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关键词:数学家苏步青 几何研究 教学设计
《数学家苏步青的故事》是语文阅读文章,语文教师在课堂教学中,可以采用跨文本阅读的方法,以使小学生的形象思维展开,通过发挥丰富的想象力,以从这篇阅读文章中体会到深刻的道理。
一、语文阅读课程采用跨文本的教学方法
要使小学生能够认真地在课堂上听教师讲课,如果不对于课堂教学巧妙设计,是很难让他们集中注意力的。小学生思维单纯,但是具有丰富的想象力。对于正处于活泼好动年龄段的他们,一切的事物都是新奇的。此时,如果对于小学生进行综合能力开发,能够获得良好的效果。小学的阅读课程的目的,是要提高读文识字的能力,通过各种感人的故事来净化小学生的心灵,使他们在教师的引导下领悟到故事中所蕴含的道理,从中受到鼓舞和启发,从而激发起他们探索的欲望和努力学习的决心。采用跨文本阅读的教学方法,是与课文题材相关的文章搜集出来加以整理作为语文阅读课堂辅助教学,主要是为了激发起小学生对于阅读课的兴趣。只有从心理上接受并形成认知,才能够达到良好的课堂教学预期效果。
二、《数学家苏步青的故事》教学设计
(一)以苏步青童年的故事作为课堂教学的开场白
教师在对于《数学家苏步青的故事》展开教学之前,要以其童年的故事来吸引学生的注意力。
教师:“今天在讲课之前,我要给同学们讲一个故事。”当小学生听到有故事可听的时候,很快地就会将注意力集中到老师这里,洗耳恭听。教师看到小学生们已经准备好听故事了,就继续讲:“有一位出生在一个农民家庭。由于家里贫穷,孩子众多,作为家里的次子,就要承担起家庭的担子。在他的童年时期,就是在各种劳作中度过的。但是,因为他每天几乎都会从私塾路过,听着教室里面朗朗的读书声,他总是情不自禁地跑到窗外,静静地站在那里听着。渐渐地,他就入了迷,直到私塾内的小朋友已经放学回家了,他才回过神来,然后就扛起自己的割的草回家了。他非常珍惜可以在窗外听书的时光,并默默地将知识记了下来。三年过去了,父亲见这个孩子实在是喜欢读书,就把家里把大米省了下来,换一点钱让他去读书。从家到学校要走100里的路程,可是小孩子即使感觉辛苦也没有抱怨过,而是更加努力地学习。”
讲到这里,教师向听得入神的小学生提出问题:“请问哪位小朋友知道故事的主人公?”此时,小学生会说出自己的答案。小学生回答问题的答案如果偏离了课堂内容主题,教师要及时提醒:“故事的主人公是我国著名的数学家。”
采用这种引导方式,可以让小学生独立思考,并积极而主动地跟随教师的思维。经过一步一步地启发,“苏步青”的名字终于浮出了水面。
(二)数学家苏步青在诗词歌赋方面的造诣
“苏步青是我国著名的数学家,其数学成就是被世界学术界所公认的。尤其是对于微分几何学研究所获得的成果,已经接近了世界水平,部分甚至超过了世界水平。苏步青的这些学术成就不仅与其成长的环境有关,更与其坚毅不拔的意志力具有极为密切的关系。”
此时,教师将话锋一转:“那么,请同学们想一想,苏步青除了在数学研究上获得很高的成就,在其他方面呢?”
当小学生了解了苏步青的童年以及对于其后来数学研究的影响之后,听到教师提问了第二个问题,就会再一次陷入深深的思考中。教师可以适当地给予提醒:“中国是具有传统文化的国家,苏步青喜欢数学,却没有抛弃中国的传统文化。”如果此时小学生仍然没有正确的答案,教师则要进一步引导:“中国古人最擅长什么呢?”此时,答案就自然出来了:“诗词歌赋。”
教师讲解:“是的,苏步青善于数学,但是对于文学却非常感兴趣,特别是中国的四大名著,都不知道翻阅了多少遍了。‘三十年前在贵州,曾因奇异点生愁,如今老去申江日,喜见故人争上游。’ 这首小诗是苏步青在将《射影几何概论》(英文版)赠送给自己的学生的时候,题写在扉页上的。”
(三)有关苏步青趣闻
此部分已经接近课堂的尾声,为了调节一下课堂气氛,教师可以讲一讲苏步青的趣闻:“当苏步青站在讲台上给学生讲课的时候,学生往往议论对多的就是他身上的补丁。这些补丁很有特点,都是一些几何图形。一些顽皮的学生不免会研究苏老师身上的几何图形,竟然还会发现‘螺旋形曲线’。”
当讲到这里的时候,小学生不免会露出笑容,教师接着讲:“苏步青白天授课,晚上就会在破庙的香案上进行自己的数学研究,《射影曲线概论》就是在这种环境条件下诞生的。”
三、总结
综上所述,本论文对于《数学家苏步青的故事》的教学设计,就是按照新的课程标准要求采用了跨文本教学方式。通过将苏步青的故事进行延伸,并使这位数学家的故事更为贴近生活,使学生快速理解阅读文章的同时,能够从中感悟到更深刻的道理。
参考文献:
关键词: 数学史 数学家故事 辩证思想方法 数学美 高等数学教学
