作者簡介:劉娜娜(1979~),女,漢族,山東淄博人,淄博高新區(qū)實驗中學(xué),研究方向:初中數(shù)學(xué)教育教學(xué)。
摘 要:數(shù)學(xué)就像一面古老又神奇的鏡子,映射著人類文明的發(fā)展脈絡(luò)。從三角形幾何到代數(shù)方程,從概率統(tǒng)計到微積分,無不是諸多跨越時空的絢麗文化印記。當(dāng)講到勾股定理時,教師可以說說《周髀算經(jīng)》的故事,讓學(xué)生感受中華先祖的聰明才智。談到概率論時,可以提提帕斯卡和費馬的通信往來,讓學(xué)生體味偉大發(fā)現(xiàn)的偶然與必然,讓文化與數(shù)學(xué)交相輝映,讓思想與公式擦出火花。
關(guān)鍵詞:課堂融合;數(shù)學(xué)文化;數(shù)學(xué)課程
中圖分類號:G633.6 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1673-8918(2024)43-0072-03
一、 數(shù)學(xué)文化融合于課堂的意義
事實上,數(shù)學(xué)發(fā)展的每一個腳印都深深扎根于人類文明的沃土,孕育并滲透著豐富多彩的文化底蘊。因此,將數(shù)學(xué)文化巧妙融入課堂教學(xué),對學(xué)生的全面發(fā)展有著重要意義。課本固然向?qū)W生展示了學(xué)科知識的邏輯體系,但如果教師能講一講某一概念的歷史淵源、某一公里的文化烙印,定能讓學(xué)生的視野跨越時空,領(lǐng)略數(shù)學(xué)真知的形成過程。與此同時,了解到數(shù)學(xué)知識背后的鮮活故事,也將能有效提升學(xué)生對這門學(xué)科的興趣,不再將其視為枯燥乏味的符號游戲。在授課過程中,可能會發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生會面露難色,無法理解某個概念,很多公理定理表面上看似不太合理,但如果追溯到它們的文化淵源,就一目了然了。比如,公理“過一點且只過一點作一直線”,對初學(xué)者來說似乎很難理解,但當(dāng)追溯到古埃及人測量尼羅河兩岸距離時,這一公理的合理性就不言而喻了。所以,文化解碼能讓學(xué)生擺脫“死記硬背”的弊端,透過表象洞見其中的道理,從而樹立正確的數(shù)學(xué)認知。
二、 數(shù)學(xué)文化融合于課堂的方式
(一)以課標(biāo)規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容為載體
將數(shù)學(xué)文化融入課堂教學(xué),關(guān)鍵要立足于課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)容,遵循知識傳遞的基本邏輯,不能生搬硬套,而要巧妙植入文化元素,讓枯燥的知識點充滿趣味。比如,在講授有理數(shù)時,我們可以講負數(shù)的由來,讓學(xué)生感受數(shù)學(xué)的源遠流長。從古人用“紅筆”代表正數(shù),到后來“黑筆”表負數(shù)的轉(zhuǎn)變,生動詮釋了知識形成的文化淵源。而在學(xué)習(xí)旋轉(zhuǎn)概念時,不妨介紹密碼學(xué)的發(fā)展歷程,讓學(xué)生了解到數(shù)學(xué)在國家安危中的重要地位。從華羅庚為國破譯日軍密碼,到如今手機指紋解鎖,無不凝結(jié)著數(shù)學(xué)智慧。在設(shè)計加密卡的過程中,學(xué)生既能體會知識的應(yīng)用價值,又可培養(yǎng)創(chuàng)新意識。
(二)以豐富多樣的教學(xué)形式為特征
