数学审美:打开数学思维的新视界

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  [摘要]数学审美是一种人的本质力量,是通过宜人的数学思维结构进行呈现的。培养学生的数学审美能力,是提升学生数学核心素养的重要一环。教学中,教师要引导学生感知数学本身之美,通过转换学习方式挖掘教材之美,并借助学习防式的翻转领略教学之美,从而为学生打开数学思维的新视界。
  [关键词]数学审美;课堂教学;数学思维
  如果说语文是一种感性的诗意的美,那么数学就蕴藏着一种理性的高级的美。这正如古希腊数学家普洛克斯所说:“哪里有数学,哪里就有美。”也就是说,数学之美随处可见。数学审美,让数学从“高冷”变得“鲜活”,从“枯燥乏味”变得“赏心悦目”。在高度重视对小学生进行审美教育的今天,作为一名名学数学老师,在课堂教学中,我们要善于发现数学之美,巧于挖掘数学之美,用数学之美去激发学生的求知欲,引导学生感受数学之美,体会数学的美学价值,揭示数学的审美本质,还原数学的“原生态”之美。
  一、发现:感知数学之美
  1.简洁美
  数学的简洁之美,体现在数学理论体系的结构和表达形式的简约,而不是指教学内容的简单。就像数学家L.J莫德尔说的,“在数学美的各个属性中,首先要推崇的大概就是简洁性
  如数学只有“0”到“9”这几个数字,却可以组成任意数字,进行任何数的计算。对于圆形,无论多大或者多小,人们都能用S=T产概括所有圆形的面积。
  2.和谐美
  数学的和谐之美,表现在数学结构的对应性、对称性、对偶性、同构性等基本特征上,这也让数学结构具有一种不同层次上互相协调和统一的雅致之美。美学家高爾泰说:“所谓数学的和谐不仅是宇宙的特点、原子的特点,也是生命的特点、人的特点。”数学的和谐之美不仅表现在数学表达形式的对称和谐,还表现在数学内容之间,定理的条件与结论、定义的内涵与外延、不同的数学结构之间的和谐对称。和谐之美,让不同数学对象的研究能够融会贯通,达到和谐统一。如著名的黄金分割比,即0.61803398*……正五边形中,边长与对角线长的比是黄金分割比;当气温为23摄氏度时,人感到最舒服,此时23:37(体温)约为0.618;名画的主题,大都画在画面的0.618处;弦乐器的声码放在琴弦的0.618处,会使声音更甜美。建筑设计的精巧、人体科学的奥秘、美术作品的高雅风格,音乐作品的优美节奏,都交融于数的对称美与和谐美之中。
  3.奇异美
  我国著名的数学家徐利治说:“奇异是一种美,奇异到一定程度更是一种美。”奇异美是数学之美的一个重要特征,它使得数学这个规律化、程式化的学科常出现新颖的、带有独创性的鲜活色彩,给人以“意料之外”和“叹为观止”的奇异体验。如,将1-100的自然数按照逆时针螺旋方向(自里向外)一写出,当把其中的质数全部圈出,这些质数全部分布在某些直线上。这其中的玄妙是不是充满着奇异美?
  二、转换:挖掘教材之美
  小学生的身心发展还不够成熟,抽象思维水平较低,缺乏必要的数学素养。同时,他们在知识水平、人生阅历和审美能力上都有一定局限性,因此,对于数学之美这种高级形式的美,他们不可能像欣赏图画那样直观、形象地感受到。教学中,我们要深入发掘和精心提炼教材中蕴含的美育因素,为学生创设一个和谐、优美的学习氛围,给学生搭建足够高的“支架”,引导学生去感受美、鉴赏美和创造美,提高学生的审美能力。
  1.化数为形,让抽象变具体
  历来的许多数学家,都非常推崇数与形的结合,两者结合后创造了妙不可言的数学之美。数学家华罗庚对于数与形就有著名的论述:“数缺形时少直觉,形少数时难入微;数形结合百般好,隔离分家万事休。”数学中,数和形是两个最主要的研究对象,数形结合也是一种非常重要的数学方法,甚至数学教材也是结合数形结合的思想来编写的。在一定条件下,数和形之间可以相互转化,相互渗透,相互融合。在苏教版小学数学教材中,这样的数形结合之美屡见不鲜,遵循学生发展的认知规律,有助于激发学生的学习兴趣和探索的欲望。
  如分数乘分数内容的教学,学生学会分数乘法的计算方法很容易,难点在于怎样帮助学生理解分数乘分数的算理。如果将数化为形,借助图形化的过程,就可以将抽象的算法变得具体直观起来。教学中教师先将一张长方形的纸涂色表示出,,再在涂色部分中画斜线表示出涂色部分的一,如图1。通过画图操作,学生能够直观地理解一x=的算理,感知分数乘分数的计算过程。
  2.化静为动,让复杂变简单