《高等数学》是一门公共基础课,它对发展大学生的科学思维能力及对后继专业课的学习起着重要作用。但是,通过多年的教学实践发现,无论期末考试还是考研,高等数学的成绩整体上与期望相差较大。而导致学生成绩不理想的一个重要原因是高等数学内容比较晦涩难懂,学生缺乏学习的兴趣。因此,改革高等数学课堂教学、激发学生的学习兴趣是改变现状的唯一有效手段。
在《高等数学》教学中,将数学史、数学家故事、哲学思想和数学美学融入高等数学的教学内容中,会对激发学生的学习兴趣和提高学生的学习积极性起到立竿见影的作用。我们主要采取了以下做法。
一、在教学中引入有关的数学史
数学史是激发学生学习兴趣的一个很好的载体,每一个概念、每一个定理甚至每一个数学问题的背后,都有其文化背景,都有许许多多生动的故事,只不过在教材中没有体现出来。正如荷兰数学教育家弗赖登塔尔所批评的那样,“把火热的发明变成了冷冰冰的美丽”。只有数学史的渗入才能够使学生把握数学的源与流,加深对每一个概念、每一个定理的理解。因此,在高等数学教学中穿插数学概念、定理发展历史的介绍,有助于提高学生学习高等数学的兴趣,加深学生对相关数学知识的理解,从而取得理想的教学效果。
例如,在讲微积分基本公式——牛顿—莱布尼茨公式时,可以将这个公式以牛顿和莱布尼茨两个人的名字命名的原因解释清楚。微积分发明经过了几千年的萌芽积累,最后由牛顿和莱布尼茨在总结前人工作的基础上创立。但是关于微积分发明的优先权问题曾掀起了一场持续百年的激烈争论。瑞士数学家德丢勒1699年在一本小册子中提出“牛顿是微积分的第一发明人”,而莱布尼茨作为“第二发明人”,“曾从牛顿那里有所借鉴”。莱布尼茨立即对此作了反驳。而争论在双方的追随者之间越演越烈,直到牛顿和莱布尼茨都去世以后,才逐渐平息并得到解决。现在公认的看法是两人分别独立地发现了微积分。就发明时间而言,牛顿早于莱布尼茨;就发表时间而言,莱布尼茨则先于牛顿。
二、在教学中引入数学家的故事
我们在数学教学过程中应该适时地介绍一些伟大的数学家。在这些数学家的背后通常都有许多让人钦佩的故事,在教学中可以讲述他们如何面对挫折,如何废寝忘食地钻研数学难题,如何为了追求自己的数学理想而奋斗的故事。学生通过了解这些数学家的故事,领略他们的精神魅力,从而鼓起克服困难、努力学习的勇气。数学先贤们治学的严谨态度和献身科学的精神是学生的最好榜样,可以培养学生勤奋刻苦的精神,激励学生更好地学习。
例如,18世纪数学界的灵魂人物欧拉,他生前发表的著作与论文有560余种,死后留下了大量的手稿,对数学的每一分支都有很大的贡献。最难能可贵的是欧拉28岁左眼失明,56岁时双目失明,他却靠着惊人的记忆和心算能力,通过自己口述,由儿子记录的方式坚持研究与写作。如同贝多芬失去听力一样,欧拉失去了视力,但并没有影响他那些惊人的发现。1771年,彼得堡的一场大火不但把欧拉的大量手稿烧为灰烬,而且差点烧死了双目失明又年迈的欧拉。尽管遭受这一系列的不幸和沉重打击,欧拉仍然屹立不倒,一直坚持科学活动到生命最后一刻。
三、运用辩证思想方法理解高等数学
恩格斯指出:微积分“本质上不外是辩证法在数学方面的运用”。因此,我们在高等数学教学中可以用马克思的唯物辩证思想指导教学,便于学生理解高等数学知识。
例如,在定积分概念的形成中,曲边梯形面积的“精确值”与它的“近似值”之间的关系,在辩证法中是“曲”与“直”一对对立统一的矛盾。它们在怎样的条件下转化呢?联想到地球近似椭圆,但在我们脚下的地面是平的。这就是说,只需把整体分割得很细,这细小的曲边梯形就近似矩形,而且划分越细越接近。这“接近”只是近似相等,不产生质变,是“有限”分割的结果。若是“无限”分割,其中的每一份则由量变产生了质变,细小的曲边梯形质变成细小的矩形,故由近似相等转变成精确相等。这样,通过对定积分概念的辩证思维,学生比较透彻地理解了曲边梯形面积的计算问题,同时也初步掌握了高等数学中的辩证思想方法,从而提高了思维能力。
四、用美学的眼光欣赏高等数学
“凡是学校的课程,都没有与美学无关的。”()作为高等数学教师,我们在知识的传授过程中,要善于发现数学美,并把美带到自己的教学活动中去。美作为一种社会现象,具有形象性、感染性和社会性。这些特征对于数学美同样具有,不过有的表现明显,有的表现微弱罢了。
例如,莱布尼茨用“?蘩f(x)dx”这一简洁的符号表达了积分概念的丰富思想,刻画出“人类精神的最高胜利”。因此,有的数学家把积分符号“?蘩”比作婀娜多姿的“美女”。
总之,高等数学教学不应该只是冷酷的公式加上严谨的证明,而应该是伴随着数学史引入,使学生把握数学的源与流,运用辩证思想方法理解和学习高等数学,并在伟大数学家故事的激励下努力学习。如果这样,学生在学习高等数学时将不再感到枯燥与乏味,而是用美的眼光欣赏和享受高等数学。
参考文献:
[1]常军.高等数学概念教学的探讨[J].数学学习与研究,2010.
[2]田长生.试谈高等数学中的数学美[J].广东职业技术师范学院学报,2002.
