《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(實(shí)驗(yàn))在有關(guān)數(shù)學(xué)文化的教學(xué)要求中指出:“通過在高中階段數(shù)學(xué)文化的學(xué)習(xí),學(xué)生將初步了解數(shù)學(xué)科學(xué)與人類社會發(fā)展之間的相互作用,體會數(shù)學(xué)的科學(xué)價值、應(yīng)用價值、人文價值,開闊視野,尋求數(shù)學(xué)進(jìn)步的歷史軌跡,激發(fā)對于數(shù)學(xué)創(chuàng)新原動力的認(rèn)識,受到優(yōu)秀文化的熏陶,體會數(shù)學(xué)的美學(xué)價值,從而提高自身的文化素質(zhì)和創(chuàng)新意識.”正是為了貫徹這一精神,向?qū)W生傳播數(shù)學(xué)文化,人民教育出版社出版的《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書數(shù)學(xué)A版》必修1-5冊,共設(shè)置了24篇“閱讀與思考”材料(另有“探究與發(fā)現(xiàn)”6篇,“信息技術(shù)應(yīng)用”8篇,“實(shí)習(xí)作業(yè)”5個).在教科書中編排“閱讀與思考”材料,是向?qū)W生傳播數(shù)學(xué)文化的主要形式之一.那么,在今后的數(shù)學(xué)新課程教學(xué)過程中,“閱讀與思考”的內(nèi)容是否會受到師生的重視?是否會達(dá)到數(shù)學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)所期望的教學(xué)目標(biāo)呢?教師對教材中編排“閱讀與思考”認(rèn)識不到位,課時不足,教輔資料缺乏,教師的知識積累不夠等都將影響數(shù)學(xué)新課程的教學(xué)實(shí)施.對此,筆者談點(diǎn)認(rèn)識與教學(xué)建議.
1 “閱讀與思考”欄目的教育功能
“閱讀與思考”主要介紹一些與數(shù)學(xué)相關(guān)的數(shù)學(xué)史知識,以及一些數(shù)學(xué)知識的延伸、拓展與應(yīng)用,是教材知識結(jié)構(gòu)的組成部分,與教材內(nèi)容相互補(bǔ)充,融為一體.在教學(xué)中如果能夠深刻挖掘“閱讀與思考”的內(nèi)涵與外延,整體認(rèn)識其所蘊(yùn)涵的教育因素,那么它必將在鞏固學(xué)生知識、發(fā)展能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識等方面發(fā)揮獨(dú)特的作用.
1.1 有利于學(xué)生形成科學(xué)的治學(xué)態(tài)度
數(shù)學(xué)家的成功離不開他們創(chuàng)新精神、科學(xué)方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,他們都是站在巨人的肩膀上,不畏艱辛,追求真理,勇于創(chuàng)新,取得了輝煌的成績.例如《 三角學(xué)與天文學(xué)》中關(guān)于三角學(xué)的起源,介紹了德國數(shù)學(xué)家雷格蒙塔努斯在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上,于1464年完成的5卷本專著《論各種三角形》,為三角學(xué)在平面與球面幾何中的應(yīng)用奠定了牢固基礎(chǔ).后來,哥白尼的學(xué)生雷提庫斯將傳統(tǒng)的弧與弦的關(guān)系改進(jìn)為角的三角函數(shù)關(guān)系,推動了三角學(xué)的發(fā)展;而法國數(shù)學(xué)家韋達(dá)所作的平面三角與球面三角系統(tǒng)化工作,使得三角學(xué)得到進(jìn)一步的發(fā)展.通過《廣告中數(shù)據(jù)的可靠性》學(xué)習(xí),教育學(xué)生要用科學(xué)態(tài)度對待廣告中的數(shù)據(jù),見到廣告中的數(shù)據(jù)時一定要多提幾個問題.《笛卡兒與解析幾何》介紹了笛卡兒與費(fèi)馬兩位數(shù)學(xué)家創(chuàng)立解析幾何的思想過程,這些都將使學(xué)生從中領(lǐng)悟到一些重要思維方式和思想方法,從而使學(xué)生形成科學(xué)的治學(xué)態(tài)度.
