高等數學作為一門重要的基礎課和工具課,其學科的基礎性與應用的廣泛性不僅使數學成為學習其它課程的基礎和工具,而且也使數學成為提高學生綜合素質極好的載體。數學史是研究數學概念、數學方法和數學思想的起源與發展,以及其與社會經濟和文化生活聯系的一門學科。將數學史靈活地滲透到職業院校的高等數學教學之中,不但能有效的激發學生學習數學的興趣、提1思維能力具有重要作用。
一、數學史教育在職業院校數學教學中的作用
(一)數學史教育有利于培養學生學習數學的興趣、激發學習數學的動機愛因斯坦曾經說過;“興趣是最好的老師”.就是說一個人一旦對某事物產生了強烈的興趣,就會主動去求知、去探索、去實踐,并在求知、探索和實踐的過程中產生愉快的情緒和體驗。數學史中有很多能夠培養學生學習興趣的內容。例如歷史上著名的“哥德巴赫猜想”、“哥尼斯堡七橋問題”等等,它們往往有生動的文化背景,容易引起學生的學習興趣。著名數學家的生平軼事是很好的勵志教材,18世紀數學領域的靈魂人物歐拉,在三十多歲右眼失明,晚年左眼視力極差直至完全失明的情況下,仍以驚人的毅力繼續開展研究工作,采用口述的方式為人類留下400多篇數學論文[5].數學游戲也可以作為課外活動或研究性學習的內容,培養學生的學習興趣和動手能力。
(二)數學史有利于幫助學生體會數學創造的過程、培養學生的創新能力學生使用的數學教材一般都是經過反復推敲,按照一定的邏輯順序,從定義、定理、公式出發,組織內容精心編寫的,缺乏自然的思維方式,對數學知識內涵,以及相應知識的創造過程介紹極少,是靜態、冰冷、美麗的數學。而現實中數學概念的形成、定理發明的過程是鮮活生動、艱辛卓絕的探索和思考。數學史上著名的“無理數產生”、“無窮小的研究”和“公理體系的創立”成功地化解三次數學危機,體現了數學是一門源于現實、不斷創新和自我完善的學科。再如古希臘數學家歐幾里得的《幾何原本》給出了幾百個公理、命題、定理,它只告訴后人結論是什么、怎樣去證明,卻沒有告訴人們定理是如何發現的。數學家笛卡兒為此很苦惱,他試圖找到一種發現真理的一般方法,讓普通人也能發現“真理”,由此產生了運用代數方法研究幾何學的新學科,解析幾何的創立,其本身就是創造性數學研究的范例[3].
數學史教學具有重要的德育功能,數學特別是高等數學中蘊涵著豐富的辯證唯物主義思想。數學的發展是由生產力的發展和社會的進步所決定的,同時還是數學內部矛盾運動的結果。數學是現實世界的空間形式和數量關系的科學,是刻畫自然規律和社會規律的科學語言和有效工具,它源于現實世界,是現實世界客觀能動的反映,但是這種反映是抽象與具體、主觀和客觀的辯證統一。數學史含有大量的愛國主義教育素材,早在公元三世紀中葉魏晉時期的數學家劉徽首創“割圓術”,比西方數學家的相關研究早了整整一千多年。不僅為計算圓周率建立了嚴密的理論和完善的算法,而且“割之彌細,所失彌少,割之又割,以至于不可割,則于圓合體,而無所失矣”,正是現代數學中極限的思想[1].再如從初中畢業生到人民數學家華羅庚的故事,也是一個很好的勵志教育素材。
二、職業院校數學課程教學滲透數學史教育的途徑
國際數學史與數學教學關系的研究團HPM組織(History and Pedagogy of Mathematics),一直致力于數學史和數學教育的結合探索更多理論和實踐方法,但在我國的研究起步較晚,調查研究不多,成功案例較少,數學史具體應用到數學課程教學中大都還停留在理論設想的層面。2004年試用的《普通高中數學課程標準(實驗)》增加了十一個專題的數學史內容,提出讓學生體會數學對人類文明發展的作用,提高學習數學的興趣,加強對數學的理解,感受數學家的嚴謹態度和鍥而不舍的探索精神。職業院校數學史在數學教學中融合滲透問題還是盲區。如何在高等數學課程教學中滲透數學史教育,筆者認為可以嘗試以下幾個方面。
