在历史的天空下

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  [摘 要] 数学史展现了数学知识漫长的研究过程,反映了人们在面对数学问题时所体现出的进取意志、缜密推理和完美追求,也让学生感受到数学家们在孜孜求解中的坚韧和痴迷. 在数学课堂教学中适机地进行数学史的渗透,可以向学生展示数学的独特魅力,激发学生对于数学学科的持久热爱,引发他们对于数学知识内容的深入思考. 让学生在历史的天空下,获得对于数学学习更多的启迪、牵引和鼓舞!
  [关键词] 数学史;初中数学;数学文化
  数学课堂上的学习活动中,学生所吸纳的是对探索后既得结论的直接学习,而大幅度弱化了对于数学探索中的经历和过程,这样在提升课堂知识容量的同时,也使得数学学习丧失了其原始的、火热的知识形成部分,变得机械、枯燥. 在数学课堂教学中适机地进行数学史的渗透,可以向学生展示数学的独特魅力,激发学生对于数学学科的持久热爱,引发他们对于数学知识内容的深入思考.
  讲一个故事,在情节发展中汲取精神力量
  故事是学生喜闻乐见的表达形式. 用故事在进行数学史的渗透,可以营造出良好的教学氛围,有效地吸引学生的注意力,拉近数学史与学生之间的时空距离和心理距离. 虽然说数学史不等同于数学故事,但是教师可以进行适当的加工和润色,将数学发展史中的一些奇闻轶事绘声绘色地讲给学生听,在故事背景中引出即将学习的数学概念,在情节变化的铺设中逐步呈现将要解决的数学问题,激发起学生的学习兴趣和探究动机;同时,生动的故事情节也让故事中数学人物的形象更加鲜明、更富有魅力,让学生从中汲取数学家的精神力量,对于学生的人格成长具有潜移默化的积极作用.
  如在引入“无理数”这一概念时,教师以故事的形式展开新课:
  师:在古代希腊有一个“毕达哥拉斯学派”,这个学派认为“万物皆数”,即“宇宙间的一切现象都可以归结为整数或整数之比”. 对于2500多年前古人这一认识,你有什么想法?
  生:分数呢?
  生:还有π呢!
  生:对了,他们应该还不知道小数吧!
  师:注意他们的“整数之比”,其实他们的教义里已经包含了有限小数和无限循环小数,所以其实他们没有发现的是什么数?
  生:无理数.
  师:是的. 科学总是在不断发展的,这个学派中有一个叫希伯索斯的人发现了“边长为1的正方形的对角线长不能用整数或整数之比来表示”,这个发现对于该学派来说是致命的,引起了信徒们的恐慌,因此被投进了大海.
  生:(一片惋惜声)
  师:但是,真理是不可战胜的,希伯索斯的发现促进了数学的发展,这就是现在我们即将学习的无理数……
  通过这样一个故事,学生了解了无理数产生的曲折过程,拉近了这一知识与学生之间的心理距离,是“真正积淀下来的数学知识”,推动了学生后继学习的高效进行.
  学一种方法,在策略对比中拓宽思维路径
  “方法是最主要和最基本的东西. ”(巴普洛夫语)教给学生科学、合理和多样的方法是数学教学的重要组成部分. 在数学史上,有许多经典的数学问题中展现了林林总总令人拍案叫绝的数学解法,其中蕴含的思维独特、巧妙之处值得引领学生细细揣度. 受到心理年龄发展阶段的制约,有很多学生往往满足于既有的答案,认为自己的方法是最正确的、是最高明的,而不愿意去面对更好、更多的方法,从而扼杀了拓展思维路径的良好契机. 通过数学史的渗透,可以帮助学生跳出这种思维自负的桎梏,从历史发展的眼光来审视数学方法的多样化和最优化,在策略对比中体会各种方法的内在本质,形成灵活多变的方法思维风格.
  如在教学中教师发现很多学生在证明时缺乏严谨性,对于反例的重要意义认识不足,因此教师通过数学史上的一个案例对学生进行方法上的渗透:
  师:你们知道费马和“费马数”吗?
  生:(摇头)
  师:很多年以来,人们都试图找到一个较为理想的质数表达式. 在1640年,法国数学家费马提出:一切形如22n 1(n为正整数)的数都是质数,这就叫做“费马数”.
  生:当n=1时,结果是质数.
  生:当n=2,3时,结果都是质数.
  师:于是我们就可以认定,“费马数”是正确的吗?
  生:只验证了3个,不行!
  师:后来,在一次国际数学大会上,英国数学家科尔写下一道算式:22n 1(n=7时)=147573952589676412927=193707721×761838257287,赢得了全场热烈的掌声. 你们知道这是为什么吗?
  生:他用一个反例证明了“费马数”是错误的.
