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小学数学教学中浸润数学史的价值探寻

2021-11-28卢伟玲

小学教学参考(数学) 2021年11期
关键词:数学史价值小学数学

卢伟玲

[摘 要]数学史体现了数学的历史性、科学性和教育性。基于理论研究与教学实践,在小学数学教学中浸润数学史,帮助学生了解数学知识产生的来龙去脉,体会数学思想方法的精髓,获得积极的情感体验,树立学好数学的信心。

[关键词]数学史;价值;小学数学

[中图分类号] G623.5[文献标识码] A[文章编号] 1007-9068(2021)32-0038-02

数学史指的是数学知识产生和发展过程中形成的历史,以及由此形成的数学思想方法与精神等。其具体内涵由三部分组成,一是数学知识产生与形成的过程,体现了数学的历史性;二是数学的思想方法,体现了数学的科学性;三是数学精神,体现了数学史的教育性。数学史是数学文化的重要组成部分,在教学中,教师以数学史为载体渗透数学文化,将数学发展的辉煌成就、数学家传记、趣事逸闻等资料展示出来,可以帮助学生了解数学知识产生的来龙去脉,体会数学思想方法的精髓。本文论述了在小学数学教学中浸润数学史的价值和策略,期望对广大教育同仁有所借鉴和思考。

一、浸润数学史,激发兴趣树立信心

学习兴趣对于数学学习具有重要作用。在教学中浸润数学史,是激发学生学习数学兴趣的有效路径。教师如果能够结合教材内容,为学生提供一些与教学内容密切相关的数学史的知识,使学生了解数学知识产生和发展的历程,就能活跃课堂气氛,使学生感受到数学的奥妙和神奇,使学生感受到数学的魅力,激发学生学习数学的兴趣。

比如,在教学“认识钟表”一课时,教师利用多媒体为学生展示了计时工具的演变过程:“在原始社会,人们白天外出打猎,晚上回到山洞中休息,因此,原始人只知道用“日”和“夜”来计算时间。后来,人们通过观察一天中影子的长度和方向来大致确定时间,即立竿测影或日晷测影,人们对时间的认识有了很大进步。随着社会的发展,人们对时间精度的要求越来越高,这时人们学会了利用漏沙或者滴水的办法来计算时间,这就是滴漏计时。再后来,随着科学技术的逐步发展,人们发明了钟表,人们认识和计算时间的精确度越来越高。”学生纷纷为前人的智慧和创造性所折服,学习兴趣和探究热情被充分激发。随后,教师用多媒体展示国内外各种各样的钟表图片,学生通过观察和比较,发现尽管钟表的外形、大小各不相同,但是所有的钟表都有时针、分针等构成要素,由此对钟表的构成有了初步的印象和理解。

教学中,教师以多媒体的形式,通过展示一些生动活泼的数学史料和图片,激发了学生认识钟表的兴趣,为枯燥单调的数学课堂加入了一些趣味,从而激发了学生学习数学的兴趣,帮助学生树立学好数学的信心。

二、浸润数学史,厘清数学知识发展脉络

数学史蕴含了数学产生和发展的历史脉络,是数学观念、数学思想方法的集中体现。在数学课堂中浸润数学史,展开对数学知识的追根溯源,可以使学生了解数学知识产生和发展的真实过程,可以帮助学生厘清数学知识发展的基本脉络,由此加深学生对数学知识的整体性理解,使学生体会到数学在人类历史发展中的重要作用,让学生更加欣赏数学、喜欢数学。

比如,在教学“圆的周长”时,教师引导学生追溯了人们认识圆周率的发展历程:“在远古时代,制作车轮的师傅需要知道在车轮直径一定的情况下,需要用多长的木条才能做出符合要求的轮子,这个时候,人们已经知道了轮子转一圈的长度和它的直径之间存在某种联系。2000多年前,中国古代数学著作《周髀算经》中就有‘周三径一的记载。伴随着社会的进步,人们对圆周率的精度要求越来越高。魏晋时期的数学家刘徽发明了‘割圆术。‘割之弥細,所失弥少,割之又割,以至于不可割,则与圆周合体而无所失矣。正是通过‘割圆术,刘徽计算出圆周率为3.1416。南北朝时期著名数学家祖冲之计算出圆周率应在3.1415926和3.1415927之间,这项成就领先了其他国家1000多年。电子计算机的出现带来了计算方面的巨大变革,圆周率小数点后面的数字被知道的越来越多。2010年9月17日,有人采用“云计算”技术,利用1000台计算机同时计算了23天,将圆周率精确到了小数点后2000万亿位,刷新了人们对圆周率的认知。”