关键词: 高中数学课堂教学 数学文化 高斯求和 等差数列
根据高中数学课程改革的要求,“体现数学文化价值”的理念逐渐被教育界所关注.数学名题[1]是古今中外数学家的智慧结晶,充分体现了数学历史文化的价值.将数学名题应用于高中教育教学中,有助于提高学生学习数学的热情和数学素养.
近几年,高中教师经常利用数学名题背景作为课堂教学的一部分,丰富教学内容,提高教学质量,培养学生的自主探究能力与逻辑思维能力.高中教材必修5第二章数列第二节的“课题引入”讲到“高斯求和的计算方法”.本文通过“等差数列的前n项和”的教学片断说明数学名题――“高斯求和”在高中教学中的应用.
1.环节一:引入新课
在开始本节课的学习之前,老师会介绍一个有关著名数学家高斯求和的故事.小高斯上小学四年级时,一次教师布置了一道数学习题:“把从1到100的自然数加起来,和是多少?”年仅10岁的小高斯略一思索就得到答案5050,这使教师非常吃惊,那么高斯是采用了什么方法巧妙地计算出来的呢[10]?
1+2+3+...+100
S■=1+2+...+99+100
S■=100+99+...+2+1
将以上两式相加:
2S■=101+101+...+101+101
S■=■=5050
【设计意图】引出数学家高斯求和的故事,激发学生学习求知欲,丰富学生的数学历史知识,培养学生的自主探究意识.
问题:设数列{a■}是等差数列,求a■+a■+...+a■.
【设计意图】将特殊的等差数列求和一般化,增强学生总结归纳的能力.
2.环节二:公式推导
设等差数列{a■}的前项和为
S■=a■+a■+...+a■+a■.
也可以写成
S■=a■+a■+...+a■+a■.
两式相加得
2S■=(a■+a■)+(a■+a■)+...(a■+a■)=n(a■+a■).
所以S■=■.
分组证明,合作交流,解读探究,展示成果,教师引导学生结合前面的实例推导出公式并告之这种推导方法叫做倒序相加法.
【设计意图】有前面的实例作为铺垫,学生能较容易地完成公式的证明,产生一种成就感及继续探索的欲望.对亲自参与推导的公式,学生的印象会非常深刻,进而突出了重点,突破了难点.体现了由特殊到一般的认知过程.
说明:在公式中有下列五个量:
(1)a■:首项,d:公差,a■:末项,m:项数,S■:前n项和.
(2)公式形式类似梯形面积公式.
(3)五个量知三求一.
该公式是等差数列的前项和的基本公式,为了加深学生的理解记忆,类比梯形面积公式.这里的上底是等差数列的首项a■,下底是第n项a■,高是项数n.引导学生总结:这些公式中出现了几个量?
3.结语
利用著名数学家高斯解决问题有趣的故事激发学生对等差数列的思考及兴趣,可达到很好的教学效果。把数学名题适当地应用到高中数学教学过程中,不仅能丰富学生的知识面,而且能提高学生的数学素养,达到数学教育的目的。
参考文献:
而这一次离去的,是数学家谷超豪。
这位数学家的故事可不是枯燥的公式,而是处处闪动着调皮的生活色彩。下放时,他在广播里听到龙卷风要经过,还有心思看看窗外飘飞的雨点,算曲率,说播报有误;在香港便利店买完冰镇矿泉水,他突然打破沉默对身旁的学生说:“你知道怎么用数学来描述随着时间的推移,冰的融化过程吗?”
在他看来,生活处处有数学,“人谓数无味,我道味无穷”。在医院时,他根据抽血检验报告,预测自己的出院时间;根据风向和台风的几何特性,他常和天气预报比赛谁预测台风更准确。
这位没有戴瓶底厚的近视眼镜、走路思考问题也不会撞到电线杆的数学家,用他86年的一生告诉人们:数学也有诗情画意。
“诗可以用简单的语言表达非常复杂的内容,用具体的语言表现深刻的感情和志向,数学也是这样,1除以3,可以一直除下去,永远除不完,结果用一个无限循环的小数表示出来,给人无穷的想象空间。”他说。
他总结出数学与古典诗词相通的“理论根据”:诗歌的对仗与数学的对称性是相似的,许多文学作品中还蕴涵着丰富的科学思想萌芽。“任何科学都需要语言的表达,文学修养对一个科学工作者来说必不可少。有些文学作品很讲逻辑,我在中学就学会了用数学的反证法,或许与我读《三国演义》有关吧。”
最后,他干脆把艰涩的微分几何定理写进诗里:“曲面全凸形难变,空间双曲群可迁”。
他的生活也如减法一样。在家里,同为数学家的妻子和他的共同话题总是数学研究,但他却并不觉得乏味,因为彼此能听懂对方讲的话,就是一种幸福。
可现实并不总充满诗意。在他的学生的印象中,谷老从未在背后评论过任何人的人品,只有一次,他对一名四处兼职的同行非常反感,厌恶地说,“人也是会变的。”
他的学生、中科院院士洪家兴曾经告诉他,中国数学界数量是世界第二,仅次于美国,但论文被引用的数量却只在世界排一百多位。在听到这个统计后,谷超豪很久没有说话。
洪家兴比喻说,谷先生就像一个开采金矿的带头人,带着大家探索、开路。种种创业之初困难的事都由谷先生做了,而在找到了一条通往金矿之路后,他就把金矿让给跟随他的年轻人去继续挖掘,自己则带着另一批年轻人去寻找另一个金矿。
在复旦任教的几十年岁月里,只要没有重要会议,谷超豪雷打不动地组织每周一次的讨论班,大家坐成一圈,交流心得。“我们最怕的就是谷先生开口提问。”谷超豪的“关门弟子”谢纳庆说,讨论班上,有时东西实在太难,谢纳庆想糊弄过去,谷老会很快打断他,将他企图蒙混过去的问题重新拎出来,要他详细解答,每次都让他下不了台。
到八十多岁,谷老一直坚持亲自指导学生。晚年在病房打着点滴接受记者采访时,他曾得意地说:“想不到吧,我的两个‘关门弟子’,就是在这里完成论文答辩的。”
其实,在数学系以外的复旦校园里,谷超豪算不上特别有名,远不如其师苏步青。而在苏步青的口中,谷超豪的学术成就超越了自己,是他最好的学生,没有“之一”;唯一不如自己的地方,就是“没有培养出超过自己的学生”。“他这是在将我的军!”谷超豪曾说。如今,谷老的学生中已经走出九位两院院士。在晚年时他感叹,“在一定程度上我可以向苏先生交账了!”
