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基于高中教学实践的数学史应用的体会

2021-04-20嘉峪关市第一中学闫丽丽

数学大世界 2021年5期
关键词:弧长弧度数学史

嘉峪关市第一中学 闫丽丽

教师引导学生深度阅读数学史,关注知识产生的背景、推理的过程、结论的前提、适用的条件、应用的细节等,严谨准确地掌握数学问题的本质,提高从数学的角度发现、思考、解决问题的能力。利用数学史的教育价值,在高中数学教学中渗透数学文化,能够促进学生学习方式和学习态度的改进,学习从数学的角度发现提出问题,用数学的方法思考解决问题,将数学知识内化为核心素养。

一、概念教学

数学概念既是数学抽象的逻辑起点,也是数学思想方法的载体,更是学生认知的基础和解决问题的依据,是学生发展数学思维的核心。只有将抽象的数学概念放在其发展历程中,和具体的学习活动过程结合起来,才能变简练为丰富、变艰涩为生动,进而更容易被学生调动相关经验积累,支撑其建构概念。

比如,在“弧度制”的教学中,如果直接给出弧度制的定义,可能会让学生感觉一头雾水,产生“有了角度制为什么还要学习弧度制”的疑问。希腊的天文学家托勒密将圆周分成360 等份,每一份称为1度。这样,在同一个圆中,同是表示长度,弧长用角度表示,而半径却用长度单位,给运算带来了很大的麻烦。印度数学家阿耶波多提出用角度的单位进行统一,整个圆周是360°的弧长,可以得出半径大约是57.3°那么长的弧,这样单位统一了,但是弧长和半径都用角度单位来衡量,不符合习惯。直到千年之后,1748 年,欧拉创造性地提出用半径为单位来度量弧长,整个圆周的长就是2π 个半径。这样,长度等于半径的弧所对的圆心角叫作1 弧度的角,这就是现代的弧度制。学生阅读了弧度制的发展历程,更深入地理解了弧度制就是用半径为单位来度量弧长的实质,为学习“1 弧度”的概念做了铺垫,同时体会到弧度制是数学家在研究实际问题的过程中不断探索、总结出来的,弧度制能更好地帮助我们研究三角函数。像这样,从历史的角度追根溯源,学生会以最自然的方式接受概念。

二、解题教学

从数学史的角度来说,历史上的“问题”与“问题解决”的过程正是数学发现、发明和创造的真实写照。将数学史融入数学问题,可以教给学生比较完整的解决实际问题的过程与方法,可以提高学生解决实际问题的能力。

三、突破难点

学生的学习困难具有历史相似性,深入阅读数学史有助于学生理解数学原理、克服学习困难。美国著名数学教育家M·克莱因指出:“历史上数学家所遇到的困难,正是学生也会遇到的学习障碍,因而数学史是教学的指南。”根据历史相似性原理,历史上曾经困扰过古人的问题,很可能是今日学生学习上的困惑点,这样可以指导教师更好地把握重点和难点,从而设计恰当的教学方法和适用的教学环节。

对于某些陌生的概念,教师先慢慢引导学生熟悉较高一级的观念,再得出抽象的陈述(定义及符号语言)。对于某些知识运用的典型易错点,应未雨绸缪,将问题的特殊性讨论提至首位、多次强调、加深印象。如学生特别容易忽略和遗漏直线斜率为0 或不存在的情况,实际上,斜率最初等同于“斜坡”“梯度”,也没有讨论这两种特殊情况,直到19 世纪末才有了对于斜率的完整讨论。再如,在解题过程中,学生常常出现忽略“零根”的现象,这只不过是早期历史上数学家错误的再现而已。教师熟悉数学史有助于理解学生的错误,教师不仅可以讲述数学家的辉煌成就,还可以叙述他们的困难、挫折和失败,甚至是局限、谬误和不完美,培养学生探究问题的勇气和不畏困难、不怕挫折的精神。

高中数学教学中渗透数学史的相关知识,有助于学生理解数学概念,掌握问题的本质,有助于排除具有历史相似性的学生的学习困难。学生不仅能准确地理解知识,而且在情境中积累从具体到抽象的数学基本活动经验,提高在实践中运用数学的思维方式提出并解决问题的能力。

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