  狄德罗说过:“数学中所谓美的问题,是指一个难以解决的问题;所谓美的解答,是指一个困难复杂问题的简易解答。”课堂教学中,这些“美的问题”可谓层出不穷。这时候,教师可以采用化静为动的方式,引导学生将复杂的知识结构进行入微、全面、深刻的分解,让学生把握问题的内部表征,联系已有的“静”知识充分思考,让学生在“动”中获得新知,亲身经历数学的审美之趣,从而实现数学问题的“美的解答”。
  在教学苏教版五年级下册解决问题的策略例2时,我先让学生计算-+-,学生用通分的方法很快地解答了这道题,接着我又在式子后面添上了“+-”,学生又用同样的方解答。接着我又陆续添上“+1664128通过不断地添加,学生在复杂的通分计算后形成了认知冲突。接着我投影出一个正方形图,要求学生把算式中的几个分数填入正方形相应的部分中,接着让学生讨论这些分数的和是指图中的哪部分,空白部分占这个大正方形的几分之几。最后我引导学生思考:还可以怎样求出涂色部分的面积...如2根据以上思路,学生知道了也可以用整个正方形(也就是1)减去空白部分求出涂色部分的大大。整个过程学生结合图形进行思考,从文字的“静”,化为图形的“动”,化“静”为“动”,让复杂的计算变得简单直观,从而在和谐之美中逐步进行知识间的模型建构和分解,大大提升了数学的美学价值。
  三、翻转:领略教学之美   1.由答到问,解放思维
  数学审美教学不应只将着眼点放在对数学知识的理解、构建上,而更应关注学生的思维发展。教师应创设自由、合作、探究的学习氛围,让教学从传统的问答模式,跳跃到使学生乐于思考、敢于质疑、善于提问、勇于坚持的教学模式。
  例如教学“平均分”时,教师先出示材料:三年级一班今天要做60朵纸花,要求分两组制作,即男、姓各一组,你认为怎样分配较为合理?经过一段时间的思考、交流,学生提出了两种意见:一种是按性别平均分,即男、女生分到同样多的纸花;另一种是按人数多少分,即人多分到的纸花多,人少分到的纸花少。学生根据这两种意见展开了激烈地争论。通过讨论、争论取得共识:按人数分比较合理。通过这样的设计,学生感到面临的问题的确是他们自己的问题,这样由答到问,从而使学生产生了解决问题的内在动力,主动讨论、探索、寻求解决问题的方法,促进了学生自主学习数学的能力。这样,学生的数学审美能力才会突破瓶颈,获得思维灵活、螺旋上升的发展。
  2.由学到教,发展思维
  數学审美是我们进行创造性思维活动的准绳,当我们从数学审美的角度来思考、解决问题时,就会从中受到启发,从而打破旧的思维框架,跳出原先的解题套路,发现新颖巧妙的解题方式,让创造性思维能力得到培养与提高。纵观我们的数学课堂教学会发现,学生积极主动的探究性学习不是教师教出来的,而是在快乐的审美教学的基础上亲身经历的。在教学中,教师可以将学生“推”到讲台上,鼓励学生做小老师,让学生的数学思维在“教”的过程中得以拔节生长,实现知识的“发现一经历一再创造”的过程。
  在教学苏教版六年级下册解决问题的策略时,常会遇到解“鸡兔同笼”的问题。这类题目,我们往往都是使用假设法来解决,即假设全是鸡或全是兔,脚的总数必然与条件矛盾,根据数量出现的矛盾适当调整,从而找到正确答案。交流解法时,有一位小老师举起手,只见他在班级里找了一部分同学扮演兔子,另一部分同学扮演鸡。然后他一个令,让扮演兔子和鸡的同学都同时抬起两只脚,这样地上的脚就减少了头数x2只,因为鸡有2只脚,所以这时候就还剩下兔子的2只脚,最后用剩下的脚的只数除以2就是兔子的只数。另辟蹊径的解法,让人眼前一亮。小老师简约之美的解答跳出了常人思维的桎梏,简化了固有思维的烦琐方法。
  3.由内到外,超越思维
  数学审美浸透着前人探索的艰辛,从本质上立足于文化品格,更体现了应用数学文化品格、文化理念与文化素质原则的深远意义和价值所在。从这一点上来说,我们的数学应该重在应用,要引导学生从课内走向课外,让学生在生活实践中运用数学,并在运用数学的过程中受到情操陶冶,锻炼思维能力。如苏教版六上“百分数”单元,学生在学习中认识到:百分数在生活中应用十分广泛,纳税、储蓄、打折、调查报告……些都用到了百分数的相关知识,为学生将数学知识与生活实际的无缝对接夯实了基础。
  如果说数字是音符的话,那么数学就是凝固的音乐,而数学审美能让我们获得身心的愉悦。教学中,教师要借助数学审美,引导学生参与数学的创造与应用,让学生在丰富多彩的数学审美活动中,实现数学思维能力的螺旋式生长,从而全面提高学生的数学核心素养。
  [参考文献]
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