“人生几何学几何,不学庄生殆无边。”他不喜欢庄子“以有涯随无涯”的处世之道,总是“希望再多做一些事情”。
60岁时,他写道,“谁云花甲是老人,孜孜学数犹童心”;70岁,他说“七十古稀今不稀”;到80岁,谷老依然笑称自己只是过了一个“小小的”生日:“如今我还要说,八十古稀今不稀。很多比我还要年长的科学家,还在一线工作。”
可惜的是,他没能像自己许的生日愿望那样,“再干若干年”。
一、上好数学活动课的意义
1、能够达到教、学、做的统一。
数学活动课以学生的活动为主,强调活动性,顾名思义,既“活”又“动”,其表现有四,一是学生在活动中感受情感上的愉悦,学生喜欢活动,这就调动了学生的非智力因素。二是学生思维活跃,显现了各种思维品质,并在活动中得到培养和提高。三是活动灵活而富有弹性,它可以让学生自愿选择,以满足学生的兴趣爱好发展的需要,而不是“一刀切”。四是感官密切配合,协调行动,学生在做中学,学中做,达到教、学、做的统一。
2、学生的兴趣、爱好得到充分发挥。
数学活动课的特点是开放性。开放性集中体现在活动内容的开放、活动时间的开放、活动空间的开放以及师生关系的开放方面。活动内容的开放是指活动内容不受教材、教学进度的限制,可以大胆地选择形式多样的内容,如数学史、数学思想和数学方法、数学学习方法、数学墙报的编辑、数学小论文的写作、数学社会实践性等。活动时间的开放是指学生可以依据自己的兴趣和爱好,按自己的学习需要、学习速度和计划,选择参与活动的时间。活动空间的开放是指学生可以把教室、校园乃至社会作为自己活动的空间,师生关系的开放是指教师不采用专断式教学,而是实行民主,师生合作进行活动课的教学。这样学生的兴趣、爱好可以得到充分的发挥。
3、充分体现学生的主体性。
数学活动课不拘泥于统一的方法和同一种答案,强调发挥学生自身的主动探索和创造精神,给每个学生的发展留下广阔的空间,集中表现为学生在活动中可以充分发展其能动性、自主性和创造性。例如教师可让学生进行这样一个活动:请学生采集应用数学的问题。对采集的问题进行分析求解,并把结果写成小论文。在这样的活动中,学生独自去发现问题,充分发展了学生的能动性、自主性、创造性。
二、数学活动课的内容与组织
凡能激发学生学习数学的兴趣,体现数学美的素材均可列入数学活动课的内容之中,数学活动课的内容主要有三大来源,第一来源于学生的需要、兴趣、爱好和特长,第二来源于社会生活,第三来源于数学知识,以帮助学生巩固、验证、拓宽已有的数学知识,在确定活动课的内容时,应注意知识性、科学性、可接受性以及趣味性等原则,具体地说,数学史、数学家的故事、数学学习方法、趣味数学、动手制作、数学应用、数学知识的拓宽和加深等都可以列入到数学活动课的内容,目前中学数学教材中穿插的“想一想”、“做一做”、“读一读”、“探究与思考”以及实习作业等内容,为开展数学活动课提供了基本内容。
下面结合实例说明如何上好有关数学史、数学家故事的活动课。
(一)准备工作
1、利用课余时间去收集数学发展史的有趣小事故。
2、以小组为单位,在所收集的资料中选取适合自己表演的材料,每组准备1—2个。
3、选出有4—5人组成的评委,表演结束后,由评委评出一、二、三等奖。
4、评定要求:每个小组收集到的数学发展史小故事,经改编,可以用故事、小品、图片解说等形式表演出来,哪个小组表演的生动、有趣明了,可得最高分。
(二)活动步骤
1、整个过程由两个主持人主持。
2、主持人宣布活动开始,将这堂课的意义告诉各位学生,宣布评分规则,表演顺序可由抽签决定。
3、每个小组表演结束后,可以由主持人根据表演内容,提出问题,让其他同学回答,以增添气氛,回答正确有奖。
三、数学活动课的形式
数学活动课的内容丰富多彩,其形式也灵活多样,总的来说可采用三种形式:集体活动、小组活动、个人活动。
1、集体活动。
集体活动可以吸收大批学生参加,这种活动有全校性的、全年级性和全班性的。具体的活动方式有:数学游戏、数学家故事会、辩论会、数学小品等。数学游戏包括比赛、灯谜、表演等内容,其宗旨在于巩固数学知识,扩大学生的视野,培养学生学习的兴趣,拓宽解答问题的思路,锻炼并发展学生的智力。在游戏中要顺利解答每道题,需要分析断断,归纳推理及多思熟虑、灵活机智,因此人们常说,多做数学游戏会使人变得更聪明。
数学活动课上可以就一些似是而非的数学问题或一些疑难问题组织“师生辨证会”,可以由教师提出问题,让学生回答,也可以由学生提出问题教师回答,也可以用全班学生分成小组,每两组提出问题互问互答,在辩论中,学生用自己所学过的知识进行激烈而积极的辩论,可以充分调动学生学习数学的积极性、主动性,同时还可以交流师生之间的感情,促进学生语言表达能力。
2、小组活动。
小组活动是数学活动课的基本组织形式,是建立在学生对某项活动的兴趣、爱好的要求的基础上的,它机动灵活、小型多样,能让学生获得学习和实践各个专项活动的机会,有助于学生扩大和加深某些方面的知识,发展他们的兴趣爱好和特殊的才干,小组活动一般包括编辑数学园地、组织兴趣小组等。
