数学文化在高中数学教学中的渗透策略探究

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  【摘要】数学是一门基础性学科.在课程改革的背景下,高中数学教学需要做出相应的调整和改变,不仅要注重学生的基础知识的传授,还要在数学教学中渗透数学文化.数学文化具有独立性、整体性、开放性和多元性等特征,在高中数学教学中渗透数学文化具有重要的意义和价值,但是在传统的高中数学教学模式中,数学文化的渗透还是比较欠缺的,甚至在部分地区的高中数学教学中是一个盲区.基于此,笔者结合自身高中数学教学实践,首先分析了数学文化的特征,其次阐述了数学文化在高中数学教学中渗透的意义,最后提出了数学文化在高中数学教学中渗透的策略.
  【关键词】数学文化;高中数学;渗透;意义;策略
  文化对一个人的影响是深远而持久的.爱因斯坦曾说过:“如果你不对学校中所学的各种知识加以实践,你终究会忘掉.”确实,很多表面化的知识经不起岁月的洗礼,我们终将会忘掉那些东西.但是有些内化的东西我们永远不会忘掉,那就是我们的能力,我们思考问题的方式.数学文化也是一样,能够对一个人的一生产生长期积极的影响,让我们的思维紧跟社会发展脉络,并不断迁移应用到其他领域.近些年,数学文化的研究逐渐受到国内外数学哲学界、数学教育界的广泛关注,无论是从经典的文化学角度看文化的定义,还是从现代的文化学角度看文化的定义,数学都具有文化的特征.因此,数学教师需要转变教学理念,在高中阶段重视数学这门基础学科的文化教育,在课堂教学中渗透数学文化,展现数学课堂的多重魅力,为学生的数学学习创建一个良好的环境.
  一、数学文化的特征
  1.数学文化的独立性和整体性
  数学最初只是人类文化的一个部分,数学的发展伴随着人类文明的发展,但是后来又表现出独立的特征.数学虽然是在客观世界中产生的,但是有着自己独特的领域.著名的数学家希尔伯特曾说:“数学知识虽然是千差万别的,但是我们认为数学理论越是向前发展,结构就更加变得协调一致.”此外,數学传统是数学文化的核心部分,在数学活动中,数学家是主题,他们依赖于“数学共同体”而存在,比如后一代的数学家都是站在历史上的数学家肩膀上进行探索的,他们所创造的文化成果能够在历史的长河中持续发展,表现出了数学文化的整体性.
  2.数学文化的开放性
  在数学的发展历史当中,虽然说内因起到主导性的作用,但是,数学的发展与外部环境也有着紧密的联系,社会、经济、文化等外部因素也发挥了重要的作用.从文化传承来看,外部环境对数学的发展有着重要的影响.比如17世纪第一次工业革命发展时期,在资本力量的刺激之下,数学也获得了空前的发展.再如第二次世界大战导致系统分析、博弈论和运筹学得到了发展,这一时期牛顿创立了微积分.从文化传播来看,高中数学课程的内容编排都受到了社会以及文化观念的影响,并不是一种简单的复制.数学课程与其他课程之间也有着紧密的联系,比如在物理和化学学习过程中,数学就被当作一个有力的学习工具.
  3.数学文化的多元性
  人类的文化是由不同的民族文化构成的,这也是世界如此美丽的重要原因.不同的地域和不同的民族也产生了不同的文化,比如古希腊的数学是古巴比伦和古希腊哲学相结合的产物,数学的发展也伴随着民族之间文化的交流.数学内部也反映出了多元化的特点,比如图形之间的对称关系,数学对象的同构关系.在数学与外部的联系方面,数学文化中的知识、方法、技术、思维等在自然与社会领域有着广泛的应用.
  二、数学文化在高中数学教学中渗透的意义
  1.有利于激发学生学习数学的兴趣
  数学本身是一门具有难度的学科,讲求各知识点之间的联系和推导,新旧知识之间的联系往往非常紧密,这样的特点很容易造成数学学习两极分化的问题,学习好的学生越来越好,学习差的学生越来越差.而且众多的计算公式和抽象概念让很多学生为之头疼,题海战术的实施更是让部分学生对数学课产生了厌倦的情绪.面对这样的问题,教师要在数学教学中渗透数学文化,讲讲数学家从事数学研究的趣事或者当时的时代特征,增添历史文化的意味,从而激发学生的学习兴趣,让他们更好地学习.
  2.有利于促进学生深入思考
  数学发展的历史是一条创新之路,一次又一次数学理论、概念、模型的推出都是前人没有走过的路.因此,创新精神是数学文化精神中的重要内容,创新能力也是教师着重培养的重要内容.因此,教师在数学教学中讲授数学家们的创新故事,能够促进学生的思考,让他们能够被数学家们的优秀事迹所感染,从而更多地思考数学问题.在创新性的数学文化氛围中,学生能够沿着创新之路不断前进.
