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      首頁 > 教育論文 > > 將數學歷史引入數學課堂教學的具體做法
      將數學歷史引入數學課堂教學的具體做法
      >2024-05-30 09:00:00



      我國中醫院校在本科教育、碩士研究生教育、博士研究生教育中往往要求學生學習一些數學課程,是把數學的學習作為一門必修課。然而數學本身的學科性質使其表現出枯燥、抽象、晦澀難懂等特性,使得大部分學生對數學不感興趣,甚至覺得學起來困難。德國數學家、哲學家戈特弗里德·威廉·萊布尼茨曾說過“通過歷史范疇,可以促進數學發現的藝術,揭示數學發現的方法”。由此可見,在數學授課過程中,如果將數學思想史貫穿于學習數學的過程中,可以架起一座溝通的橋梁,讓學生們身臨其境地感受數學理論的演化過程,了解數學家的研究方法和在研究中所遇到的問題,幫助學生們更好地理解數學學科的本質,讓數學學習變得生動、形象。
      1742年,德國數學家海爾布羅納出版了《世界數學史》,1758年法國數學家蒙蒂克拉出版了《數學史》,這標志著數學史開始成為一個獨立研究的領域。一直以來,許多數學家、歷史學家、教育家都在研究將數學史融入數學教育中能否改善數學教育的現狀。直到1972年,在英國Exter召開的第二屆國際數學教育大會上成立了數學史與數學教學關系國際研究小組(InternationalStudyGroupontheRelationsbetweenHis-toryandPedagogyofmathematics,簡稱HPM),4年后,在德國Karlsruhe召開的第三屆國際數學教育大會上,該小組正式隸屬于國際數學教育委員會。這標志著數學史與數學教育關系研究開始成為一個獨立研究的學術領域。

      1將數學史融入數學課堂教學中的意義

      數學是一門具有悠久歷史的學科,與其他科學相比較,數學中的概念和方法更具有積累性和延續性,因此我們無法割裂數學與數學史之間的聯系。事實上,數學發展的實際過程與我們今天在書本上所學習的內容有很多不一致的情況。在大學里所學習的高等數學中的大部分內容是17、18世紀的數學知識,經過了反復的編寫與取舍,完善了科學性與教育性的結合,然而,這樣就必然導致舍棄了許多概念與方法在形成過程中的背景與演化歷程,最終使得在學生們眼中覺得數學晦澀難懂、枯燥無味。數學課程也應該適當的反映出數學的歷史、發展趨勢以及在各個方面的應用,讓學生們能夠認識到數學科學的思想體系,了解到數學的美和數學家們的創新精神。
      將數學史融入到數學課堂教學中,已經是國際數學教育界的一個普遍研究的方向。著名數學家克萊因曾經指出:“歷史可以在教學中扮演重要的角色”。我國數學史家、臺灣師大數學系教授洪萬先生總結了數學史在三個方面的作用:“數學故事,對學生人格成長具有啟發作用;在歷史的脈絡中比較數學家所提供的不同方法,可以拓寬學生的視野,培養全方位的認知能力與思考彈性;從歷史的角度注入數學知識活動的文化意義,可以在數學教育過程中實踐多元化文化關懷 的理想”。

      2將數學史融入數學課堂教學的具體做法

      2.1介紹概念形成的實際背景

      數學是一門源于實踐,與人類的生活生產,社會的發展進步息息相關的學科。歷史往往能夠揭示出數學概念形成的現實問題,從而使學生們感受到數學概念發展的過程。大學數學中的新概念往往是學生學習理解的難點,如果能夠在講述概念之前,介紹其形成的實際背景,講清楚來龍去脈,可以激發學生學習興趣,幫助學生理解概念的實際意義。
      例如,導數是微積分學中的一個重要基礎性概念,此概念的提出是法國數學家費馬在研究曲線上一點處的切線問題以及英國數學家、物理學家牛頓在研究物體運動過程中的瞬時速度問題的過程中歸納總結出的一個具有實際意義的數學概念。

