数学文化在高中数学教学中的融合策略探究

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  摘 要:数学以其严谨、科学、富有逻辑被人熟知,而其文化属性则常常被人们所忽视。数学文化是与数学共生的,只是在教学中教师更注重学生对数学知识的理解和应用,其内在的文化价值被掩盖。数学文化在教学中对提升学生的数学科学素养和数学思维能力具有关键的作用,强调的是学生数学思想的提升和精神的交流。因此,教师要注重数学文化与数学教学的融合。以下将从加强教师对数学文化的认识、充分挖掘教材中蕴含的数学文化、将数学文化与知识实现有机融合、以数学文化为媒介提升学生的综合素养阐述,如何实现将数学文化与高中数学教学相融合。
  关键词:高中数学;数学文化;策略研究
  传统的教学方式导致学生陷入了对数学的认知误区,他们认为学习数学知识是为了在数学中取得好成绩,在生活中的用处不大。这主要是因为学生并没有认识到数学真正的本质和内涵,也没有真正理解数学。而相关研究表明,数学文化的融合教学能够有效改善这些问题。素质教育的提出进一步为数学文化的融合教育提供了契机,教师要意识到数学文化融合教学的重要性,促进学生学习数学文化,以此提升数学思维和能力。但是目前数学文化的融合教学仍然存在一些问题,文章将对此展开详细阐述,并提出四点融合策略。
  一、 数学文化在高中数学教学中的融合现状
  数学文化在高中数学教学存在很多问题,具体表现为教师对数学文化的认识不足、与教学本身的融合力不够、缺乏数学文化的相关拓展资料、应试教育的长期影响、教学形式大于内容五点。
  第一,教师对数学文化的认知不足。数学文化和日常的数学知识和技能教学有很大的不同,需要和讲故事一样进行讲解。但是在多重教学任务的压力下,教师会将主要的精力集中在对数学知识的理解和教学中,导致没有时间去对数学文化的教学进行深入的思考和探究。这并不意味着教师完全不进行数学文化的讲解,教师会将文化讲解作为激发学生兴趣的媒介,并且只是简单对其进行分析。随着教育體制的改革,新课标指出数学文化对于提升学生的人文观念和思维以及教师的专业素养具有很大的作用。教师会在日常的教学中就课本中出现的一些数学史和人物的专辑等方面进行简单的讲解,作为数学知识教学的点缀和补充。但是这些无法促使自身和学生理解到精神层面的东西,比方说坚持、敢于质疑、自律等品质。这主要和教师对数学文化的融合教学认识不足有关,之后将提出针对性的措施。
  第二,数学文化与教学本身的融合力不足。受到传统教学经验和模式的影响,教师在教学数学文化的时候主要采取的是灌输式的教学方式,无法真正让学生领悟到文化的魅力和价值。很多教师将数学文化的教学放置在补充知识教学的位置,而不是与之融合的位置。教师只会略微涉及,导致学生对数学的认识无法得到真正的提升。而高中阶段的学生正处在青春期过渡的关键时期,想要独立却并不具备独立的能力,想要赢得自我但是却拥有脆弱的自尊心和个人意识。因此教师要注重将数学文化与教学相融合,逐渐促进学生的综合发展。
  第三,数学文化融合教学的相关资料十分匮乏。由于数学文化融合教学并未在中小学得到普及,因此与之相关的系统资料相当匮乏。教师要想教学数学文化,就只能通过互联网收集较为零星的数学文化知识,导致无法系统给学生讲解文化知识。目前课本上的知识也较为零散,如果教师想要收集足够的资料并且给学生进行系统的讲解,需要花费大量的时间和精力。因此这对教师来说是一项很大的挑战。这样的方法并不具备一定的可行性。从数学文化和数学史的角度分析,其包含的内容非常丰富,教师不可能一点点进行整理。即使教师有心整理,这也会花费很多的时间,而高中生的时间非常有限,等到教师全部整理出来之后,学生有可能已经毕业了。因此,教师要学会采取巧妙的办法解决当下的燃眉之急。
