☉李 倫

數(shù)學教育本質(zhì)上是數(shù)學文化的教育。對于課程編撰者而言，數(shù)學課程需要梳理數(shù)學知識產(chǎn)生歷程的脈絡(luò)，合理取舍社會生活應(yīng)用、數(shù)學史、科學技術(shù)、數(shù)學美學等數(shù)學文化內(nèi)容。對于數(shù)學教育專家而言，數(shù)學教育需要彰顯數(shù)學文化價值，擴大受教育者的數(shù)學視野，弘揚人文精神，尋繹數(shù)學學術(shù)形態(tài)通達教育形態(tài)的文化向度。對于數(shù)學教師而言，數(shù)學教學需要根植文化沃土，用數(shù)學文化的視角審視現(xiàn)實世界，助推學生理解數(shù)學、應(yīng)用數(shù)學，培育數(shù)學精神。

一、互鑒：以《大數(shù)的分級和分節(jié)》為例

蘇教版小學數(shù)學四（下）的《認識多位數(shù)》和人教版小學數(shù)學四（上）的《大數(shù)的認識》兩個章節(jié)對《數(shù)的分節(jié)和分級》相關(guān)數(shù)學文化知識都進行了介紹。

一般而論，數(shù)位的讀法因民族傳統(tǒng)文化不同而呈現(xiàn)差異樣態(tài)?；跐h語的漢藏語系數(shù)位基數(shù)為四，即“四位一級”。個、十、百、千（個級計數(shù)單位）；萬、十萬、百萬、千萬（萬級計數(shù)單位）；億、十億、百億、千億（億級計數(shù)單位）……由此可知，個、萬、億、兆相對應(yīng)的數(shù)位為第1、5、9、13，差值為4。其讀法為幾兆幾億幾萬幾。而基于拉丁語的印歐語系數(shù)位基數(shù)為三，即“三位一節(jié)”。個、十、百（第一節(jié)計數(shù)單位）；千、十千、百千（第二節(jié)計數(shù)單位）；百萬、十百萬、百百萬（第三節(jié)計數(shù)單位）……其中個、千、百萬、十億所代表的數(shù)位分別為第1、4、7、10，差值為3。其讀法為幾十億幾百萬幾千幾。兩種規(guī)則下的讀法不同，用符號寫數(shù)則一致?？梢姡脭?shù)位符號的數(shù)字系統(tǒng)留存了語言符號系統(tǒng)的合理內(nèi)核。

蘇教版和人教版都將三位分級法編入教材，作為教學四位分級法的補充與參照。但是，以“千”“百萬”為基礎(chǔ)的國際單位，與中國以“萬”“億”為單位的固有文化傳統(tǒng)之間存在對應(yīng)沖突。教師在教學長度單位（千米與米）、質(zhì)量單位（千克與克）和容積單位（升與毫升）進率時，能否關(guān)聯(lián)國際通用的數(shù)的三位分節(jié)與以“千”為單位的進率進行反思［1］？為消弭學生思維困惑，能否探尋出一條讓我國傳統(tǒng)文化與國際規(guī)則接軌、互鑒的路徑，以實現(xiàn)數(shù)學文化更順暢的銜接和融合？

二、向度：由史學形態(tài)轉(zhuǎn)化為教育形態(tài)

基于教材中《大數(shù)的分級和分節(jié)》個案分析，可見傳統(tǒng)文化中的度量衡制與國際公制接軌有其現(xiàn)實的必要性，亟須剖析數(shù)學文化的本質(zhì)內(nèi)涵來觀照其表現(xiàn)形態(tài)。數(shù)學文化涵括學術(shù)形態(tài)數(shù)學文化、課程形態(tài)數(shù)學文化和學習形態(tài)數(shù)學文化三種。要發(fā)揮數(shù)學文化的育人價值，必須將數(shù)學家研究的學術(shù)形態(tài)轉(zhuǎn)化為數(shù)學教育專家編撰的課程形態(tài)和學生可以接納重組的學習形態(tài)［2］。

（一）學術(shù)形態(tài)數(shù)學文化

在數(shù)學發(fā)展進程中，數(shù)學家創(chuàng)建數(shù)學結(jié)構(gòu)的原始記錄及歷史形態(tài)，稱為學術(shù)形態(tài)數(shù)學文化。其研究主體為數(shù)學家，凸顯真實性。數(shù)學內(nèi)部發(fā)展形成的危機和社會生產(chǎn)實踐遭遇的難題往往是促進數(shù)學發(fā)展的源泉。學術(shù)形態(tài)數(shù)學文化就表現(xiàn)在數(shù)學家創(chuàng)設(shè)數(shù)學結(jié)構(gòu)過程中對這些難題的具體破解和危機的逐步化解，以及從中映射出卓絕探索的精神品格。

學術(shù)形態(tài)數(shù)學文化還兼具嚴謹性與客觀性特征。數(shù)學的發(fā)展，是遵循一定范式，在原有基礎(chǔ)上進行嚴格推理產(chǎn)生的。遵循范式就能演繹出相同的結(jié)論，不會因人而異，因時而變。而推理必須邏輯自洽、無懈可擊。邏輯自洽展示數(shù)學客觀性的一面，這就是數(shù)學確定性特質(zhì)。

