遷移數學文化 實現學科育人
作者:■文/吳 麗
發布時間:2024-06-13 15:52:25 來源:陜西教育·教學
數學文化內涵深厚,不僅有著很高的美學價值,還蘊含著豐富的數學精神、思想及歷史文化等。其在涵養學生品格、升華學生思維、開闊學生眼界、豐富學生經驗等方面,有著重要的作用。因此,教師應重視數學文化,充分挖掘數學文化中的育人價值,并將其遷至課堂教學之中,讓學生在學習數學文化、感受數學文化和品悟數學文化中逐步形成優秀的道德品質。下面,筆者簡要談談通過遷移數學文化實現學科育人的有效策略。
一、了解中國史實,培養愛國情懷
中華傳統文化底蘊深厚,源遠流長,數學作為其中的一種文化,也有著十分深遠的歷史,不僅有力地推動了中國數學史和社會的發展,還對世界數學史的形成與發展有著深遠的影響。因此,教師首先應當讓學生了解中國數學文化,讓學生感受傳統文化與數學之間的緊密聯系,體會傳統數學文化的魅力,培養學生強烈的民族自豪感,使其樹立愛國主義情懷,進一步打通文化與學科之間的壁壘,充分發揮學科育人的作用。
在教學十進位值制相關內容時,教師就可以向學生普及中國數學史。中國很早就開始研究幻方了,我國南宋著名數學家楊輝的《續古摘奇算法》一書中就囊括了五至十階的幻方。同時,中國也是世界上最早運用十進位值制的國家,馬克思曾在《數學手稿》一書中稱贊十進位值制計數法是數學史中最美妙的發明之一。專門研究科學和史學的李約瑟博士也曾這樣評價說,假如沒有十進位值制,可能就沒有我們如今這個統一化的世界了,并且從總體上來說,我國商代的數學系統要比同一時代的其他國家都要更加先進和科學。通過對中國數學史的講授,能讓學生更充分地了解我國對十進位值制的研究,進而激發學生的民族自豪感。在教學圓的認識相關知識時,教師就可以向學生講述我國的圓周歷史。在南北朝時期,我國的數學家祖沖之使用割圓術和開方算出了圓周率。早在兩千多年前,我國的數學專著《周髀算經》中就記載了“周三徑一”的有關成果,而在《隋書·歷律志》中更是對圓周率的有關內容進行了記載。由以上事例可知,我國古代在數學研究方面就已經遙遙領先了,教師向學生講述我國的數學歷史,既能很好地幫助學生理解相關數學知識,還能增強學生的民族自豪感和認同感,開闊學生的文化視野,提升學生的文化素養,這也是學科育人中十分重要的一環。
二、挖掘文化素材,品味數學之美
數學作為一種充滿理性精神的文化,有著深厚的文化底蘊和審美價值。數學也是一項美學,包含統一美、對稱美和比例美,換言之,就是看似枯燥的數學也擁有著豐富的美學價值。在進行數學文化的遷移講授時,教師可以通過一些數學知識產生、發展的背景,讓學生觀察、探究數學之美及發現數學之美對自然和社會的重要意義,助力學生樹立正確的數學觀,提升學生的審美水平。
教學比例的意義時,教師可以先利用多媒體出示一些有關比例的圖片,讓學生初步了解比例,了解比例帶給人的視覺感受。在我國,比例算法最開始產生于遠古時期的物物交換規則,當時的人們將其稱為“比率”或“率”,中國古老的數學巨著《九章算術》囊括了很多關于比率的算法,對如今的正比例、反比例等問題都有著詳細闡述。當然,比例知識中還有一個十分著名的說法,叫做“黃金分割”,這也是數學之美的經典呈現。與此同時,教師還可以出示維納斯雕像圖片,通過維納斯雕像講述人體最自然的體態之美,其比例也約為0.618,可以說維納斯雕像的身材是人類最完美的。0.618也由此被世人稱為黃金分割比例,德國天文學家、數學家開普勒還稱贊黃金分割是幾何學的一大寶藏。為了讓學生更深入地感悟黃金分割比例之美,教師還可以出示一些說明黃金分割比例之美的圖片或視頻。有人研究發現管弦樂器在黃金分割點上奏出的音樂最為美妙、動聽,教師就可以出示有關管弦樂的視頻,讓學生聆聽音樂之美;自然界中向日葵、楓葉等植物的比例也是黃金分割,教師可以適時出示這些植物的圖片,讓學生感受植物之美。最后,教師還可以讓學生與同桌互相量一量自己的身體比例,在實際中體驗和深化對黃金分割的認知,感受數學中的比例之美。教師通過向學生展示比例之美,既能讓學生了解了有關比例的數學文化,還能讓學生深入欣賞數學之美,感受數學的美學價值,同時有效提升學生的審美情趣,促進學生美育發展。
三、巧用數學文化,品悟數學思想