      2.2告知數學發展的實際過程中曾出現的障礙

      從高中接觸到的有限數學一下跨越到大學中所學的無限概念,常常使得很多學生很難適應,這也正是大學數學中的一大難點。課本中的一小段概念、一個性質、一個定理,實際上也并不是數學家們一下便得到的,這也經歷了艱苦的探索,數學家們在探索的漫長道路上也曾遇到困難和障礙。讓學生們了解到這一點,有助于他們理解學習中的困難,養成不氣餒、勇于面對挑戰的學習態度。在數學發展史上,常常有數學家在對某一問題提出觀點之后引來熱議甚至是爭論,從而引發出更多問題的提出,引起更廣泛的討論,直到問題徹底解決,成熟的理論誕生為止。這一過程往往是十分漫長的,有些經歷了幾十年、幾百年,有些甚至為真理貢獻出生命。
      在現如今我們最容易理解的數上,數學家們花了幾千年才有如今完整的數的系統,光是看似簡單的正數到負數的演化,數學家前后花了兩千余年才得到負數的概念并最終被人們所接受。無理數的第一個發現者希帕索斯是畢達哥拉斯的得意門生,畢達哥拉斯是公元前五世紀古希臘的著名數學家、哲學家,其創立的畢達哥拉斯學派認為數是最崇高最神秘的,其學派的數學 信 仰是“一切數均可以表示成整數或整數之比”,但是希帕索斯發現,邊長為1的正方形對角線卻不能用整數之比表示,發現了令人震驚的無限不循環小數,這令畢達哥拉斯學派感到恐慌,甚至有傳言說希帕索斯最終被畢達哥拉斯判決扔進海里淹死。
      函數概念的形成和發展一樣也經歷了漫長的時期,從最初由動點的軌跡問題解決與函數思想的萌芽,到14世紀開普勒和伽利略將其應用到天體運行方面進行研究,并從而發現了行星運動三大定律,再到17世紀笛卡爾在幾何學中給出了點的坐標,從而使用代數式表示函數關系,前后也經歷了幾百年、幾代數學家們的辛勤勞動。

      2.3了解數學家的成才史增強克服困難的勇氣

      數學家中有很多一生經歷了許多苦難,但仍然不放棄對數學的探索和追求,他們給后人留下的不僅僅是對數學發展所作的突出貢獻,他們的人格魅力也同樣激勵和影響著后人,他們克服困難的、在科學的道路上披荊斬棘的經歷對于增強學生克服困難的勇氣與決心有著非常重要的作用。納什是一位具有傳奇人生的數學天才,其小時候性格孤僻,著迷于做各種實驗,使得他拙于社交,常常成為人們嘲弄和取笑的對象。納什在卡內基理工學院學習的時候,一位教授曾將納什稱為“高斯第二”來形容他的數學才能。
      1948年,納什從該校數學系畢業來到普林斯頓大學攻讀博士學位。然而,在納什30歲那年,他的腦子出現了可怕的問題,經醫生診斷,納什得了妄想型精神分裂癥,其后他的病情反反復復,在生命的后來幾十年里,他在藥物、孤獨中頑強地與病魔做斗爭,即使在最艱難的時候,他仍不放棄對數學的研究與熱愛,碩果累累,并最終于1994年獲得了諾貝爾經濟學獎。其傳奇的人生經歷被排成電影《美麗心靈》,該影片還榮獲了奧斯卡獎。

      3應注意的問題

      3.1注意主次關系,切勿喧賓奪主

      數學史的引入,是為了更好的配合大學數學的教學,得到更好的教學效果,切勿本末倒置,影響了正常的教學進程??梢砸龑в信d趣的學生利用課余時間閱讀相關材料,推薦好書,開拓他們的視野,培養他們的閱讀習慣,使其能夠受益終生。

      3.2精心設計,讓學生覺得簡單易懂

      “授之以魚不如授之以漁”,這是作為教師的我們在教學中一直遵循的真理。大學數學教學應避免高中的填鴨式教學和題海戰術,學生們沒有了高考的壓力,應該更多的了解數學解題方法的形成過程而不是單單死記硬背解題方法,這不僅能提高他們對數學學習的興趣,還可以激發他們客服學習困難的信心和探索解決問題的求知欲。教師怎樣才能恰到好處地利用前人的思想方法啟發學生思考問題,使學生能夠更直觀的接受所學問題,這是需要教師課下花費大量時間和經歷所研究的問題。

      4總結與展望

      將數學史融入數學教學中,根據教學內容和學生的認知水平選擇合適的數學史內容,能夠幫助學生在學習和研究數學的過程中體會到數學是" 從哪里來、為誰所用" 的數學認識,采用靈活多變的教學方式也能全面提高數學課程的參與度,從而提高教學質量。教師在授課過程中充分利用數學史的價值,把數學知識形成過程中的思想內涵挖掘出來,呈現在學生面前,潛移默化的影響他們對數學學習的興趣,同時幫助他們樹立起克服困難的勇氣與信心,其價值是顯而易見的,這對于他們的成長和成才同樣具有長遠的意義。

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