  第四,数学教学模式在应试教育的影响下固化。提升成绩已经成为教师、家长和学生的唯一目标,他们都会分析没有取得好成绩的原因,以及分析接下来的具体教学方法。因此政府一直推行的素质教育几乎很难实现,再加上大家升学的焦虑,因此不会考虑其他方面的学习。数学文化的教学需要花费大量的时间,因此教师和学生都会倾向于提升成绩,注重讲解知识点和一些高考真题。每一堂课都是一个高考的训练场,学生也就无心听取其他的内容。即使教师有心为学生讲解相关的数学文化知识,很多学生还是会出于对成绩和考试的担心而去刷题或者是思考知识点。这个背景下,教师推行数学文化的各种措施显得微不足道。
  第五,数学文化教学的形式大于内容。重形式不重内容是数学文化教学中最为常见的问题。目前现行的数学教材无论从难度还是内容上都更为科学合理,这在一定程度上对提升学生的综合数学素养具有帮助作用。但是在教学数学文化的过程中,虽然教师会采取很多丰富多样的形式,但仅仅是形式看起来丰富一些,其实本质上对数学文化的教学还是流于表面的。数学文化的教学需要教师长时间慢慢引导学生,而不是通过集中的时间让学生记忆和理解这些文化的,即这是一个渐渐变化的过程,急于求成只会出现事倍功半的效果。
  二、 数学文化在高中数学教学中的融合策略
  (一)加强教师对数学文化的认识
  提高教师对数学文化的认识是展开数学文化融合教学的第一步,也是首要。只有教师本身对数学文化充满了兴趣并充分理解了文化的内涵,才能起到感染学生的目的。
  首先,高中数学教师要组成专门的课题组,集体深入学习相关的数学文化知识,这样有助于提升自身对数学文化的体会,加深对数学知识教学的使命感。其次,教师要学会正确把握数学文化教学的时机。可以在上课的时候不经意间给大家灌输本节课所要讲解的文化知识。比方说在教学《几何和函数》相关内容的时候,就可以采取这样的方法。最后提到了函数概念的发展历程,function一词被德国数学家莱布尼茨所使用。教师可以以此为切入点,给大家展开讲解,之后瑞士的数学家欧拉和德国的数学家的德里克雷都进行了改进……,这样可以让学生自然而然听到关于数学文化的内容,而不会产生很大的抵触心理。再次,教师要学会在课前准备一下相关的内容,而且内容要求能够吸引学生的目光。最后,教师需要关注数学教学的相关变革,以及学习一些现代化的教学方式,争取在不耽误学生课业成绩的前提下给学生贯穿一些有效的文化知识,更为重要的是可以在教学中将其运用,激发学生的学习兴趣。在这个过程中,教师不能完全脱离课本,但是也不能照搬照抄,而是要将课文中出现的数学文化故事讲清楚、讲透彻、讲生动。以上三点,主要从教师自身的角度展开阐述。除此以外,校方通过数学文化教学竞赛、数学文化知识竞赛、文化思想展示等形式让教师注重数学文化的教学。这些方式在一定程度上能够起到激励教师努力学习数学文化知识的目的,对数学文化的教学能够起到良好的教学效果。   (二)充分挖掘教材中蕴含的数学文化
  目前数学文化的系统教学内容非常难以获取,再加上教师本身时间和精力的限制,因此教师要学会从现有的教材中挖掘丰富的数学文化。教育领域相关人士要注重加大数学文化资源的开发力度,出版一些书籍和文献供一线教师参考和学习。但是就目前的教学现状而言,教师可以就教材中出现的文化知识进行挖掘,到中国知网等相关文献网或者最新最前沿的文献。同时,教师也要学会多和其他教师相互交流和沟通。
  例如,在教学《等比数列前n项》时,教师就本节课的内容可以引入一个有趣的文化故事。一天,古印度的国王想要奖励国际象棋的发明者西萨,之后西萨提出奖励小麦,按照国际象棋的棋盘格数计算,比方说,棋盘中第一个方格要1粒小麦,第二个方格中需要2粒小麦,第三个方格中需要4粒小麦。之后的每一个方格中都需要前一个的2倍数的小麦,国王想都没想就答应下来了,但是国王逐渐发现小麦根本不够。这个故事是真实的,学生也听得津津有味。教师也很疑惑地问学生为什么不够?明明就很少啊。学生起初尝试计算出这个数字究竟有多大,列出式子:1 2 22 …… 263,这时候的关键就在于教师要引导学生将这个式子计算出来。教师给学生介绍完引出错位相减的办法,之后学生得到了S64=264-1≈1.8447×1019,最后小麦的重量大于7000亿吨,因此国王根本无法满足西萨的愿望。这样一个简单的小故事就可以让学生既了解到数学文化的魅力,也可以引导学生学会数学知识,可谓是一举两得。教师之后可以告诉大家如果你不知道这个文化故事,对你来说这就是一个简单的等比数列前n项和的问题,但是在这样一个背景的要求下,你就可以知道这个和究竟意味着什么。