3、个人活动。
随着尖端科学的发展,我国数学已经高速度发展到了一个新的阶段。我国数学界人才济济,他们在各个方面的研究成绩卓著,蜚声国内外,不少数学家都具有世界先进水平。中学数学教学内容中充满辩证唯物主义观点。教师自觉地有意识地发掘数学教材内在辩证唯物主义因素,用辩证唯物主义观点阐述教学内容,正确地讲授数学概念和规律,正确地揭示数学知识和内部规律及它们之间的辩证关系,这就构成了辩证唯物主义教育内容。对学生进行道德品质教育的内容很多,在数学教学中,应培养学生严肃认真,实事求是的科学态度,刻苦学习,勇于进取的精神和遵守纪律、团结协作的作风。数学是一门严密的、抽象的、逻辑性很强的科学。它的产生与发展,必须遵循实事求是的原则,来不得半点虚假与投机取巧。在数学教学中,注意培养学生科学的人生观。培养学生严谨的工作态度,数学知识本身是严谨的,数学定义,语言极其准确。
在解决数学问题时,必须考虑周到,任何疏漏都会导致错误,培养学生认真细心的学习态度和一丝不苟的优良作风。结合教学,有重点地介绍中外科学家发明重要定理、公式、法则的过程,可以培养学生锐意进取,百折不挠的精神。例如,介绍我国古代伟大的数学家祖冲之,是怎样用筹码(小竹棍)计算圆周率的。介绍瑞士数学大师欧拉一生是在逆境中度过的,28岁右眼失明,他用顽强的毅力和耐心研究、创新,从不稍懈微怠,双目失明后,还口述著书数本论文400多篇,据统计,他一生创作286件书籍和论文,成为历史上最多产的科学家。圣彼得堡科学院为了整理他的著作,足足忙碌了47年。这些内容,对于培养学生刻苦学习,勇于克服困难的精神,会起到良好的作用。
数学课堂教学中进行德育的方法很多,从现代的合作教育观点来看,情感的感染力量是巨大的,教师善于运用教材中思想性因素和自身的情感因素,打动学生的心,情理交融,促使学生产生信念,促使他们的思想感情与教师的教育科学目标相统一。教师挖掘教材中辩证因素,同时还要充分考虑学生年级特征和个人认识能力的差异,分阶段、分层次地运用某一哲学观点(如对应统一,量与质互变等)所揭示的思想方法分析教材,把德育和智育自然和谐地结合,即是采用渗透的方法,让学生在潜移默化中受到科学世界观的教育,帮助他们逐步形成辩证唯物主义思想。中学生思想品德的可塑性大,模仿性强,教师可介绍当代数学家华罗庚、陈景润等在数学各领域取得闻名于世的成就。在青少年中,数学人才不断涌现。教师用讲故事的方法,把教育意图隐蔽在友好的毫无拘束的气氛之中,使学生受到启发。
数学教学加强德育的途径主要有:运用教材进行教育,是教师对学生进行思想、政治和道德教育最基本的途径。教师从哲学思想的高度,掌握教材的思想观点,从科学知识中,提炼思想教育内容,找准渗透德育的最佳结合点,不失时机地渗透德育。教师在不增加教学时间的情况下,进行精选、补充,努力做到紧密结合教材,水融,适当地予以拓宽和充实。通过课外活动进行教育,是教师对学生进行思想政治和道德教育必要的途径。教师适当组织课外活动,通过教育者的“言传身教”感染学生,是加强德育最直接的途径。学生心灵震动,多在日常静态潜移默化中发生,教师的言谈举止直接影响学生。教师的思想境界,学识水平以及对课堂教学严格组织,对学生的正确评价和公正态度,都会给学生产生巨大的感化力量。每个教师应该在“教书育人”的高度,切实做好学生的表率,以模范的师表,使学生在知、情、意、行方面,受到潜移默化的熏陶,以培养学生良好的道德品质和行为规范。
作者:李云竹 单位:黑龙江省大庆市第三中学
关键词:大学数学 数学史 应用
我国现行的大学数学教材一般是按数学知识的逻辑体系来展开的,其内容具有高度的抽象性、严谨性和系统性。由于教学学时相对减少,大学数学的教学方法一般都是以“讲授法”为主,教师根本无暇顾及学生在学习过程中的认知状况和情感体验。大学数学给学生带来了恐惧感――不理解数学、不知道怎样学、不知道有什么用,从而导致学生对数学没有兴趣。在教学实践与研究中,我们发现数学史知识的适当引入,能够帮助学生形成正确的数学思维方式,从而养成良好的学习方法;能够帮助学生认识数学的应用价值,从而调动起他们学习数学的兴趣;能够帮助学生欣赏数学,从而帮助他们理解数学;在数学家们追求真理、献身科学的精神感染下,还能够帮助学生确立正确的学习态度和养成不惧困难的拼搏精神。
一、学生畏惧数学的原因
学生惧怕数学的原因很多,有主观的也有客观的,我认为最主要的是:
1.教材内容抽象