數學思想是數學文化的核心,理解了數學思想,學生就能更好地掌握數學方法,認識自然和社會,促進思維的條理性和表達的邏輯性同時,懂得如何巧妙地運用思想方法來解決數學問題。因此,教師在進行數學文化遷移時,不妨從方法入手,讓學生在數學文化的引導下,深入體驗和感悟數學思想,內化數學思想方法,并從數學思想中提煉數學精神,體會數學文化內涵,從而讓文化育人多元綻放。
教學十進位值制相關內容時,教師可以通過對數學文化知識的挖掘,讓學生感悟其中的數學思想,內化其中的數學方法。例如,一一對應思想,教師可以先通過課件出示一張古代人通過狩獵獲得了6頭野豬的圖片,然后讓學生思考一下如何用石子或繩子等實物計數的方法來表示這6頭野豬,學生紛紛表示可以將6枚石子和6頭野豬一一對應起來,或者在繩子上打6個結和6頭野豬一一對應,這樣就可以很直觀地計數了,學生在思考的過程中初步體會到了一一對應的數學思想,隨后,教師還可以進一步引導學生的探究,讓學生思考如果有6枚石子和11頭野豬時,應該如何進行計數?讓學生探索和經歷十進制計數法的產生過程。有學生提出這樣的疑惑:野豬有11頭,而石子只有6枚,很明顯石子不夠,這不好計數了。此時,教師可以適時提出假如再多給你們1枚大石子,你們知道如何表示嗎?有學生回答說,6枚石子一一對應6頭野豬,再用1枚大石子直接代表剩下的5頭野豬。此時教師可以繼續引導,你說得很好,那么除此之外,1枚大石子還可以表示多少呢?學生再次思考,最終一致認為還可以表示數量10。由此,學生初步發現了十進制計數法,隨后,教師可以繼續出示相關課件,為學生介紹《易九家言》中所記載的結繩法。接著出題讓學生思考一下用以下哪一種方法表示11頭野豬最好,并說明原因。第一種,一根繩子上有一大一小兩個結,第二種,兩根繩子上各有一大一小兩個結,第三種,兩根繩子上有兩個一樣大的結。由此引導學生領會位值制的內涵,即同一個結,將其放在不同的位置,就可以表示不同的數值。教師正是通過引入數學文化的方式,讓學生在思考與探究中逐漸領悟其中所蘊含的數學思想方法。既培養了學生獨立思考的能力和自主探究的能力,又助力了學生樹立正確的數學觀,發展了學生的智育,使學生能更深層次地體會數學文化的內涵。
四、巧述數學故事,領會數學精神
數學文化囊括了許多生動感人的數學小故事,包括經典歷史傳說、數學家的奇聞軼事等,不僅蘊含著豐富的數學知識,還揭示了很多人生哲理、道德思想及數學精神,教師遷移數學文化時,不妨充分利用這些數學小故事,引導學生感知數學知識形成與發展的歷程,激發學生的數學興趣,體會數學獨特的魅力,內化其中的道德思想,助力學生養成優秀的品格和高尚的情操,充分發揮數學文化育人價值。
(一)引入趣味故事,激發數學興趣
數學本身是一門比較枯燥的學科,很難激起學生的好奇心和學習興趣,因而就需要教師有選擇地將一些富含趣味的數學文化知識融入課堂,以此來激發學生的數學興趣。例如,數學家的趣味小故事,通過生動有趣的情節導入吸引學生注意力,把數學知識與故事融為一體,使學生一邊聽故事一邊內化知識,提升學生數學素養,使學生學習數學家的優秀品質,最終有效實現學科育人目標。
教學體積和容積時發現,很多學生把兩者混淆了,分不清兩者的概念,教師就可以適時引入阿基米德測皇冠體積的故事,讓學生在生動的故事中分清體積和容積的概念,深入理解數學概念,掌握數學知識。教師在這一教學過程中,可以先以問題切入:“同學們,你們認識阿基米德嗎?你們知道如何測皇冠的體積嗎?”學生紛紛表示阿基米德是古希臘哲學家、百科式科學家、數學家、物理學家、力學家。但不知道如何測皇冠的體積,此時,教師引入阿基米德測皇冠體質的故事。很久很久以前,有一位國王就遇到了這樣的問題,他給了金匠一塊黃金,要求他制作一頂皇冠,但是皇冠做完后,國王將其放在手中掂量時卻覺得比原來的黃金要輕,因此懷疑金匠偷工減料,但他又沒有確切的證據來證明。于是,國王請來阿基米德來幫忙驗證,阿基米德也從未遇到過此類問題,就在他毫無頭緒之時發現,當浴缸里的水滿了之后就會不停溢出來,最終他順利找到了檢驗皇冠輕重的方法,大家知道他是怎么解決的嗎?學生紛紛搖頭表示不知道,教師進一步講解原因,阿基米德分別將皇冠和金塊放入裝滿水的容器中,然后測量所排出的水量,如果兩者排出的水量不相等,就說明皇冠與原黃金的質量不同,由此證明金匠偷工減料。學生聽完故事后,紛紛感嘆阿基米德真聰明。此時,教師就可以順利引出體積和容積的概念,深化學生的理解。通過數學小故事,學生不僅感受到了數學知識的魅力,激發了學習興趣,明晰了數學概念,也體會到了阿基米德的智慧,不懈探索真理的精神,這激勵學生努力做一個愛數學、愛探究的好少年。
