從世界范圍看,人們對數學史研究的興趣越來越濃,這涉及課程、教材與實際的課堂教學。
本研究限定在 “教材”維度。此處的 “教材”是一個狹義的術語,主要指傳統意義上教學用的“教科書”,而暫不論及其他教學輔助材料。從課程、教材與教學的關系看,在教材中恰當呈現數學史內容,是解決長期以來HPM(數學史與數學教學關系國際研究小組)教學 “無米之炊”和“高評價、低利用”等問題的關鍵。
一、研究緣起
20世紀末,教材中的數學史就已引起世界各國數學教育界的關注。如:1998年在法國馬塞舉行的國際數學教育大會 (ICMI)“數學教育中的數學史”,其中就有對教材中數學史的專題關注;2010年,在維也納召開的第6屆暑期會議 (ESU-6) “數學教育中的數學史與認識論”,主要議題之一是 “學校教材中的數學史”,以法國、意大利等多個國家教材中使用數學史的情況為基礎開展討論。這些研究與討論相對較為粗略、淺表,雖對我們具有一定的啟發意義,但缺乏相關理論分析,對我國新課程的適應性需進行深入研究與思考。
近年來,國內學者也對教材中的數學史進行了研究。主要包括兩類:一類是對教材中的數學史進行量與類的統計與分析;另一類是對數學史融入教材的某一方面,如方式、原則等進行分析、探討。這些研究對我們系統研究教材中的數學史具有借鑒意義。
HPM教學開啟了多元教學方法之門,是認識數學不同領域之間以及數學和其他學科之間聯系的極佳手段,這在當今的數學教育改革中受到高度重視。然而,如何使HPM教學走進常態課堂?教材是課程內容的重要載體,也是教師教學的主要依據, “講歷史,講思想,講文化”是教材編寫的指導思想之一[1],因此研究數學教材中的數學史具有重要意義。
二、研究問題與方法
國內外針對已有教材數學史使用情況的相關研究,雖發現存在內容與方式單一等問題,并給出了相應的改進措施與建議,但缺乏對教材未來建設的系統性理論思考和實踐研究。針對新課程改革,我們需進一步搞清:數學史如何進入教材才能適應、體現并實現數學課程目標?教材中的數學史,是否將歷史上科學領域的數學學習過程與學校教育過程中個人的學習過程聯系起來了?這涉及教材中數學史的目標與價值取向、內容選取及其原則、呈現方式以及質量標準等。
為了考察與我國新課程改革的適應性,我們還需結合教學實踐,進行理論的思辨與分析。
三、研究結果與分析
(一)融數學史于教材的目標
博耶等人基于數學歷史認識論,將數學史作為促進數學的元認知和關于數學及其學習的元知識,從 “數學內部問題”和 “數學的元知識”兩個維度分析教材中數學史的目標[2].但這一目標定位存在一定的局限性,并不十分契合我國數學教育界對教材中數學史目標的認識、理解與期望。誠如李文林先生所言,數學教育中的數學史,不僅是 “為數學而歷史”,還是 “為教育而歷史”[3],教材中數學史的目標也不外如此。我們將數學教材中融入數學史的目標,梳理、細化為表1所示指標。
從數學自身來看,教材中的數學史揭示了教學內容作為數學科學的一部分,其產生背景、歷史發展過程以及與文化、社會等的聯系,也為比較、審視數學的多種形式以及古今方法的不同等提供了機會。六個維度從宏觀到微觀,從數學自身、內部問題到與其他學科的外部聯系,成為審視數學自身發展與內、外部問題的重要工具與目標。從數學教學來看,將數學家描述成富有活力和創造力的人,生動展現數學發現的故事,既能作為趣味活動,激發學生學習興趣,又能使數學課程人性化;以再創造等方式,讓學生重走數學知識、思想方法的發現之路,既能讓他們體驗數學發展的艱難曲折、生動有趣,又能進一步體悟數學不是 “一套處理問題的規則或算法”,而是“以前普通常識活動的精簡合理的形式”和 “作為活動的數學發現的過程”,修正師生數學觀念[4];歷史上數學的發展始終與其他學科的發展聯系在一起,這一事實將數學與其他學科,以及通常的歷史與文化環境聯系起來,引導教師進行多元文化教學設計,發展學生對數學與各學科間聯系的理解。
(二)融數學史于教材的價值取向
1.價值取向教學的需求決定了教材中數學史的價值取向。
Fauvel總結了將數學史融入數學教學的15條理由;Tzanakis和Arcavi從數學學習、數學和數學活動的本質、教師的背景知識、數學情感和作為文化活動五個方面闡述數學史的價值;Gulikers和Blom從概念視角、文化視角和動機視角三個方面給出了數學史的價值;Jankvist則建立了 “工具”與 “目標”二維分類框架。
對上述研究的具體描述進行分析,我們認為,教材中數學史的主要價值包括:利用概念、思想方法等的發生、發展過程,順應學生認知需要的 “發生”價值;引導學生數學發現的 “探究”價值及多元 “文化”價值。
2.目標、價值取向與數學課程目標的關系我國高中數學課程標準明確指出,課程目標包括知識與技能,過程與方法,情感、態度與價值觀的 “三維教學目標”.而融數學史于數學教材的目標與價值取向,契合了課程目標要求,我們將其關系整理如圖1所示。