在將數(shù)學(xué)文化滲透到課堂教學(xué)時,我們要遵循“因材施教”的理念,關(guān)注學(xué)生的心理特點和實際需求,并結(jié)合不同知識點的屬性特征,設(shè)計豐富多樣、形式生動活潑的教學(xué)活動,讓學(xué)生潛移默化領(lǐng)會數(shù)學(xué)文化的獨特魅力。比如,在講授三角函數(shù)實際應(yīng)用時,可以設(shè)計一個“測量建筑物高度”的實踐活動課。首先,老師可以以“破案”的形式,讓學(xué)生自己制作簡易的測角儀,激發(fā)他們的好奇心。然后,全班分成幾個小組,討論測量策略,并實際操作。在這個過程中,學(xué)生不僅能切實感受三角函數(shù)在生活中的應(yīng)用價值,更能培養(yǎng)動手實踐、團隊協(xié)作的能力?;顒游猜暎餍〗M還可以互相交流、分享心得體會。有的小組可能遇到了這樣那樣的“測算失敗”情況,老師此時正可以引出誤差分析的概念,通過一層層地剖析和討論,讓學(xué)生進一步領(lǐng)悟三角學(xué)的精髓,鍛煉科學(xué)思維。
三、 數(shù)學(xué)文化融合于課堂的實踐
(一)在激趣情境導(dǎo)入方面
在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中,我們要立足教材內(nèi)容,深入挖掘其中蘊含的文化元素,精心創(chuàng)設(shè)寓教于樂的教學(xué)情境。比如,在講授“勾股定理”時,我們可以先講述一個古代數(shù)學(xué)家的傳說:相傳公元前6世紀(jì),古希臘數(shù)學(xué)家畢達哥拉斯在埃及觀察金字塔的建造過程中,發(fā)現(xiàn)工匠們使用繩結(jié)來保證直角的精準(zhǔn),畢達哥拉斯對此產(chǎn)生了濃厚的興趣,回國后潛心鉆研,最終發(fā)現(xiàn)了勾股定理這一幾何規(guī)律。老師可以帶領(lǐng)學(xué)生模擬畢達哥拉斯的探索過程,請幾名學(xué)生分別扮演畢達哥拉斯和埃及工匠,用繩子在地上擺出直角三角形,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)邊長之間的關(guān)系。這時,老師再引入符號,幫助學(xué)生將圖形中的規(guī)律抽象成代數(shù)公式,理解勾股定理的本質(zhì)。接下來,可以請學(xué)生思考:假如畢達哥拉斯遇到一個底邊長為a,高為b的直角三角形,斜邊長度應(yīng)該是多少?學(xué)生經(jīng)討論后會發(fā)現(xiàn),斜邊長度滿足a2+b2=c2的關(guān)系,從而加深對勾股定理的理解。
(二)在專業(yè)理論學(xué)習(xí)方面
要將數(shù)學(xué)文化融入課堂教學(xué),教師自身首先要對相關(guān)專業(yè)理論有透徹理解,單單依靠淺顯的文化常識是遠遠不夠的。教師需要深入鉆研數(shù)學(xué)發(fā)展的歷史脈絡(luò)、文化淵源,以及數(shù)學(xué)與其他學(xué)科乃至哲學(xué)、藝術(shù)的內(nèi)在聯(lián)系。比如,在學(xué)習(xí)“整式的乘除”時,不僅要掌握基本的運算法則和公式,更要了解其背后的文化故事。中國古代數(shù)學(xué)著作《九章算術(shù)》中就有專門的“方程”章,系統(tǒng)闡述了一次、二次方程的解法,體現(xiàn)了中國古代在代數(shù)方面的杰出貢獻。而在文藝復(fù)興時期,意大利數(shù)學(xué)家卡爾達諾發(fā)現(xiàn)了三次方程的求解公式,法國數(shù)學(xué)家韋達提出了“韋達定理”,這些都標(biāo)志著代數(shù)學(xué)進入了一個新的發(fā)展階段。
(三)在課堂教學(xué)實施方面