  (三)将数学文化与知识实现有机融合
  教师要学会将数学文化与知识教学实现有机融合,这意味着无论是知识还是文化,都不要刻意地灌输给学生,而是要实现巧妙融合。教师不要将数学文化局限到就是历史、名人故事等的教学之中,而是要用更为宽泛的眼光看待这个问题,这样就能够进行更多融合的方法。
  例如,在教学《椭圆的定义》时,教师可以给学生一支粉笔和一条绳子,让他们用这两个东西画一画椭圆,从而深刻理解椭圆的定义。这种教学方式属于数学文化中思维方法的培养。以往很多教师在教学相关定义的时候就会直接将定义告知于学生,无法让学生深入理解知识。学生经过一次次的探索之后发现可以通过将绳子的两端固定,然后在一端放上粉笔,之后拧紧绳子之后画一个圆形,放松绳子之后固定两端,最后就可以画出来了。虽然过程中花费了较多的时间,但是学生可以体会到探索的乐趣。除此以外,教师还可以将数学文化中的美学融入教学之中。在《数列》的序言部分,教师就可以开展这样的教学。自然界中存在很多美好的事物,斐波那契数列用数学的方法解释了花瓣的数量、树叶的数量、植物的种子以及仙人掌。教师这时候可以借助多媒体的方式为学生展示,让学生数一数出现的花朵的花瓣数量。百合花瓣的数量是3,野玫瑰花瓣的数量是5,飞燕草花瓣的数量是8,金盏草花瓣的数量是13,万寿菊护板的数量是13,紫苑花瓣的数量是21,雏菊花瓣的数量是35、55、84,学生不禁为这种发现感到震惊。这个过程学生显得非常兴奋,认识到了大自然的美丽,这种从数学文化的美的角度可以帮助学生获得心理上更为愉悦的感受。
  (四)以数学文化为媒介提升学生的综合素养
  教学数学知识和数学文化的目的在于提升学生的综合数学素养。因此,教师可以通过二者的相互结合和整合逐渐提升学生的综合素养。在实际操作中,教师可以通过将数学文化用生活化的形式呈现给对方,内容中承载着数学文化的内容,这样的做法可以达到一举三得的目的:其一学生的数学文化素养得到了一定的提升,其二是学生更容易理解数学知识,其三是学生在过程中形成了扎实的数学综合素养。
  例如,在教学《数列》的相关知识时,有一种经典的生活应用题目——“储蓄和贷款中的应用”。其中包含的储蓄、贷款、购物以及购房等经济现象都是数学文化的应用部分,而且对学生来说,这些问题他们迟早都会在生活中遇到,因此将其引入到數学课堂中百利而无一害。教师可以给出一个具体的储蓄问题:一家人为了实现买房子的目标,于是决定在每一年的年初在银行中存入1万元整。今年刚好是2020年的1月1日,如果他们决定先按照样的做法存五年,到了第六年年初的时候取出,现在××银行给出了联众储蓄的方法。第一种是整存5年,年利率是4.8%,第二种是一年定期,每一年到期了就转存,年利率是 3.3%。这家人打算计算一下,究竟哪一种方法更划算。之后学生先按照第一种方法计算,列出算式:1×[(1 5×4.8%) (1 4×4.8%) (1 3×4.8%) (1 2×4.8%) (1 4.8%)]≈5.72,第二种计算:1×[(1 3.3%)5 (1 3.3%)4 (1 3.3%)3 (1 3.3%)2 (1 3.3%)]≈5.5173,因此这家人应该选取第一种办法。学生通过这样一个生活化的经济问题,就可以领悟蕴含在数学知识中的数学文化。
  综上所述,数学文化的教学和传统的数学教学存在很大的不同,教师要注意循序渐进,用耐心和坚持引导学生。虽然条件有所限制,但是出于对学生未来发展的考虑,教师要充分挖掘现有的条件,从教材中整合相应的知识,然后抓住仅有的学习条件和机会,从而引导学生真正认识到学习数学文化的重要性,进而通过数学文化真正提升数学思维和数学综合能力。
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  作者简介:
  黄容其,福建省南平市,福建省南平市第九中学。
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