(一)將數學史編寫進數學教材,能較好地實現數學史材料從學術形態向教育形態轉變在教材的適當地方介紹些有關數學家的故事、數學趣聞和數學史料供學生閱讀,使學生了解數學學科的產生與發展源于人類生活和社會發展的需要,認識數學在人類和社會發展歷史中的作用,激發學生學習數學的興趣。例如張圣勤編寫的《高等數學》(機械工業出版社),在每一章節后面附加了數學文化,重點介紹了歷史上著名的十多位數學家;李鳳香主編的《新編經濟應用數學》(大連理工大學出版社),在各單元中編寫了數學史話;康永強主編的《經濟數學基礎與應用》(電子工業出版社),增加了數學文化聚焦;李以瑜編寫的《高等數學》(北京理工大學出版社),每章后面都有“深度探究”、“相關閱讀”和“趣味閱讀”內容等等,其共同點是將數學史融合和滲透到數學教材之中。
(二)課堂教學中進行數學史的滲透采用追蹤歷史起源,揭示思維過程,講述名人軼事等策略,在新的章節開始、重要的數學概念引入等教學過程中,適時進行數學史的滲透,對提高學生學習興趣,促進課程教學是十分有益的。在講授導數在經濟中的應用時,可以介紹將數學引入經濟學的第一人、諾貝爾獎獲得者、著名的經濟學家--保羅·薩繆爾森。他被后人譽為當代凱恩斯主義的集大成者,經濟學界的最后一個通才。是他將數學分析的方法引入經濟學領域,以此幫助經濟困難中上臺的肯尼迪政府制定了著名的“肯尼迪減稅方案”.他運用數理經濟學的方法重新編寫經濟學,發展了數理和動態經濟理論,極大地提高了經濟學科的分析水平和方法水平[2].有人評價說:如果經濟學沒有薩繆爾森,人們就會像牛頓出現之前處理力學那樣,茫然無措,艱辛無比。再如學習概率統計時,可以向學生介紹概率論的起源,對概率論的興趣,本來是由于保險事業的發展而產生,但真正刺激數學家思考概率的一些特殊問題都是來者賭博者的請求,《論賭博中的計算》被認為是最早的概率論論著。
(三)開設數學史選修課或專題講座人類數學發展中的三次危機是很好的講座內容,第一次數學危機導致了無理數的誕生和實數理論的建立;第二次數學危機關于無窮小的研究,為微積分學奠定了堅實的理論基礎;而由羅素悖論引起第三次數學危機,促進了現代數學公理化體系的構建。例如數學與第二次世界大戰也是一個學生很感興趣的話題,根據史料研究,二戰中美蘇戰勝法西斯德國,對數學的運用功不可沒。無論是破譯敵軍情報、估算敵軍力量、制訂作戰計劃,還是在瞬息萬變的戰場上,數學都發揮了不可替代的作用[2].
(四)推薦適合學生閱讀的數學史書籍美國數學教育家John Derbyshire編寫的《代數的歷史-人類對未知量的不舍追求》是一本介紹代數發展歷史的科學普及讀物,作者以輕松詼諧的筆法將代數幾千年來的重大事件和重要歷史人物展現出來。讓讀者從一個側面對整個數學的發展有總體的認識。李學數編寫的《數學和數學家的故事》,作者用深厚的功力和廣博的知識,將枯燥的數學問題深入淺出、趣味盎然地展現在讀者面前,作為數學普及讀物中的佳作,不僅可以使學生了解許多歷史上著名的數學問題,而且還可以了解和認識到數學界的最新發展動態,激發對數學的興趣以及崇尚科學的精神。
數學史與數學教學有機結合,已經成為當今世界數學教育的熱點問題。探索和挖掘高職數學教育中數學史的教育功能,研究在職業院校數學教學中如何有效開展數學史教育,促進職業院校數學課程的教學質量的提高,數學老師任重道遠。
【參考文獻】
[1]張旭。淺談數學史在大學數學教學中的作用[J].讀與寫(教育教學刊),2008(2)。75-76.
[2]張亞平。在經濟數學教學中激發學生學習興趣的若干方法[J].經濟師,2013(8)。235.
[3]嚴虹。面向中學的高師《數學史》課程建設與教學設計案例研究[D].碩士論文,2008.
[4]康永強。經濟數學基礎與應用[M].北京:電子工業出版社,2012.
[5]陳慧玲。淺論數學史教學的教育功能[EB/OL].