單單掌握專業(yè)理論是遠遠不夠的,更為關(guān)鍵的是要將其貫徹到實際的課堂教學(xué)之中。首先,教師要對教材內(nèi)容做深入的分析挖掘,找準(zhǔn)知識點與文化元素的契合點,并以此為基礎(chǔ)進行教學(xué)設(shè)計。比如,在學(xué)習(xí)“兩條直線的位置關(guān)系”時,我們可以追溯平行線概念的由來,介紹古希臘數(shù)學(xué)家歐幾里得在其著作《幾何原本》中對平行線公設(shè)的闡述,讓學(xué)生感受幾何學(xué)的文化底蘊。還可以講述平行線概念在不同文明中的發(fā)展,如中國古代數(shù)學(xué)家劉徽在《九章算術(shù)注》中對平行線的論述。通過縱向和橫向的文化對比,學(xué)生能深刻體會數(shù)學(xué)在人類文明進步中的重要地位。接下來,可以嘗試讓學(xué)生自主探究、小組合作的模式,營造良性互動的氛圍。比如,在探索“直線平行的條件”時,我們可以設(shè)計一個“平行線尋寶”的小組活動。首先,教師在教室里預(yù)先張貼一些蘊含平行線條件的幾何圖形,如“同位角相等”“內(nèi)錯角相等”等。接著,學(xué)生分組進行“尋寶”,每組需要在教室里找出所有的圖形,并總結(jié)出其中隱含的平行線條件。在尋寶過程中,學(xué)生們可以相互討論、驗證自己的猜想,親身感受平行線條件的多樣性。在這個過程中,大家都能受到幾何文化的熏陶,潛移默化地領(lǐng)會其中的嚴謹邏輯。
(四)在習(xí)題練習(xí)設(shè)計方面
習(xí)題練習(xí)是幫助學(xué)生夯實知識、發(fā)展能力的重要環(huán)節(jié),因此,我們在設(shè)計習(xí)題時,也要巧妙滲透數(shù)學(xué)文化元素。以“整式的乘除”為例,在設(shè)計乘法公式練習(xí)題時,我們可以植入一些文化故事情節(jié)。比如,“古代數(shù)學(xué)家劉徽因缺乏乘法公式而十分苦惱,你能否根據(jù)a(b+c)的展開式,幫助他總結(jié)出一個乘法公式?”這樣的情境將激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)動力。學(xué)生在解答過程中,不僅能鞏固乘法分配律的概念,還能感受古人用幾何智慧解決代數(shù)問題的巧妙思路。除了情境化問題,我們還可以設(shè)計一些發(fā)散性、探究性的練習(xí)題,讓學(xué)生在動手實踐中感受數(shù)學(xué)文化的魅力。17世紀(jì)法國數(shù)學(xué)家帕斯卡在研究概率論時,提出了著名的“帕斯卡三角形”,這個神奇的數(shù)字金字塔不僅在代數(shù)學(xué)中有重要應(yīng)用,在中國古代也有類似的成果,如《楊輝三角》。我們可以布置這樣一個小探究:“在‘帕斯卡三角形’中,每個數(shù)字都是它上方兩個數(shù)字之和,你能找到這個三角形與二項式定理之間的聯(lián)系嗎?不妨用(a+b)的不同次方展開式來驗證你的發(fā)現(xiàn)?!蓖ㄟ^這樣的探究,學(xué)生不僅能加深對二項式定理的理解,還能感受到這一數(shù)學(xué)規(guī)律在不同文化中的體現(xiàn),領(lǐng)會數(shù)學(xué)的普遍性和永恒性。
在習(xí)題設(shè)計時,我們還要注重與實際生活的聯(lián)系,讓學(xué)生感受數(shù)學(xué)文化的應(yīng)用價值。比如,在學(xué)習(xí)“一次函數(shù)”時,我們可以設(shè)計這樣一道應(yīng)用題:“在古代,人們通過觀測日晷的影子長度來計時。如果影子長度y與時間x呈線性關(guān)系,即y=ax+b(a、b為常數(shù)),那么當(dāng)影子長度從2尺增加到3尺時,時間過去了多久?請用一次函數(shù)的知識解答,并談?wù)勀銓湃酥腔鄣母形??!边@樣的習(xí)題不僅考查了學(xué)生運用一次函數(shù)解決實際問題的能力,更能讓他們體會到數(shù)學(xué)在古代天文歷法中的重要作用,堅定文化自信。