  这样一个数学史上的片段,让学生体会到反例在证明中的重要意义,比单一的说教更深入学生内心,帮助学生逐步形成严谨的证明态度.
  朔一则起源,在时空穿梭中提升意志品质
  通过在数学课堂上进行数学史的渗透,引导学生追朔某一数学认知的起源,去感受它发生的前提、概括的经过以及发展的方向,在知识探索过程中再现、重演,体会其中的底蕴. 每一个数学认知内容,都经历了从无到有、由简到繁的变迁过程,在不断地完善和发展中,凝聚了数学家们无数的智慧和心血. 在对某一数学认知的征服过程中,数学先贤们所展现出对真理的坚持、对求知的渴望以及对真相的执着,无一不对学生的意志品质产生积极的影响. 让他们在内化知识、形成能力的过程中,将这些意志品质镌刻到内心深处. 而这些良好的意志品质正是构成学生数学水平持续性发展的核心.
  如在组织学生进行“蜂房中的数学”探究实践活动时,有学生提出疑问:正六边形为什么所耗费的材料会最少?教师从正六边形在数学史上的研究渊源向学生娓娓道来.
  生:这个节约材料的道理是什么?
  师:同学们有这个追根寻底的想法,真好!其实,蜂房里的学问在历史上有许多的大数学家都研究过.   师:(出示:小蜂房、大学问)比如,古希腊的数学家帕普斯在《数学汇编》中就提到蜜蜂凭着本能选择了六边形,因而使用同样材料可以比三角形和正方形具有更大的面积.
  生:我还读过华罗庚写过的一本书,叫《谈谈与蜂房结构有关的数学问题》.
  师:真厉害!这本书对你的启发一定很大!
  师:达尔文也曾说过:“(蜜蜂)巢房的精巧构造十分符合需要,如果一个人看到巢房而不备加赞扬,那他一定是个糊涂虫. ”
  生:(跃跃欲试状)
  通过教师的介绍,学生对于蜂房研究产生了浓厚的兴趣,他们不但到网络上查找资料,借阅相关书籍,更悄悄地爬上校园角落里的一棵老树去观察蜂窝. 这种科学探索的意志品质会让他们受益终身.
  做一道名题,在思维碰撞中感悟智慧光芒
  数学的悠久文化渊源在历史数学名题得以具体、生动地展现,这些历史名题仿佛一颗颗璀璨的珍珠,串联在历史长河之中,是人类文化瑰宝的重要组成内容. 它们代代流传,在不断地提炼和琢磨中承载着数学史中最回韵悠长的一部分. 在初中数学课堂教学中,鼓励和引导学生运用所学知识展开对历史名题的探索和研究,不但很容易唤起学生的学习兴趣,丰富他们的数学文化知识;并在与对历史名题进行自主探索、合作学习的过程中,与数学名家展开对话,领略他们的灵感、承接他们的启迪,在思维碰撞中感悟数学名题中蕴藏着的智慧光芒.
  如在进行“垂径定理”的教学时,教师通过对历史名题的挖掘,让学生体会古人对于相关问题的思考,加深对于该内容的理解:
  师:现在让我们来感受一下古人的智慧吧!这是一道来自于《九章算术》中的一个问题.
  师:(出示“圆壁埋材”问题)“今有圆材,埋在壁中,不知大小,以锯锯之,深一寸,锯道长一尺,问径几何?”同学们理解它的意思吗?尝试着解答一下.
  生:(独立思考后小组讨论,并完成解答)
  生:这道题可以通过画图来帮助思考.
  生:我觉得古人虽然还没有明确“直径”“弦”以及“弧”等概念,但是他们的研究已经很深入了.
  生:通过解答这道题,我更加理解了四条重要线段间的联系.
  师:那么,我们以这道题为模型,来算一算关于1400年前赵州桥的问题,好吗?(出示问题:赵州桥是圆弧形的,它的跨度为37.4米,拱高7.2米,求桥弧的半径)
  生:(奋笔疾书开始解答……)
  通过数学名题,实现了学生数学模型的巩固和生长,不但彰显了我国古代数学家的卓越智慧,更使得学生在对历史名题的了解和思考之中,为他们提供了后续数学学习活动的持续动力.
  数学史展现了数学知识漫长的研究过程,反映了人们在面对数学问题时所体现出的进取意志、缜密推理和完美追求,也让学生感受到数学家们在孜孜求解中的坚韧和痴迷. 这些背景知识、故事渊源以及精神力量中所蕴含的,对学生所造成的积极影响比单纯的数学结论更加深入和持久. 在进行数学史的渗透中,教师要结合初中生的心理年龄特点,对数学史材料进行适当的再加工,使其自然、协调地贴近学生实情,融合教学主题,而不显得生硬和突兀,让学生在历史的天空下,获得对于数学学习更多的启迪、牵引和鼓舞!
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