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数学史视角下小学数学“圆”的教学浅析

2020-10-20李东明

读天下 2020年23期
关键词:圆周率公式融合

摘 要:在学习小学数学“圆”部分的内容时,由于对公式背景及推理过程了解的较少,容易在学习到遇到障碍。基于此,文章以小学阶段“圆”的教学为切入点,通过信息技术融合、数学知识背景及公式推导过程等策略对基于数学历史下的“圆”的教学策略进行分析,旨在为同行业人士提供教学经验。

关键词:数学历史;小学数学;“圆”的教学

《小学数学新课程标准》中明确指出:数学历史文化与教材有密不可分的关系,应该在教学中进行最大限度的融合。融入数学历史后的小学数学“圆”部分教学,既能够增加学生学习的趣味性,还能够增加学生学习数学的严谨性,深化学生对公式及概念的认知,为学生打下良好的数学基础。

一、 信息技术与数学历史的有机融合

近年来,信息技术与各个学科的教学融合越来越普遍,这也为数学历史的融合教学拓展了一定的机遇。通过对学生开展调查发现:学生普遍认为数学学起来非常枯燥,难度较大,即便有清晰的概念介绍,也只能靠死记硬背来记忆。而一些老师担心数学历史的融合增加了教学任务,浪费时间,只将书本上的知识作为数学历史融合,没有进行过多的讲解。基于此,老师可以利用信息技术设备开展微课教学,将历史以微课的形式导入,这样不仅可以发挥数学历史的最大作用,也可以减少介绍历史占据的课堂时间。以《圆的周长》为例,老师在介绍圆周率时,可以利用多媒体设备播放圆周率的进化介绍,让学生在4分钟左右的时间对圆周率有一定的了解,这种方法不仅适合深度的概念介绍,对于“圆”相关公式的推导也非常适用,能够增加抽象知识的直观性。例如在《圆的面积》的教学时,老师可以利用多媒体对“圆与多边形的关系”进行讲解,让学生思考当正多边形的边数无限增加时是否可以无限接近于圆,通过多媒体设备的展示学生的数学素养不断增加,这也正是数学历史融入教学的真正目的。老师也可以利用信息技术设备播放“开普勒切西瓜的动画”,帮助学生找到圆的面积与三角形面积间的关系。学生在学习的过程中,不断地增加自身的数学素养,脑海中建立足够的立体空间感,有助于学生接下来对“圆”知识的更深入研究。

二、 数学历史知识背后的故事介绍

每个数学家在探究数学知识时都会遇到一些奇闻逸事,小学阶段“圆”的教学亦是如此。因此,老师可以利用这些背后的“小故事”来活化教学的趣味性,吸引学生的注意力,激发学生的探究欲望。以《圆周率》的教学为例,圆周率的计算经历了较长的时间,其中发生了许多的奇闻逸事:如在讲解圆周率时可以插入《布封实验》的故事,美国侦探以布封实验为参考破获了一个令人百思不得其解的杀人案:美国一名中年妇女被凶手残忍杀害,身中37刀,一位侦探注意到条纹图案与圆周率间的关系,并以此作为推断凶手杀人时的内心活动。原本枯燥的课堂气氛立刻增加了几分悬疑,活化课堂气氛的同时增加了教学的生动性,而学生处于小学阶段正是对悬疑感兴趣的时刻,思维意识被调动,学习起来津津有味,同时也拓展了自身的视野,达到一举两得的效果。再如在《认识圆》的教学中,老师可以让学生思考古人对圆的定义:“一中同長”,让学生自己去思考这个词的含义,自主搜集资料摸索探究圆的概念,发挥出数学历史的教学作用。老师也可以在教学前讲解古人运输智慧:在搬运重物时会想到在重物下端增加一些圆形木桩,这样重物像“长腿”了一样,运输起来非常省时省力。6000多年前美索不达米亚的人们制作了第一个轮子,并在2000年后尝试将其固定到木架下,初步形成了“车”这个概念。这时可以让学生思考一下,轮子为什么非要是圆形的?是三角形、长方形、正方形的不行吗?借此引出“圆”的概念及特征。

三、 探究概念和公式的进化过程

学生在学习新的知识点时,往往好奇心比较强,这也为数学历史的融合提供了良好的机遇。老师通常会选择新知识的介绍后加入数学历史,帮助学生探究概念和公式的演化过程。例如:在开展《圆的周长》的教学时,想要学生理解圆周率代表的具体含义,老师可以加入古典法时期、概率法时期、几何法时期、计算机时期和分析法时期等各个时期圆周率的发展,使学生感受到圆周率精准的过程,增加对知识点认知的完整性:早在3000多年前的周朝,古人就在经验中感悟到圆的周长与直径的关系,并在1000多年后记录到《周髀算经》中,在西汉末年,古人刘歆将圆周率定义为3.1547,到东汉末年天文地动仪的张衡将圆周率修改为3.162,再到公元200多年,刘徽根据《九章算术》中的结论创造了“分割圆方法”,他将“周三经一”进行深度解析,感悟到圆的内接六边形其实与圆周长相等,这也是分割圆方法的精髓,将圆周率修改为3.1316,增加了圆周率数值的科学性。在几何法时期,数学家们开始采用事物测量的方式来度量圆的周长和面积,但这个实验数值与实际差异较大,数学家阿基米德的出现将圆周率的计算拉回了科学的范畴,他提出想要科学计算圆周率仅通过测量是远远不够的,应该采用更加精准的方法对圆周率进行计算,这也使圆周率的计算研究过渡到下一个阶段……这些历史知识看似烦琐且浪费时间,但在实际的教学中借助信息技术设备演示可以节省大部分时间,同时学生在学习的过程中,也会体会到数学家为了追求真理的求真态度,让学生感悟到求知路上要不怕艰难险阻的人生哲理。

四、 结论

综上所述,在小学数学“圆”的教学中应该有数学历史的一席之地,用来增加枯燥、无味数学知识的趣味性。因此,老师必须要在平时的工作中多多积累数学历史,在讲解“圆的面积”公式时引入适当的历史推导过程,这样才能够深化学生对知识点的认知,更好地建立逻辑思维意识。

参考文献:

[1]李先龙.神奇的圆片:《摆一摆想一想》教学[J].小学教学设计:数学,2020(4):48-49.

[2]姚进.小学数学中“圆的认识”的教学设计研究:基于APOS理论[D].扬州:扬州大学,2016.

[3]章子超.小学数学新授课教学的提问策略研究[D].芜湖:安徽师范大学,2017.

作者简介:

李东明,福建省漳州市,福建省平和县金华小学。

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