数学文化主要指数学学科的思想、语言、方法、精神、观点及其形成与发展,同时,还包含了数学对于人类生活、社会发展、科学技术中具备的意义与贡献,以及和数学有关联的人文活动。因此,数学教学需落实于“培养人”,并落实在促进人的全方位发展。从数学文化的角度来说,数学需与数学的历史、发展趋势和应用、数学自身的社会发展以及社会需要之间的互相作用、数学的美学价值、思想体系、创新精神等相适应。高中数学的课堂教学,不仅有利于学生充分了解数学知识在人类文明不断发展中的作用,而且还能培养学生自身的数学素养以及文化素养,以促使学生逐渐形成良好的数学观。
一、高中数学教学中融入数学文化的意义
(一)有助于增强学生数学学科核心素养
高中数学课程的主要目标之一,便是培养学生的数学学科核心素养,这在新课标中得到了有效明确。而所谓的数学学科核心素养,不仅包括数学能力、数学思维,还包括同数学有关的情感、态度、价值观等,是数学文化对学生影响的体现。换句话说,数学文化对学生数学学科核心素养的高低起到了决定性作用。在传统教学模式下,数学文化是被忽略的一部分,高中数学教学重在传授学生数学解题技巧以及解题思路,甚至常常以填鸭式教学和题海战术为主。学生只是单纯地学习数学,并不知道为何而学,也不知道学了有何作用,数学一度被认为是和生活脱节的教学科目。新课改实施以来,学生素质教育成为重点,数学文化先是以“调味品”的身份进入到高中数学教学中,提升了高中数学教学的趣味性,接着便逐渐成为数学教学的重点内容,在改善学生数学学习行为、优化学生数学学习态度、激发学生数学学习兴趣等方面发挥了重要作用。
(二)有助于激发学生务实精神和探索精神
新课改大环境下,课堂教学不再重点关注对学生应试能力的增进,更强调对学生学习素质的培养,其中就包括学习精神。高中数学的学习精神主要为务实精神和探索精神,这两种精神都是历代数学家不可或缺的珍贵品质,也是数学这一学科得以流传至今的重要基础。数学是理性的,而研究数学的人或本来就务实而乐于探索,或因研究数学而变得务实且乐于探索。总之,数学总是离不开务实精神和探索精神,但倘若机械地作答数学题,并不能达到培养务实精神和探索精神的目的,只有通过传播数学文化的手段,才可将务实精神和探索精神激发出来,帮助学生全面成长,从而为国家培养出优秀的、务实的、勇于探索的接班人。
二、数学文化在高中数学教学中的渗透策略
(一)立体几何教学中数学文化的渗透
数学文化与高中数学教学活动的结合必须要找准突破口。挖掘感性元素,搜集理性素材,以适当的载体承载数学教学活动,才能进一步加快数学教学与数学文化的融合。以苏教版高一数学必修下册“立体几何”的教学为例,教师可以把古今的立体几何趣论,渗透在立体几何的教学中。
例如西汉丞相张苍曾参予整理了《九章算术》一书,在第四章“少广”中提及一种测量体积的巧妙方法。即在测量的模型中放入谷穗和稻米,将测量物的体积代换成谷穗和稻米的体积。此外,我国2018年的高考数学题中,也编写了一道涉及到日晷的应用题。在这道题目中,详细介绍了日晷的渊源。学生可以了解到古代测量时间的工具,以及这种工具的运行原理。学生不难发现,日晷桥面利用阳光的照射,将晷针、影子结合在一起,通过勾股定理的方式计算时间。当学生了解到这些数学文化知识的时候,不仅能活跃大脑,对关联到的几何知识深入思考,也能深入了解文化元素,产生浓厚的探究兴趣。
(二)函数教学中数学文化的渗透
用数学文化去带动高中数学教学,可以将复杂的函数知识转化为富有人文思想的数学故事,吸引学生不断思考。
比如,高一数学“函数”,在现代科学中起到了举足轻重的地位。大多数学生都知道函数是高中数学的学习重点,但鲜少有人了解其中蕴含的文化价值。首先,函数一词最早涉及到清朝时期,由清代数学家李善兰以及英国数学家AlexanderWylie共同提出这个概念。后来经过世界各个国家、各个时期的无数数学家的深度研究,逐渐完善了函数课程,成为了高中数学教育的重要组成。在探究与函数相关的数学故事的过程中,要积极呈现数学家的人文情感,如著名的“心形函数”,其记录了大数学家笛卡尔与瑞典公主克里斯汀之间的爱情故事,在枯燥的函数图像背后,是笛卡尔对心上人的思念。借由学习函数表达式、绘制函数图像、分享函数知识的有机过程的干预,学生可以以人文情感去审视数学课程,以更为感性的方式进行数学学习。挖掘数学文化,可有效消除学生对数学教学所产生的抵触情绪。与此同时,教师也要让学生了解到,函数其实是从物理学上发展而来。比如在学习抛物线、落体等运动学的知识时,常常会应用到二次函数来绘制运动图像。由此,教师可以利用函数课程作为渗透数学文化的途径,实现数学与物理的跨学科结合,让学生能感受数学学科中深厚的文化魅力,促进学生文化素质的不断提升。
(三)概率教学中数学文化的渗透
现代高中数学课程是在数学思想与数学文化的同步支撑下建立起来的,教师要尝试帮助学生溯源,以数学文化为载体,探究数学知识的发展历史,从不同的角度吸引学生的注意力。感知数学知识,深度挖掘可用的数学资源与数学教材,才能更好地推进数学教学活动。
在高一数学必修第二册有关“概率”的知识点教学时,教师应当让学生了解到,这一内容与学生日常生活的内在联系。例如在2017年的新课程标准的理科试卷中,曾经将太极图作为考试内容。要求学生在图中任选一点,求出该点为白色的概率。学生想要得出这个答案,可以从多个角度进行分析。如图形的对称、圆形的面积公式,再结合概率的定义,得出正确的结论。传统文化中所包含的部分数学知识反映了古人对于概率的独特认识,教师也可尝试通过编制试题的方式吸引学生进行思考,将传统的太极、“卜卦”等素材带入到课程当中,以概率探秘传统文化。教师教学时,可以大量引入生活中的关于概率的案例。比如彩票号码中奖、齐达内在世界杯赛场上因为吃红牌被罚下场、打篮球时篮板破碎,用概率的知识进行分析。齐达内为什么一定要下场?彩票号码第一个一定会是10吗?扣篮的时候,篮板会不会破裂?再比如,教师也可以利用我国传统文化的成语,作为学生学习随机事件的思考案例,以此类推,借助概率教学和生活导入,作为数学文化的教学途径,引导学生用理性的思维来重新观察世界,从中了解事物发展的规律,可以培养学生的探究精神,活跃学生的逻辑思维。
三、结语
综上所述,数学知识与数学文化是相互影响、相辅相成的,有数学就必有数学文化。因此,在高中数学的课堂教学中,教师需立足于数学文化开展数学教学,依据教材内容收集有关的数学文化知识,丰富高中数学课堂,将数学知识的发展和变化过程展现出来,激发学生的兴趣,以促使学生对数学知识感到亲切的同时,实现高效学习。
参考文献:
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