  3.有利于提升学生的文化修养
  在传统的教育模式下,学生的文化修养通常是由语文、政治和历史等学科来培养的,因为这些人文学科有着非常丰富的素材,能够起到很好的文化素养教育效果.但是数学教学也有着很大的文化修养培养潜力,数学拥有着独特的理性、客观和科学性的特征,能够让学生客观准确地看待这个世界,这是文科所不具备的特点.因此,教师要充分利用数学文化,创设良好的文化情境,培养学生的文化修养.
  二、数学文化在高中数学教学中的渗透策略
  1.创设生动情境,有效渗透数学文化
  情境教学是指在教学中通过创设生动形象的“境”,来激发学生的“情”,也就是说教师通过创设与学习内容相关的场景或氛围,能够充分调动学生的感官,激发学生的学习兴趣,从而提升教学效果.由于高中教学属于比较难的内容,很多学生尤其是基础差的学生,更是无法全身心投入数学学习之中.因此,教师需要创设良好的情境,渗透数学文化,让他们在轻松的氛围中学习数学,从而提升数学学习效果.另外,在良好的数学文化情境之下,学生能够通过数学家探究真理的过程完成知识的理解记忆,从而产生良性循环,从整体上培养数学思维和能力.
  例如,“集合”一课是高中阶段数学学习的第一课,时间正好在军训之后,因此,教师可以使用军训的元素来教学.“在军训时教官通常会吹一声哨子,然后大喊“集合”,这时同学们从四面八方跑来,整齐地站在一起.教官的集合能够让学生有序地站在一起,学生并不陌生,数学之中也有一个集合,就是今天这次课学习的内容,不过这个集合不是一个命令性的动词,而是一个数学名词.”教师通过这样生活化的方式来创设“集合”这个词的文化情境,让学生感受到数学来源于生活,从而潜移默化地对学生渗透数学文化.   2.借助信息技术,有效延展数学文化
  当代社会是一个信息化社会.在教育领域,教师也要充分利用信息技术来提高教学效果.另外,数学学科相比语文、英语等学科具有较强的灵活性和生成性特点,结果或结论需要按照一定的规则推理得出,因此教师在讲解知识时不能有很强的预设性,而是要以学生为中心,通过师生之间的交流一步步地让学生感受数学文化.传统的PPT演示预设性太强,教师往往提前编辑出答案动画,学生和教师交流的时间和机会太少.电子白板、几何画板等工具可以很好地解决问题,通过课程中的调整与交流,将数学文化传播下去.
  在高中数学学习中,直角坐标系是既能够用来表达集合又能够表达代数的重要工具.直角坐标系的创建者是笛卡儿,在他创建直角坐标系的过程中发生了一个小故事.他通过蜘蛛结网的移动过程产生了灵感,将蜘蛛设为坐标系中的一个点,而蛛丝则是线,以此为依据,他创建了直角坐标系,极大地丰富了数学研究的方式.教师可以提前通过网络下载故事视频,随后运用多媒体播放,让学生感受到数学家非凡的想象能力与智慧,从而树立创新、开拓进取的精神.
  3.设置实践活动,有效体验数学文化
  學生是教学活动的主体,教师在数学课堂渗透数学文化时,要充分尊重学生的主体性,让学生能够通过实践活动参与数学文化的活动,让学生在实践中通过材料的搜集和表达来形成数学认知,感受数学文化.
  为了能让学生在实践中感受到数学文化,教师可以开展数学主题讨论活动.周日,教师可以让学生搜集自己喜欢的数学家的小故事,在下周上课时发言讲述,开展一次“我喜欢的数学家”主题讨论课活动,从而创造比较轻松和愉悦的活动氛围,让学生了解数学家们的伟大事迹以及他们的创新精神,从而形成良好的数学文化情境,让学生体验数学文化.
  4.改变评价方式,有效培养数学文化
  在传统的教学评价方式中,教师往往通过数学练习题和考试对学生数学知识理解和运用能力进行考查,但是这样的评价方式有其局限性,没有将数学文化纳入考查的范围之内.因此,教师要适当改变过去的数学评价方式,将数学文化的考查纳入数学评价体系之中,更好地落实《普通高中数学课程标准》关于数学文化的要求,从而能够让教师和学生在平时更加认真学习数学文化,推进数学文化的日常渗透.
  在数学考试中或平时的作业中,教师可以布置一些开放性的试题,让学生谈一谈对数学家、数学问题的看法和思考,而不是整天搞题海战术,使学生疲惫厌倦.例如,教师可以让学生研究哥尼斯堡七桥问题.昔日一条河流穿过普鲁士王国的首都哥尼斯堡城,河中心有一个小岛,小岛上有七座桥与主城相连,那么能否找一条路,可以经过七座桥,且不重复经过任何一座桥?如果能找到,说明方法;如果不能找到,说明原因.这个问题看似比较简单明了,非常适合让学生进行研究性学习,在学生思考讨论之后,教师可以抛出欧拉定理,让学生感受到数学探究的独特魅力.
  总而言之,教师要通过多种方式恰当地渗透数学文化,不断通过数学文化情境给学生带去数学独有的客观、理性的思维方式和行为习惯,培养学生的文化修养,促进学生的全面发展.
  【参考文献】
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