(二)講述歷史典故,學習優秀品質
歷史典故也是數學文化的重要組成部分之一,其不僅蘊含豐富的數學知識,還有許多有趣的名人典故,學生往往十分感興趣。教師在遷移數學文化時,就可以適時插入一些有趣的、和書本內容相關的歷史典故,讓學生既能了解數學知識的來源和發展歷程,又能學習數學家的學術精神,從而樹立正確的三觀,養成優秀的道德品質。
在復習與整理數的認識時,為了讓學生內化數的相關知識,懂得數的分類,教師就可以在教學時巧妙地引入一些歷史典故。例如,希帕索斯打算研究畢達哥拉斯定理,他先是假設了一個邊長為1的正方形,然后運用畢達哥拉斯所教授的知識計算對角線。計算過程中發現有一個解決不了的問題,即對角線的長度既不能用整數表示,也不能用分數表示,而是只能用一個新數來表示。但根據畢達哥拉斯的觀點,這個數字是不存在的。于是,希帕索斯興奮地把這個發現告訴了畢達哥拉斯。畢達哥拉斯知道這件事情后,讓希帕索斯不要把這件事告訴其他人。希帕索斯感到不解,認為這是一個重大的發現,但畢達哥拉斯對此沒有給任何解釋。其實畢達哥拉斯早就知道這個無法表示的數字的存在,但是為了面子,他選擇沉默。希帕索斯在詢問畢達哥拉斯而未得到解釋后,更加好奇,最后他將這個消息傳了出去。結果當然是引得畢達哥拉斯勃然大怒,稱希帕索斯是叛徒,有意破壞學派的和諧。于是畢達哥拉斯派出其他的門徒捉拿希帕索斯,希帕索斯被畢達哥拉斯的門徒追上,他們將希帕索斯五花大綁,溺入了冰冷的地中海之中。雖然倒下了一個希帕索斯,但是還有千千萬萬個希帕索斯站出來,畢竟真理是無法被淹沒的。人們為了紀念希帕索斯這位為真理而獻身的可敬學者,就把不可通約的量取名為“無理數”。通過這個典故的講解,學生不僅對無理數有了初步認識,還很好地理解了數的分類知識,同時深切地感受到了數學家身上不畏權威、勇于探索真理的數學精神。這不僅使學生學習到了豐富的數學文化,促進了知識理解,還涵養了學生的品格,讓學科育人理念得以充分實現。
五、引導文化創造,提升學生創造力
任何文化滲透的最終目的都是要讓人參透文化本質,實現自我創造。數學文化也不例外,唯有讓學生具備良好的創造力,才能真正實現學生文化素養和數學能力的有效提升。因此,教師進行文化遷移時,也可以為學生提供更多的自主空間,以文化引領學生想象,激活學生創新意識,最終幫助學生進一步理解數學知識,提升學生思維創造力,使學生深入感受數學文化魅力,進而全面實現學科育人目標。
教學認識圖形時,教師可以利用數學文化來引導學生進行自主創造活動,首先,教師可以利用多媒體設備向學生展示不同形狀的圖形,并讓學生仔細觀察這些圖形的特征,使學生在腦海中建構起有關圖形的初步印象,然后再向學生介紹一下圖形的來源、歷史發展等知識,讓學生了解圖形在數學中的重要意義,完成理論講授之后,教師可以給學生提供一些圖形學具,可以是平面的圖形工具,也可以是立體的積木玩具,讓學生進行拼一拼的操作,把不同形狀的學具拼在一起形成一個新的圖形,學生對這個活動充滿了興趣,有的學生依據自己的生活經驗下意識地運用對稱概念搭建了一個菱形的圖形,也有學生將長方形與三角形融合起來創造了一個新圖形,還有學生利用這些圖形搭出了房子、小船、汽車等,學生充分發揮創意,在創造的過程中,既了解了各種形狀學具的特點,深化了對圖形的認知,又激活了創造思維,感受到了數學文化的創造樂趣,同時也感受到了數學的美學特征。數學文化的遷移、滲透不僅僅是要讓學生了解相關的文化知識,還要引導學生在內化知識本質的基礎上進行自主創造,實現具象思維到抽象思維的轉變,感知數學文化魅力,領悟數學文化精髓,最終實現文化素養和數學學習能力的全面提升與發展。
數學文化既深化了數學教學的內涵,又充分展現出了其深厚的文化特征,有著強大的育人價值。因此,教師應重視數學文化,將數學文化的內涵遷至課堂,讓學生在潛移默化的學習中探尋數學之魂,體驗數學文化魅力,感受數學精神,汲取數學思想,理解數學知識,最終提升道德品質,塑造良好品格。簡言之,就是以文化構筑品德之美,以文化升華數學素養,讓數學課堂充滿文化氣息,充滿品德芳香。
作者單位 江蘇省南通市通州區通州小學