(五)在學(xué)情評價反饋方面
在數(shù)學(xué)文化課程中,我們需要考查學(xué)生的數(shù)學(xué)文化意識和相關(guān)能力素養(yǎng)。在評價內(nèi)容上,我們要超越單純的考試成績,將數(shù)學(xué)文化的要素體現(xiàn)在評價指標(biāo)中。比如,在評價“圖形的相似”這一內(nèi)容時,除了考查學(xué)生的計算能力,我們還可以設(shè)置這樣一道開放性題目:“在我國古代建筑中,常用斗拱來支撐屋檐,斗拱的結(jié)構(gòu)一般由兩個或多個相似的直角三角形組成。請以此為例,談?wù)勏嗨迫切卧诠糯ㄖ械膽?yīng)用,并分析其中蘊含的數(shù)學(xué)原理?!蓖ㄟ^這樣的問題,我們可以考查學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解深度,以及將數(shù)學(xué)知識與傳統(tǒng)文化相結(jié)合的能力。對學(xué)生的答案,教師要給予積極的評價和反饋,鼓勵他們從多元視角解讀數(shù)學(xué),感受數(shù)學(xué)的文化魅力。
在評價形式上,我們要突破傳統(tǒng)的筆試模式,充分利用多元化的評價手段。比如,在學(xué)習(xí)“勾股定理”后,我們可以開展一次“勾股文化調(diào)研”活動,學(xué)生們可以走進博物館、探訪古建筑,也可以查閱史料、采訪專家,總結(jié)古人運用勾股定理的智慧結(jié)晶。教師可以組織一次“勾股文化成果展”,讓學(xué)生們以PPT演示、實物模型、創(chuàng)意短劇等形式呈現(xiàn)調(diào)研成果。在現(xiàn)場,教師和學(xué)生可以共同參與點評,肯定每個小組的特色亮點,并指出有待完善之處,這樣的評價不僅能考查學(xué)生的知識運用能力,更能培養(yǎng)他們的人文情懷和合作精神。
在反饋環(huán)節(jié),我們要突出學(xué)生的主體地位,真誠地傾聽每一個學(xué)生的聲音,哪怕學(xué)生的觀點有偏頗或錯誤之處,我們也要以包容的心態(tài)去引導(dǎo)、啟發(fā),而非簡單地否定。比如,學(xué)生在分析“天元術(shù)”與“符號代數(shù)”的異同時,如果片面地認為中國古代數(shù)學(xué)落后于西方,教師就要善意地指出:“‘天元術(shù)’蘊含著豐富的幾何思想,體現(xiàn)了中國數(shù)學(xué)的圖形特色,而‘符號代數(shù)’更多地使用字母符號,反映了西方數(shù)學(xué)的邏輯特點。這是中西方數(shù)學(xué)的不同發(fā)展路徑,并無優(yōu)劣之分?!蓖ㄟ^這樣的反饋,學(xué)生能從更寬廣的視野認識數(shù)學(xué)文化的多樣性,學(xué)會以理性、包容的態(tài)度看待不同的數(shù)學(xué)傳統(tǒng)。
四、 結(jié)論
總之,在數(shù)學(xué)教育與文化融合的過程中,我們要用心揣摩每一個知識點背后的文化內(nèi)涵,讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)的魅力和智慧。同時,我們要在教學(xué)中適時引入文化元素,讓學(xué)生明白數(shù)學(xué)不是孤立存在的,而是與我們的生活、歷史和文明緊密相連。數(shù)學(xué)教育是一項任重道遠的事業(yè),需要教師以永不懈怠的精神和創(chuàng)新進取的勇氣去耕耘,以數(shù)學(xué)的嚴謹和文化的靈性,為每一個學(xué)生打開一扇通往智慧的大門。
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