在讲“勾股定理”时,笔者也插入了有关“勾股定理”的历史知识:勾股定理是几何学中的一个基本定理,是人类最伟大的十个科学发现之一。西方国家称之为毕达哥拉斯定理,其实,远在毕达哥拉斯出生之前,勾股定理早已被人们利用,几乎所有文明古国(希腊、中国、埃及、巴比伦、印度等)对此定理都有研究。我国以前也叫毕达哥拉斯定理,20世纪50年代时期,确定叫做勾股定理。在我国古代,大禹在治水过程中,利用勾股定理来测量两地间的距离。在现代,关于“火星上有没有人?”的问题,科学家还推测,利用勾股定理作为人类与外星人对话的第一语言,从而揭开宇宙的奥秘,体现数学与宇宙的和谐。讲了勾股定理的历史知识,学生体会到,他这一节课所学到的不仅仅是一个定理,还学到了这个定理背后更多的人文知识。也能更好地调节了课堂气氛,活跃了学生的学习氛圍。
  2. 了解数学史可以启发学生的数学思维
  正如前苏联斯托利恶亚尔在《数学教育学》一书中所说:“数学教学是数学(思维)活动的教学”。中学数学教材是经过反复推敲编制的,语言十分简洁。为了保持知识的系统性,教材中把教学内容按定义、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极少编入。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,教师为了让学生能够更快更好地掌握数学知识,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,学习数学史可以启发我们的学习思维方式。
  在讲到一些较为复杂的几何证明题时,笔者就渗透用数学分析法来解决问题。其实,数学分析法又叫逆求法,是从结论出发寻求其成立的充分条件的思考方法。它是从未知求需知直到与已知吻合的思维方法。其思维过程的主干可表示为:
  B A1 A2 …… A
  其中B是命题的结论,A是命题的条件。分析法是最基本、最常用的思维方法之一,它侧重于探索性和发现性,教学中重视分析能力和启发性的培养,使学生领悟数学的精髓,提高分析问题和解决问题的能力。
  3. 了解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”。很多著名的数学定理、原理都体现出数学的美。例如毕达哥拉斯定理(勾股定理)是大家比较熟悉的简洁而深刻的定理,有极为广泛的应用。两千年来它激起了无数人对它的兴趣,激励着无数数学爱好者对它的研究,体现了数学的一种内在美。
  4. 了解数学史可以弘扬祖国优秀文化,提高民族自豪感,增強学生的爱国情操
  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、奋发向上的优良品格。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,是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,提到我国数学成就的知识很少,其实我国古代数学是有光辉的历史。中国古代数学经历了四次高峰,每一次高峰都是数学教育的一次大发展。如秦汉时期的《九章算述》;三国时期刘徽的《《九章算术》注》中的“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。在我国历史上,许多数学研究成果都比西方国家要早几百年,如圆周率和杨辉三角等。因此,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。
  总而言之,数学史应该有效地融入数学课堂中,与课堂教学内容融合一体,使之成为数学课中不可分隔的一部分。那么,教师在教学中就要结合实际,对有关数学史进行有效的整合加工,使之更容易被学生理解、接受,为数学课堂增添几分活力和色彩,让我们的数学课堂不再枯燥、单调。
  (作者单位:广西灵山外国语学校 535400)
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