（二）課程形態(tài)數(shù)學文化

按邏輯體系陳述于教材上的數(shù)學知識，抑或發(fā)表在數(shù)學雜志上的研究成果，稱為課程形態(tài)數(shù)學文化。其研究群體為課程專家，凸顯教育性。在課改進入深水區(qū)的當下，課程建設(shè)顯得格外重要。課程形態(tài)的數(shù)學文化需要重新定位課程目標價值指歸，聚焦數(shù)學核心素養(yǎng)培育，并依托數(shù)學課程來承載數(shù)學文化。

課程形態(tài)數(shù)學文化還兼具接受性與理解性特征。需基于學生的知識背景和年齡特點，恰當甄選教學內(nèi)容，思忖呈現(xiàn)方式，直觀形象地推介數(shù)學的思想方法、問題與觀念等。例如蘇教版教材中精選的65 處“你知道嗎”，就易于學生理解和接納，能有效激發(fā)其好奇心與學習興趣。

（三）學習形態(tài)數(shù)學文化

基于師生理解學習的視角，在課堂及教室等特定教學時空內(nèi)發(fā)生的數(shù)學文化傳遞活動，稱為學習形態(tài)數(shù)學文化。其研究樣本為師生，凸顯動態(tài)性。教師依托現(xiàn)實學情，通過深入解讀課程形態(tài)數(shù)學文化開展教學設(shè)計，課程內(nèi)容的甄選靈活自主，內(nèi)容的設(shè)計亦可融入智慧再創(chuàng)造。

學習形態(tài)數(shù)學文化還兼具開放性與情境性特征。教師需將課程形態(tài)數(shù)學文化轉(zhuǎn)化為適合課堂教學的學習形態(tài)數(shù)學文化。數(shù)學學習受典型數(shù)學問題與特定問題情境影響，而創(chuàng)設(shè)教學情境可以支撐學生理解數(shù)學問題。學生對相同問題及情境的判斷或建構(gòu)迥異，源自知識背景和生活經(jīng)驗的差異［3］。

數(shù)學文化的三種形態(tài)關(guān)系，其中學術(shù)形態(tài)數(shù)學文化是根基，為課程形態(tài)數(shù)學文化與學習形態(tài)數(shù)學文化提供支撐，能夠幫助學生“感受數(shù)學家治學的嚴謹”。課程形態(tài)數(shù)學文化是中間紐帶，聯(lián)結(jié)學術(shù)形態(tài)數(shù)學文化與學習形態(tài)數(shù)學文化的兩端，能夠“激發(fā)學生學習數(shù)學的興趣”。而學習形態(tài)數(shù)學文化則是終極目標，是學術(shù)形態(tài)數(shù)學文化和課程形態(tài)數(shù)學文化的實踐指南，能夠促進學生“欣賞數(shù)學的優(yōu)美”，進而“幫助學生了解數(shù)學在人類文明發(fā)展中的作用”。

三、變式：數(shù)學文化融入教學的螺旋之階

數(shù)學文化唯有滲透在課堂教學中，才能敞亮文化韻味，彰顯育人價值。我國傳統(tǒng)數(shù)學教育以“雙基”見長，而注重“變式”教學則是“雙基”教學的一個關(guān)鍵特征。《九章算術(shù)》流露出“問題解決”的現(xiàn)實主義數(shù)學文化特質(zhì)，根據(jù)問題“以類合類”進行編排，強調(diào)不變元素（雙基）和變易元素（變式）的設(shè)計模型，滲透在文化上則可以追溯到《易經(jīng)》。簡易、變易和不易，詮釋了“易”的三種不同質(zhì)態(tài)或?qū)蛹?，蘊含變與不變的哲學思辨。

（一）簡易——一題多解，變中求不變

大道至簡，簡易蘊含問題本質(zhì)。在日常數(shù)學教學中，教師需回歸原點設(shè)計最基本的數(shù)學問題，即數(shù)學原型問題，引導學生聯(lián)系條件與問題，概括數(shù)量關(guān)系，聚焦題目中隱含的“不變量”（單位量），最終找尋出解決問題的不同策略。

【教學片段】

（1）教學例2。

學生自學例題，思考問題。

提問：這道題的已知條件與所求問題分別是什么，你能嘗試通過列表表示出來嗎？

引導：同學們，誰說一說表中的數(shù)量排列存在怎樣規(guī)律？

明確：每2 小時水位下降12厘米，即每小時水位下降6 厘米。水位下降的速度保持不變。

（2）歸納數(shù)量關(guān)系。

要求：小組合作，聯(lián)系條件與問題分析題意，概括數(shù)量關(guān)系，并列出算式。

分組匯報解題思路與算法：

從條件想起或從問題想起：12÷2 ＝6（厘米），120÷6 ＝20（小時）；

比較水位下降的關(guān)系：120÷12 ＝10，2×10 ＝20（小時）；

參照數(shù)據(jù)排列規(guī)律：按數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律列舉下去，可得水位下降120 厘米需20 小時。