传统的教材观认为,数学教材是数学知识的载体,是数学知识体系的浓缩和再现。在这种以知识为目的的教材观下,我国现行的大学数学教材基本上都是依据数学知识的逻辑结构来编排其系统结构,忽略了学生的心理发展顺序和心理特征,其内容表现出高度的抽象。这种教材观在我国新一轮基础教育课程改革中有了很大的改变,具有代表性的观点是:教材是为了达到规定的培养目标,完成规定的教育任务,针对学习对象的生理、心理特征和知识、能力基础,在规定时间内进行教育的材料。在这种观点下,新的中小学数学教材比较偏重学生的学习特点,偏重问题的叙述、理性认识与偏重问题情境和情感体验。大学数学教材与中学数学教材相比其反差很大,有的远远超出了学生的认知能力,而且有越学越难之感。
2.教学方法简单
由于大学数学内容还具有高度的系统性和严谨性,大学数学教学便主要以教材所负载的知识和技能的传授与掌握为宗旨,再加上教学学时的相对减少,教学方法一般都采用单一的“讲授法”,其中“满堂灌”的现象还比较严重,很少考虑学生在学习过程中的认知状况和情感体验,无暇顾及学生在吸收知识过程中数学思想方法的形成与掌握。学生在课堂上主要是以被动的接受学习为主,如果在课外没有足够的时间消化,是很难真正理解数学,掌握数学的。
3.功利化的认识
中等数学教育浓缩到中学阶段最后一年的高三,唯一的目标就是直面高考。教学模式几乎被定格在知识点的归纳和怎样解题上,教师给学生讲解各种类型的例题,以及各种解题的技巧和方法,学生则从大量的习题中,一个一个地分清它是哪一种题型,用哪一种方法求解,数学思维方式被定格在了怎样解题上。在对我们泸州职业技术学院学生的调查中发现:许多学生一跨进大学的校门,就把学习的重点放在英语和专业课上,对于公共基础课的数学认为在他们今后的工作中作用不大,他们对学习数学常常处于一种带有抵触情绪的消极状态之中。经历过高考磨炼的大学生们,对数学功能的理解仅存有考试的需要,学生对学习数学功能理解片面。
二、在大学数学教学中引入数学史的作用
数学史引入数学教学中,有助于提升学生的数学素养,更能体现数学的魅力。
1.帮助学生养成正确的数学思维
数学教学的重点是发展学生的数学思维,帮助学生形成正确的数学思维方式。数学思维是理性思维的一种,它不同于形象思维,也不同于物理、化学、生物等使用实证性思维,逻辑思维是数学思维的基础部分,但不是核心部分。大学的数学教材在内容的呈现方式上都是按知识的逻辑体系来展开的,其结构的严谨性和知识的系统性导致了内容的高度抽象,隐去了知识的发生和发展过程,也看不见创造数学和发展数学的思维过程。单纯的数学符号语言的逻辑推导无法帮助学生形成正确的数学思维方式。数学家发现数学的时候,是火热地思考着。一旦研究完毕,呈现在我们面前的则是冰冷的美丽形式。在数学教学中要培养和发展学生的数学思维,只靠这些“冰冷的美丽”的符号语言和形式化的技巧是完全不够的。数学思想方法呈隐蔽形式,渗透在学生获得知识和解决问题的过程中,通过数学史,如果能有效地引导学生经历知识形成的过程,看到知识背后所蕴涵的数学思想,就能够帮助学生形成正确的数学思维方式,提高学生的学习兴趣。
2.改变学生认识数学的功能
一般认为数学的主要功能有三个方面:一切自然科学的基础、训练思维的体操、人类文明的传承。帮助学生正确认识数学的功能,提高他们学习数学的积极性是大学数学教学的主要目标之一。然而,如果脱离教学内容,任何空洞的数学功能的讲解对学生都是苍白的。翻开数学的历史,可以看到许多数学概念的形成都是在实际需要中产生的,推动数学发展的是科学的需要、社会的需要、文化的需要和数学自身发展的需要。概率论的起源是为了解决赌博中遇到的各种问题;微积分的创立是为了解决十七世纪的几类科学问题;行列式是在解方程组的需要中产生,从问题开始揭示数学的发现过程、创造过程,让学生在数学史的“时间隧道”中感受到数学的巨大功能,能激发起他们学习数学的兴趣和热情。
3.提升学生欣赏数学的能力
数学作为一种创造性活动,还具有艺术的特征,这就是对美的追求。英国数学家和哲学家罗素说过:“数学不仅拥有真理,而且拥有至高无上的美,一种冷峻严肃的美,……这种美没有绘画或者音乐那样华丽的装饰,它可以纯洁到崇高的程度,能够达到严格的只有最伟大的艺术才能显示的完美境地”。对抽象的数学符号语言,如果能够让学生从欣赏美的角度去理解它们,学生对数学的理解将是永恒的。美能给人带来享受,带来探究和学习的兴趣。希尔伯特把数学比喻为:“一座鲜花盛开的园林”。他鼓励我们去寻幽探胜,去向人们介绍这些奇景秀色。当我们将数学史上一些美妙的发现、绝妙的创造和精美的表达形式展现给学生的时候,他们无不为之所吸引。他们带着惊叹、崇拜、向往的表情欣赏着数学,进而理解数学。
4.激励学生形成良好的意志品质