1.2 有利于對學(xué)生進(jìn)行愛國主義、辯證唯物主義教育
“閱讀與思考”欄目中有許多可供對學(xué)生進(jìn)行愛國主義教育的素材.例如《 割圓術(shù) 》、《 海倫與秦九韶》、《坐標(biāo)法與機(jī)器證明 》中關(guān)于劉徽、秦九韶、吳文俊的介紹就是極好的愛國主義教育材料.通過學(xué)習(xí),可以激發(fā)學(xué)生的民族自尊心和凝聚力,努力使學(xué)生形成為國家和民族振興而努力學(xué)習(xí)的志向.“閱讀與思考”中的數(shù)學(xué)史,有利于培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義和歷史唯物主義的觀點(diǎn),如《中外歷史上的方程求解》、《歐幾里得(原本)與公理化方法 》等.教學(xué)中,教師不必追求數(shù)學(xué)的形式化敘述,而是通過生動、形象、富有感染力的敘述,運(yùn)用歷史唯物主義和辯證唯物主義觀點(diǎn)進(jìn)行分析,有意識地強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)的文化價值、科學(xué)價值、美學(xué)價值,使學(xué)生受到啟發(fā)和教育.
1.3 有利于學(xué)生鞏固知識、發(fā)展能力
“閱讀與思考”是教學(xué)內(nèi)容的延伸和補(bǔ)充,是一種特殊的信息形式.由于其內(nèi)容鮮明,主題突出,具有人文價值和美學(xué)價值,且極富趣味性,無疑它在拓展學(xué)生視野,增強(qiáng)教材的可讀性,激發(fā)學(xué)生的興趣,鞏固知識,提高學(xué)習(xí)獨(dú)立獲取知識的能力和思維能力、創(chuàng)造能力等方面,都能夠發(fā)揮不可替代的作用.
激發(fā)學(xué)生興趣.必修教材的“閱讀與思考”中共有13個數(shù)學(xué)史料以及生活中的數(shù)學(xué),構(gòu)成了妙趣橫生又富有教育意義的知識載體,學(xué)生從中可以感到數(shù)學(xué)知識所蘊(yùn)含的美妙、生動、令人興奮的一面.例如 《集合中元素的個數(shù)》、《九連環(huán)》、《 一個著名的案例》、《天氣變化的認(rèn)識過程》、《 錯在哪兒》等材料,既能拓寬學(xué)生的知識面,又能激發(fā)其學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性,產(chǎn)生良好的學(xué)習(xí)效果.
鞏固基礎(chǔ)知識.在教學(xué)中可以利用“閱讀與思考”理解教材的重點(diǎn),突破教材的難點(diǎn),達(dá)到增強(qiáng)雙基、鞏固知識的目的.例如,《 錯在哪兒》、《振幅、周期、頻率、相位》、《向量的運(yùn)算(運(yùn)算律)與圖形性質(zhì)》、《斐波那契數(shù)列》、《九連環(huán)》等.同時,也可以借助“閱讀與思考”中許多知識進(jìn)一步完善認(rèn)知結(jié)構(gòu),形成牢固的知識體系.
培養(yǎng)能力.“閱讀與思考”中還蘊(yùn)藏著豐富的數(shù)學(xué)思想和方法,教學(xué)中要實(shí)現(xiàn)從單純傳授知識到注重發(fā)展學(xué)生能力的素質(zhì)教育,把能力的培養(yǎng)有效地融入到“閱讀與思考”的教學(xué)之中,有計(jì)劃地精心設(shè)計(jì)教學(xué)方案和教學(xué)步驟.如《魔術(shù)師的地毯》與《斐波那契數(shù)列》,魔術(shù)師的地毯中的4個數(shù)5,8,13,21就是斐波那契數(shù)列中的一段,那么從該數(shù)列中任意取出其他相鄰的4個數(shù),還能玩上述魔術(shù)嗎?通過分析、類比、探究,就可以發(fā)現(xiàn)斐波那契數(shù)列的一個有趣而重要的性質(zhì):a2n=an-1·an+1+(-1)n+1(n≥2)即每個斐波那契數(shù)的平方與它的左右兩個數(shù)的乘積相差1.也正是斐波那契數(shù)列具有這樣一種性質(zhì),才使得分割重拼的魔術(shù)得以進(jìn)行.
2 對“閱讀與思考” 欄目教學(xué)的一般建議
一線教師處理“閱讀與思考”材料的做法可能很現(xiàn)實(shí),他們只是也只能關(guān)注與考試相關(guān)的知識,而不會花更多時間、更多精力,去挖掘、去發(fā)揮數(shù)學(xué)文化的育人功能.在當(dāng)前應(yīng)試教育支配學(xué)生學(xué)習(xí)行為的條件下,在當(dāng)前可運(yùn)用的數(shù)學(xué)文化教育資源缺乏的情況下,寄望于學(xué)生自主閱讀而達(dá)到傳播數(shù)學(xué)文化的目標(biāo)是不現(xiàn)實(shí)的.另外,“要安排一定的課時量,將‘閱讀與思考材料的教學(xué)納入教學(xué)任務(wù)中”,也難以操作,24篇“閱讀與思考”, 6篇“探究與發(fā)現(xiàn)”,8篇“信息技術(shù)應(yīng)用”,5個“實(shí)習(xí)作業(yè)”共43個材料,“安排一定的課時量”去講解也是不現(xiàn)實(shí)的.因此,筆者建議只能是將這些內(nèi)容融入到日常的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)之中.