列表整理信息凸顯了“化繁為簡”的數(shù)學思想。復(fù)雜問題簡單化，學生便能清晰地發(fā)現(xiàn)“每2 小時水位下降12 厘米”這一關(guān)鍵信息。伴隨“時間”變化，“水位下降”也相應(yīng)變化。在此過程中，學生能感知并探尋出“時間”與“水位下降”之間隱藏的不變規(guī)律，即緊緊把握住“水位下降的速度”不變這一本質(zhì)，并且圍繞“不變”達成“一題三解”的目標。

（二）變易——一題多變，不變應(yīng)萬變

變易是“易”的核心，彰顯應(yīng)用的廣泛性。在原型問題上循序漸進地變換非本質(zhì)特征，如問題或條件，使之形成新的數(shù)學問題，就是“變式”。變式教學是我國數(shù)學文化教學的傳統(tǒng)特質(zhì)，以“一題多變”促進學生思維發(fā)展，以簡馭繁，舉一反三，實現(xiàn)認知順向遷移的預(yù)期。立足原問題嘗試創(chuàng)設(shè)新問題，搭建“以舊引新”的去路；同時，將新問題歸結(jié)為已解決的原問題，連通“以新歸舊”的回路，實現(xiàn)問題解決的完整閉環(huán)。

【教學片段】

（1）完成“想一想”。

出示“想一想”問題。

啟發(fā)：求經(jīng)過12 小時水位一共下降多少厘米，很明顯這道題是例2 的變式，請聯(lián)系條件思考一下，如何解題？

學生列式計算。

討論：說一說式子中每一步分別表示什么？怎樣快速辨別數(shù)量之間的聯(lián)系？

小結(jié)：列表整理條件和問題，并將兩者對應(yīng)聯(lián)系進行分析，數(shù)量關(guān)系便一目了然。結(jié)合所學例題，易知先求什么，再求什么。

（2）比較異同，感知聯(lián)系。

提問：回顧兩題的解答過程，誰來比較一下它們的異同？

問題由“水位下降120 厘米，一共要放水多少小時”變化為“經(jīng)過12 小時水位一共下降多少厘米”，實現(xiàn)了“變式”。學生在解決問題時，巧妙運用類比推理與轉(zhuǎn)化策略，能從變的現(xiàn)象（所求問題變化）中，明晰不變的本質(zhì)（已知條件不變）；也能從不變的本質(zhì)（水位下降的速度）中，探究出變的規(guī)律（每2小時水位下降12 厘米），從而順利攻克新問題，做到“以不變應(yīng)萬變”。

（三）不易——多題一解，萬變不離其宗

不易，即恒常不變，它是萬物運行的基本法則和公理。在教學中，教師需引導學生廣泛觸及各類問題，辨析、歸納出同類問題的共性特征，洞悉不變的本質(zhì)，形成問題解決模型，刪繁就簡，實現(xiàn)“多題一解”。這也是變式教學中的歸類，如將數(shù)學問題歸為植樹問題、行程問題等類別。

【教學片段】

（1）完成“練一練”第1題。

啟發(fā)：從問題想起，求小軍使用的元數(shù)與小麗購買的本數(shù)，需先明確什么信息？

學生按每人的本數(shù)和元數(shù)整理并交流。

提問：你覺得題目中哪個數(shù)量是不變量？

學生解答并板演：18÷3 ＝6（元），5×6 ＝30（元），42÷6＝7（本）。

交流解答過程與算法。

（2）完成“練一練”第2題。

學生讀圖并交流數(shù)量關(guān)系。

討論：這道題哪個數(shù)量是不變量？

利用除法先求出不變的“單位量”，再以此為標準考量其余條件求出結(jié)果。該類問題在數(shù)學上有固定模型，稱為“歸一問題”，而解決歸一問題的關(guān)鍵在于秉持“單位量”不變，視不變的“單位量”為“宗”，所謂千變?nèi)f化，九九歸一，萬變不離其宗。

在教學過程中，“什么變，什么不變”的哲問是永恒的問題主線。學生習得這些不變的特性，需踐行“變式”練習，規(guī)避死記硬背。通過“變化的問題”來體現(xiàn)“不變的特性”，從“一題多解”邁向“一題多變”的臺階，然后回歸到“多題一解”的平臺，周而復(fù)始，方可促使學生的數(shù)學認知形成螺旋上升的通途。

綜上，變式教學脫胎于我國傳統(tǒng)的數(shù)學文化教學實踐，“易”則根植于我國古典文化《易經(jīng)》，兩者貌似無關(guān)，在哲理上卻一脈相承。所謂世間萬物運行，其道簡易，其形變易，其理不易。因此，只有堅守“不變”的數(shù)學文化教學理念，才能凸顯“變”的文化自信與育人自覺，真正賦予課堂以深度生長的力量。