帮助学生形成良好的意志品质,榜样的力量是无穷的。榜样对学生具有很大的说服力和感染力,不仅影响他们的思想认识,熏陶他们的情感,而且还可以使他们从内心产生巨大力量,推动他们下决心去做,促使他们形成良好的意志品质。从古至今,数学史上闪耀了无数璀璨的明星,他们的精神影响了一代又一代人。祖冲之的圆周率推导和计算,给了中国人足够扬眉的资本;刘徽的《九章算术注》和《海岛算经》堪与欧几里得对古希腊数学的总结和整理相媲美;陈景润用惊人的毅力在艰苦的环境中登上哥德巴赫猜想的“1+2”台阶;牛顿和莱布尼兹创立的微积分被恩格斯称为“人类精神的最高胜利”;阿基米德在敌人破城而入危及生命的关头仍沉浸在数学研究之中,为的是“我不能留给后人一条没有证完的定理”。欧拉31岁右眼失明,晚年视力极差最终双目失明,但他仍以坚强的毅力继续研究,它的论文多而且长,以致在他去世之后的10年内,他的论文仍在科学院的院刊上持续发表。数学家们坚忍不拔、不畏艰苦、敢于坚持真理的人格魅力,对于大学生们净化心灵,提升精神境界,形成良好的意志品质都有很大的帮助。
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三、在大学数学教学中数学史的应用
数学史在大学数学教学中的应用是全方位的。
1.引入新课
在《高等数学》的教学中,微积分的引入正好可以将创立微积分的需要作为切入口,让学生们领略到数学的巨大功能,从而激发起学生学习数学的兴趣。微积分的产生是寻找解决一系列实际问题的普遍算法的结果。从16世纪中叶开始的100多年间,许多大数学家都致力于获得解决这些问题的特殊算法。牛顿与莱布尼兹的功绩是在于将这些特殊的算法统一成两类基本运算――微分与积分,并进一步指出了它们的互逆关系。这些问题克莱因在《古今数学思想》中是这样描述的:
①已知物体移动的距离表示为时间的函数公式,求物体在任意时刻的速度和加速度;反过来,已知物体的加速度表示为时间的函数公式,求速度和距离。这类问题是研究运动时直接出现的,困难在于,十七世纪所涉及的速度和加速度每时每刻都在变化。
②求曲线的切线问题。这是纯几何问题,但对于科学应用有巨大的重要性。如透镜的设计等。
③求函数的最大值与最小值问题。如炮弹射出时获得最大射程的发射角,行星离开太阳的最远和最近的距离。
④求曲线的长的问题。如行星在已知时期中移动的距离,曲线围成的体积,物体的重心等等。
这些问题的提出,不用抽象的说教都能让学生们感受到数学的巨大功能。尤其是随着教学的深入,这些问题逐一得到解决更进一步提高了学生们学习数学的积极性,增强了他们对数学的理解和应用数学的意识。同时也让他们领略到,数学除了是一切科学技术研究的基础和工具,它还是一种生动的、基本的人类文化活动,数学在人类文明的进程中起着举足轻重的作用。
2.引入概念
《线性代数》中“行列式”的定义是一个难点,不易被学生理解。我们在备课中,翻阅相关历史的资料,首先被创造出那样神奇而优美的符号所震撼,而整个创造的起点仅仅是为了“记忆”的需要。于是,我们将史料稍加整理用消元法给出二元一次线性方程组解的表达形式,分析其结构,从记忆的需要出发引入了二阶行列式。学生们从这一过程中领略到了创造数学的那种神奇的美和简洁的美。
对于三元线性方程组来说,虽然未知量比二元线性方程组只多一个,但其消元过程却复杂得多,如用消元法解三元线性方程组(1)
(1)a11x1+a12x2+a13x3=b1a21x1+a22x2+a23x3=b2a31x1+a32x2+a33x3=b3
可得:
仔细观察上式分母,发现每一项都是三个元的乘积,其中有三项是带“+”号,三项带“-”号,这些元素全部都是方程组(1)的系数。将方程组(1)的系数按它们各自所在方程组中的位置抽出来:
a11 a12 a13
a21 a22 a23
a31 a32 a33
然后分别将三项带“+”号的三个元用实线串联起来,再分别将三项带“-”号的三个元用虚线串联起来,就会发现,用这个数表按这种规律很容易就可以记住这么复杂的一个表达式了。用两条竖线将数表“装进去”,就得到一个三阶行列式,即
a11 a12 a13a21 a22 a23a31 a32 a33=a11a22a33+a21a32a13+a12a23a31-a13a22a31-a12a21a33-a23a32a12
一直到讲解完n阶行列式的定义,同学们都是带着欣赏的表情在听课,他们对n阶行列式定义的深刻理解,在以后的学习中都得到了印证。
3.数学家的故事
在数学新知识引入和讲解以数学家的名字命名的定义和定理时,我们都不失时机地给学生们介绍数学家的生平事迹,介绍数学家们创造数学的艰辛和执著的追求,数学家深刻的思想,横溢的才华,尊贵的人品,给了学生们很大的鼓舞,激励了学生的学习热情,增强了学习的主动性、积极性、自觉性。在数学家们的拼搏精神、奉献精神、献身精神的感召下,学生们的思想境界得到了升华。在创立微积分初期,数学家们无法越过从有限到无穷小量的鸿沟,被主观唯心主义者贝克莱称之为“逝去量的鬼魂”,在长达一百多年的争论中,数学家们坚持真理、锲而不舍最终以威尔斯特拉斯等建立极限理论克服了这次数学危机。数学家们为追求真理,不惧艰辛、不畏权威,很多人甚至付出了毕生的努力和生命。对那些在平时学习中遇到稍微繁琐的计算和稍微复杂的证明就打退堂鼓的学生来说,介绍数学家们是如何遭遇挫折又是如何执著追求的故事,对于他们正确看待学习过程中遇到的困难、树立学习数学的信心会产生重要的作用。