教学中,教师为学生呈现了人们探索圆周率的过程,使学生厘清了圆周率发展的来龙去脉,加深了学生对圆周率的整体性认识,为单调乏味的数学课添加了一些“文化味”。

三、浸润数学史,领悟数学思想方法

数学的灵魂是数学的精神和思想 。数学课程标准指出,学生应该在数学学习中“获得适应社会生活和进一步发展所必需的数学的基础知识、基本技能、基本思想、基本活动经验”。数学史既是数学知识产生和发展的历史,也是数学思想方法产生和发展的历史。教师可通过挖掘数学史中蕴含的数学思想方法,并有目的地将其渗透于数学课堂的教学之中,引导学生运用数学思想方法来思考问题,可以加深学生对数学知识的认知深度,提升学生分析问题和解决问题的能力。

比如,在“圆的面积”的教学中,大多数教师引导学生运用转化思想和极限思想推导出圆的面积公式。其实,我国的数学著作《周髀算经》中提出了“圆出于方”的观点,为推导圆的面积计算公式提供了思路:

师:同学们,你们知道“圆出于方”是什么意思吗?

生1:圆是由方得来的。

(教师出示图片)

师:你能看懂这幅图吗?

生1:圆的确是由“方”得来的。你看,正方形、正六边形、正十二边形、正二十四边形……直至得到一个圆。

师:你能看懂圆的面积推导过程吗?

生2:把正方形平均分成4份,然后拼接成一个平行四边形,平行四边形的底是正方形周长的一半,平行四边形的高是半径(把正方形看作圆),所以,正方形面积S=[C2]×h;把正六边形平均分成6份,然后拼接成平行四边形,平行四边形的底是正六边形周长的一半,平行四边形的高是半径(把正六边形看作圆),所以,正六边形的面积S=[C2]×h;以此类推,得出圆的面积S=[C2]×h。这里的C指的是圆的周长,h指的是圆的半径。因此,圆的面积=2πr÷2×r=πr2  。

生3:這种推导方式真奇妙呀。

师:“圆出于方”的观点不但阐释了“圆”的来源问题,而且可以将其运用到圆的面积公式的推导当中。

教学中,教师以“圆出于方”的观点为指导,引导学生把圆类比成正多边形,先推导出正偶数边多边形的面积公式,然后用类比的思想推导出圆的面积公式。在探究的过程中,学生体验到“圆出于方”这一思想的精髓,加深了对圆的本质的理解。

四、浸润数学史,获得积极的情感体验

学生学习数学的过程并非纯粹的理性认知过程,而是一种有温度的情感、文化认知过程。只有拥有深厚的文化素养、底蕴,对数字的认知才不会偏离航道。数学学科经历了漫长的发展过程,在这个过程中出现了各种困难和问题。教学中,教师可以将这些困难和问题作为素材引入课堂进行情境再现,让学生体验到历史上数学家追求真理、百折不挠的精神,从而使学生获得积极的情感体验,培养学生学习与探究热情,磨炼学生的坚强意志。

比如,在教学“统计与概率”时,教师组织学生两人一组玩抛币游戏,一名学生抛出硬币,另一名学生负责统计硬币正面朝上和反面朝上的次数,最后两人共同探寻其中的规律。有的小组抛币10次,有的小组抛币20次,有的小组抛币30次,通过分析数据,学生得出结论:“硬币正面朝上和反面朝上的次数是相近的。”教师追问:“如果抛币100次、1000次、10000次呢?”随后教师为学生出示五位科学家抛币的实验数据表(如下表),学生通过分析表格不但得出了“实验次数越多,正面朝上与反面朝上的次数越接近”的结论,更为重要的是,学生都被科学家这种一丝不苟、求真务实、持之以恒的精神所折服,由此培养了严谨求实、刻苦钻研的数学精神。

课堂上,学生通过玩抛币游戏,初步体会到硬币正面朝上和反面朝上是等概率事件。在此基础上,教师为学生展示五位科学家成千上万次的抛币实验数据,使学生在获得数学结论的基础上,感受科学家刻苦钻研、严谨求实的精神,从而使学生获得积极的情感体验。

数学史是人类文明发展史的重要组成部分,我们要继承和发扬数学史中蕴含的科学精神和文化品质,在课堂中适当地融入与数学主体相关的数学史料,通过展示数学知识的来龙去脉,呈现数学家探索真理的过程,让数学史发挥“师者”的作用,让学生在与古人的对话中获得知识源泉,汲取精神营养。

(责编 吴美玲)

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