事實(shí)上,將“閱讀與思考”內(nèi)容融入到日常的課堂教學(xué)之中,部分內(nèi)容比較容易.如《集合中元素的個數(shù)》、《振幅、周期、頻率、相位》、《向量的運(yùn)算(運(yùn)算律)與圖形性質(zhì)》、《九連環(huán)》、《錯在哪兒》等,原因是教科書或一些復(fù)習(xí)資料中有相關(guān)的練習(xí)題,在一些考試或數(shù)學(xué)競賽中也會考查這些知識.相對困難的是如何將24篇“閱讀與思考”中的13篇數(shù)學(xué)史料:《函數(shù)概念的發(fā)展歷程 》、《對數(shù)的發(fā)明》、《中外歷史上的方程求解》、《畫法幾何與蒙日》、《歐幾里得(原本)與公理化方法 》、《笛卡兒與解析幾何》、《坐標(biāo)法與機(jī)器證明 》、《割圓術(shù) 》、《一個著名的案例》、《三角學(xué)與天文學(xué)》、《 向量及向量符號的由來》、《海倫與秦九韶》與《斐波那契數(shù)列》等融入日常的數(shù)學(xué)課堂教學(xué),下面給出筆者的進(jìn)一步思考.
3 對“閱讀與思考” 欄目教學(xué)的進(jìn)一步思考
“閱讀與思考”中有關(guān)數(shù)學(xué)史料的內(nèi)容與題材教學(xué)相對困難,對此作以下較為深入的討論.
3.1 數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)的層次與形式
數(shù)學(xué)史料的教學(xué)并非就只是講一個故事,數(shù)學(xué)閱讀也不同于語文閱讀.數(shù)學(xué)閱讀材料本身有其特殊的語言、符號、圖象、表格,其表述有其自身邏輯性、抽象性,閱讀的過程包括感知、理解、觀察、計(jì)算、推理、質(zhì)疑等一系列的心理活動.洪萬生教授指出教師應(yīng)用數(shù)學(xué)史至少可以分為以下三個層次:(1)說故事;(2)在歷史脈絡(luò)中比較數(shù)學(xué)家所提供的不同方法,拓寬學(xué)生的視野,培養(yǎng)全方位的認(rèn)知能力和思考彈性;(3)從歷史的角度注入數(shù)學(xué)活動的文化意義,在數(shù)學(xué)教育過程實(shí)現(xiàn)多元化關(guān)懷的理想.將數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)有隱性和顯性兩種形式.顯性地融入數(shù)學(xué)史旨在“描述數(shù)學(xué)發(fā)展的進(jìn)程”.隱性融入是指根據(jù)歷史對教學(xué)內(nèi)容重新設(shè)計(jì)和加工,制作適用于教學(xué)的“歷史套裝”,在隱性融入過程中,數(shù)學(xué)史扮演的角色是擔(dān)當(dāng)教學(xué)設(shè)計(jì)的指南,因?yàn)椤皵?shù)學(xué)史并非最終目的,而是通過數(shù)學(xué)史的途徑以達(dá)到教學(xué)目的”.因此,教師要認(rèn)真研究“閱讀與思考”材料,充分認(rèn)識它在教材中的地位、作用和特點(diǎn).針對“閱讀材料”的特點(diǎn),在教學(xué)過程中,教師既不能把自己置于中心地位,把所有的知識講透,也不能放任自流,讓學(xué)生沒有明確的目標(biāo).教師要圍繞“閱讀與思考”材料,引導(dǎo)學(xué)生從廣度和深度上挖掘其涵蓋的內(nèi)容的教育教學(xué)功能, 應(yīng)在閱讀目標(biāo)、閱讀方法、資料查詢等方面做出相應(yīng)的指導(dǎo),使隨意閱讀變成有明確目標(biāo)的意義閱讀.
3.2 數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)的過程
將數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)并不是在教學(xué)中插入幾個歷史故事那么簡單,弗尼海蒂(Furinghetti)認(rèn)為,融入的過程一般包括以下幾個階段:學(xué)習(xí)歷史資料→選出適合于課堂教學(xué)的話題→分析課堂需要→制定課堂活動計(jì)劃→完成方案→對活動的評價.筆者認(rèn)為可從以下三點(diǎn)入手.
首先,教師要廣泛閱讀各種材料.這也意味著,教師應(yīng)靜下心來,認(rèn)認(rèn)真真地讀一些書、面對繁忙的教學(xué)任務(wù)和升學(xué)考試壓力,靠一本教材、一本教參、幾本習(xí)題集和教案集,教師就站到講臺上,這實(shí)際是在重復(fù)著別人的勞動,而沒有自己的創(chuàng)造,是難以上好“閱讀與思考”這種課的.
