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在小学数学教学中渗透数学文化

2021-04-06左明旭

北京教育·普教版 2021年2期
关键词:韦达计数法字母

左明旭

义务教育课程标准(2011年版)中指出:“数学文化作为教材的组成部分,应该渗透在整套教材中,帮助学生了解人类文明发展中数学的作用,激发学生学习数学的兴趣,感受数学家治学的严谨,欣赏数学的优美。”数学中蕴藏着丰富的数学文化,在数学课堂教学中,可以依据小学生身心发展的特点,结合教学需求,整合相关素材,以主题的形式构建文化意蕴浓郁、文化色彩丰富的活动,并以问题引领学生在探索的过程中感悟数学之美,发展数学思维,培养理性精神。

1.关键人物主题活动的创设

选择数学发展历史中有着突出贡献的数学家,如刘徽、华罗庚、哥德巴赫、韦达等,可以立足相关的知识,结合他们的事迹,了解他们对数学发展的贡献——取得了哪些突破?是如何获得这些突破的?对后续的数学发展产生了哪些影响?对我们有何启发?让学生体会数学家的智慧与坚韧精神,并进一步推动学生在追寻知识形成的过程中获得数学观念的提升。

例如,通过对“用字母表示数”这节课所涉及历史知识的深入分析,可以发现,在代数发展的历史上有两个关键人物:一个是古希腊的丢番图,他在著作《算术》中第一次用音节的第一个字母的缩写来表示未知量;一个是法国数学家韦达,他不仅用固定的字母表示未知数,而且用固定的字母表示已知数。通过对这两个关键人物的分析,让学生在主题活动中体会“用字母去概括已知量”,促进其从算术思维向代数思维转化。

一个小组在主题活动报告中写道:丢番图用字母缩写表示未知数,把数学的发展带入一个全新的领域,但是用音节的第一个字母的缩写来表示未知数,会导致未知数不同,音节不同,缩写字母也不同,这样会给后面方程解答造成麻烦。但就是对这种不够概括的改进,才进一步推动了历史的进程。直到韦达用x、y、z表示未知数,用a、b、c表示已知数,使得方程的解答有了通用的办法。

在此基础上,立足“怎样促进儿童数学学习”的视角,抓住从“字母缩写表示数”到“系统的使用字母来表示数”的历史发展进程,通过对比、分析让学生切实体会到韦达实现有意识、系统使用字母来表示数所开创的符号代数时代的价值。

2.关键事件主题活动的创设

选择数学发展历史中的一些关键事件,如数的产生与发展、十进制计数法、计算工具的认识、计时工具的演变等,通过探寻这些事件演变的历程,理解数学发展的脉络——这些事件的由来与发展是怎样的?对数学的发展产生了哪些影响?未来又会有何演变?让学生在理解知识演进的过程中,获得数学理性精神的提升。

以“十进制计数法”为例,在主题活动中引导学生运用多种途径,了解十进制发展的历程,尤其是不同文明中十进制是如何逐步完善的,以及与五进制、二十进制、六十进制之间的区别与联系,促进学生对数学知识演变过程的理解,进而加深对数学本质的理解。

学生在数学日记中写道:经过主题活动的学习,我们对十进制计数法的认识更深刻了。我们都有10个手指头,记录1到10很简单。但是,大于10该如何计数呢?不同文明国度的人们进行了不同的创造,中华文明的十进制、玛雅文明的二十进制、巴比伦文明的六十进制。后来随着文化交流的深入,用十进制表示数的阿拉伯数字成为通用计数方法,实现了用0到9这十个数字结合十进位值制就可以表示出无限多的数,真是太神奇了……

3.关键著作主题活动的创设

关键著作主题活动的创设,主要是选择与小学教学内容密切相关的数学书籍,如《九章算术》《孙子算经》《周髀算经》《算法统宗》《几何原本》等,可以向学生介绍这些著作的数学成就、成书历程等,以便让学生在感受这些辉煌数学成就的同时,开拓数学思维,培养探究精神。

例如,《孙子算经》中的“雉兔同笼”问题,题目一出,立马勾起了学生们的各种奇思妙想:鸡和兔为什么要放在一个笼子里?这要怎么解决呢?古人是用什么办法解决的呢……通过对这些问题的探寻,学生们不仅感受到了问题解决后获得的成就感,而且进一步体会到了数学所特有的魅力。

一个小组在学习汇报中写道:数学书里的世界真是奇怪又有趣,针对“雉兔同笼”问题,我们小组展开了探究,前后共找到了6种方法:靠运气的猜测法、超简洁的方程法、眼前一亮的“砍足法”、很直观的画图法、特有序的列表法、最独特的面积法。这个题目太有趣了,让我们根本停不下来。

4.其他相关主题活动的创设

除此以外,还可以根据不同年级、不同群体学生身心发展的特点,创设其他主题活动,如数学儿歌、数学符号、数学之美等。

例如,以“年月日”的教学为例,在借助儿歌“一三五七八十腊,三十一天永不差”学习每个月的天数时,有学生提出:“应该1、3、5、7、9、11是大月啊,这样多有规律啊?”针对这个问题,学生们表现出了浓厚的兴趣,这背后有何玄机呢?在问题的驱动下,教师结合与此相关的文化内容,引导学生们开展了“探寻年月日秘密”的主题活动。

一位学生在手抄报中写道:开卷有益!通过查阅资料,我知道了“年、月、日”背后非常有意思的历史故事。在公元前46年,古罗马帝国的凯撒大帝决定统一历法,由于凯撒大帝是7月份出生的,于是新历法就将单数月份规定为大月,每月为31天,双数的月份规定为小月,每月30天,这样一年一共366天,是不是很有规律啊?但是,平年只有365天啊,多出了一天该怎么办呢? 凯撒大帝便从不吉祥的2月减去了1天,这样2月就变成了29天。

后來,奥古斯都大帝继位,但他是8月份出生的。他想:“作为君王,我怎么能出生在小月呢?”于是,下令将8月改为大月,并将8月之后的双数月都改为了大月,单数月改为小月。可这样一来,全年又多出了1天,该怎么办呢?奥古斯都大帝决定再从倒霉的2月里减去1天,这样平年的2月就只剩28天了。这个规定一直沿用至今。

经过对历史文献的查询与分析,学生了解了历史,弄明白了知识背后的玄机,真正做到了知其然,更知其所以然,也进一步增强了他们对数学文化的兴趣。

本文系北京市教育科学“十三五”规划2019年度一般课题“在小学数学教学中渗透数学文化的策略研究”(课题编号:CDDB19183)阶段成果

编辑 _ 李刚刚

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