其次,教師要深入挖掘材料背后隱含的價值.數(shù)學(xué)史的引入,絕非簡單的移植和嫁接.尤其在數(shù)學(xué)新課程改革這一大背景下,更需要對數(shù)學(xué)史材料進(jìn)行深入的挖掘、提煉、改造和升華.如何把學(xué)術(shù)形態(tài)的數(shù)學(xué)史料轉(zhuǎn)化為教育形式的教學(xué)材料,需要我們對古代數(shù)學(xué)的概念、思想、方法進(jìn)行認(rèn)真的思考和清理,并進(jìn)一步探索如何在課堂教學(xué)中將其展現(xiàn)出來,讓學(xué)生重演古人對這些內(nèi)容的探索過程,或者嘗試用古人的方法去解決一些問題.這種重演的嘗試,目的在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力.
再次,要全面滲透于教學(xué)的每個環(huán)節(jié).“體現(xiàn)數(shù)學(xué)的人文價值”,這是《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的一條基本理念,要達(dá)到這一目標(biāo),在中學(xué)數(shù)學(xué)中對數(shù)學(xué)史料僅僅作“介紹”是不夠的,而應(yīng)連同其背后隱藏的思想方法、對人格成長的啟發(fā)作用以及多元文化意義等等“滲透”在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中.
3.3 數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)的途徑
在具體的教學(xué)過程中,建議采用以下的教學(xué)途徑.(1) 在課堂內(nèi)容教學(xué)中滲透歷史發(fā)展的觀點(diǎn),穿插數(shù)學(xué)家的故事和言行.例如,《畫法幾何與蒙日》、《 割圓術(shù) 》、《笛卡兒與解析幾何》、《坐標(biāo)法與機(jī)器證明 》、《 三角學(xué)與天文學(xué)》等.也可以在考試中適當(dāng)涉及常識性的數(shù)學(xué)文化內(nèi)容,試題的設(shè)計(jì)可以文理綜合,綜合思考等.也可在教學(xué)中盡可能對有關(guān)課題作形象化處理,例如,使用圖片、幻燈、錄像以及計(jì)算機(jī)軟件.(2)在講授某個數(shù)學(xué)概念時,與介紹它的歷史發(fā)展結(jié)合起來.例如,《函數(shù)概念的發(fā)展歷程 》、《對數(shù)的發(fā)明》、《中外歷史上的方程求解》、《 向量及向量符號的由來》、《 海倫與秦九韶 》 等.也可以應(yīng)用數(shù)學(xué)歷史文獻(xiàn)設(shè)計(jì)課堂引入數(shù)學(xué)概念教學(xué),如:通過《 一個著名的案例》講授隨機(jī)抽樣的概念.(3)利用活動課作專題講座.例如,《斐波那契數(shù)列》與黃金分割的關(guān)聯(lián)及文化意義;《幾何原本》對中西方思想文化發(fā)展的意義;《 割圓術(shù) 》與中國古代算法等.鼓勵學(xué)生就某個專題查找、閱讀、收集資料文獻(xiàn),在此基礎(chǔ)上,撰寫一些形式豐富的數(shù)學(xué)小作文、科普報告,并組織學(xué)生交流.(4)還可結(jié)合“探究與發(fā)現(xiàn)”和“實(shí)習(xí)作業(yè)”,編制“長時作業(yè)”.例如,《函數(shù)概念的發(fā)展歷程 》與實(shí)習(xí)作業(yè):了解函數(shù)形成、發(fā)展的歷史相結(jié)合;實(shí)習(xí)作業(yè): 畫出學(xué)校中某座教學(xué)樓的三視圖與直觀圖和《畫法幾何與蒙日》相結(jié)合;實(shí)習(xí)作業(yè): 學(xué)生每周使用計(jì)算機(jī)時間的調(diào)查與《如何得到敏感性問題的誠實(shí)反應(yīng)》相結(jié)合;實(shí)習(xí)作業(yè):測量與“探究與發(fā)現(xiàn)”:解三角形的進(jìn)一步討論和《 海倫與秦九韶》相結(jié)合等編制“長時作業(yè)”,切實(shí)把“閱讀與思考”的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)落到實(shí)處.
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作者簡介 劉建永,男,浙江省溫州市人,1958年出生,中學(xué)數(shù)學(xué)特級教師,在《中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考》、《中學(xué)數(shù)學(xué)雜志》等發(fā)表論文20余篇.現(xiàn)任浙江溫州龍灣中學(xué)副校長,并兼任浙江師范大學(xué)教育碩士導(dǎo)師.