四、探索与改进
数学史在大学数学教学中的应用可以包含在许多教学过程中。如果数学教师们在备课的时候,能够查一查相关的数学史资料,一定会受到数学家们创造数学、发展数学的灵感启示,这种启示应用到数学教学中,会让学生们受益匪浅。但是在查阅相关资料的时候,我们很难找到和教材内容相匹配的数学史资料。比如,在讲解以数学家名字命名的数学定义和数学定理时,查阅相关的数学史资料,很难找到数学家们发现该定义或定理的背景和过程。希望研究数学史的专家们能够结合教材,写出相匹配的数学史参考书,对一线的教师来说应该具有很好的参考价值。
将数学史融入大学数学教材的意义日趋明显。那么,大学数学教材,是否也应该更多地考虑学生的认知心理,增加数学史知识,增加多少和怎样增加是值得我们进一步探索和研究的课题。
参考文献:
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3.李文林著.数学史概论.高等教育出版社,2004.6.第4页
作者简介:泸州职业技术学院,数学讲师、理学学王
关键词:数学史;高等数学;学习兴趣
高等数学是高校理工农医等专业学生的必修课,是专业课基础,对提高学生的综合素质,建立良好的思维习惯以及未来的发展起到重要作用。对于如此重要的一门课程,教学方法显得尤为重要。然而,教育向来重视最终考核成绩,轻视对知识发展过程的理解,这就造成了在传统的高等数学教学中,学生普遍对学习不够重视,学习兴趣低下,课堂上师生配合默契度低,学生疲于应付,考试前背题猜题,只求得高分或通过考试,没有真正去理解和学好高等数学的心态。教师认为学生学习态度差,学生认为教师的授课方式陈旧,授课内容抽象,难以理解。造成这种局面的原因是数学的传承性、抽象性和逻辑性强,学生在学习过程中不清楚抽象的数学概念来自哪里,有什么样的理论背景,不清楚为什么创造这样的数学概念,体会不到学习内容的价值,因而造成大量学生对学习高等数学望而却步,不易入门。数学和其他学科不同,是一门累积性很强的科学,它的发展是一个推陈出新、吐故纳新的过程,是“高级”数学代替“低级”数学的过程,是抽象基础上继续抽象的过程,这个过程凝练了数学表达,但也越来越难让人看清它的本来面目。新的数学理论往往继承和发展了原有的理论,其包容性和应用性更强。这方面的案例不胜枚举,比如数的演化过程具有明显的累积性,从自然数经过多次扩展到现在的实数,每一次数的扩展都包含了原来的数作为其真子集,而且新系统的运算规则继承了原来的运算规则;初等代数到高等代数也是进一步抽象和演化的过程;高等数学中函数的定义推广了初等数学中函数的定义并将其作为特例。因此,当学习和研究数学的时候有必要了解其发展历程。数学史是研究数学概念、数学方法和数学思想的起源和发展及与社会政治、经济和一般文化的联系的科学。数学史不只是对数学发展的成果记录,更重要的是介绍了数学发展的过程,数学家的思维方式和研究方法,数学概念的创造意图,数学家走过的弯路等,这些都是启发思维的重要素材。然而,遗憾的是,一般的高等数学教科书直接给出概念和定理,而没有阐明概念的由来。李文林在《数学史概论》中提到:“不了解数学史就不可能全面了解数学科学”,也不可能更好地研究和应用数学。许多著名的数学家也都对数学史的重要作用给出过精彩的描述。莱布尼茨(G.Leibniz,1646-1716)在《微积分的历史和起源》中说道:“知道重大发明特别是那些绝非偶然的、经过深思熟虑而得到的重大发明的真正起源是很有益的。这不仅在于历史可以给每一个发明者以应有的评价,从而鼓舞其他人去争取同样的荣誉,而且还在于通过一些光辉的范例可以促进发展的艺术,揭示发现的方法”。19世纪数学史家M•克莱因提出:“历史呈现了知识的来龙去脉,叙说了人类认识如何步步深入。在抽象的过程中,就能体会和把握认识提升的关键。”庞加莱认为:“如果我们希望预知数学的将来,适当的途径是研究这门学科的历史和现状”。吴文俊院士说:“假如你对数学的历史发展,对一个领域的发生和发展,对一个理论的兴旺和衰弱,对一个概念的来龙去脉,对一种重要思想的产生和影响等这许多历史因素都弄清了,我想,对数学就会了解得更多,对数学的现状就会知道得更清楚,更深刻,还可以对数学的未来起一种指导作用,也就是说,可以知道数学究竟按怎样的方向发展可以收到最大的效益”。基于以上分析,文章将深入探讨数学史融入高等数学教学的重要意义,并给出数学史融入高等数学教学的若干科学有效的策略。
1数学史融入高等数学教学的意义
1.1融入数学史有助于树立学生学习高等数学的积极心态。兴趣是最好的老师,尤其对于高等数学,更需要培养学生的学习兴趣。法国思想家卢梭说过:“问题不在于教他各种学问,而在于培养他有爱好学问的兴趣,而且在这种兴趣充分增长起来的时候,教他以研究学问的方法”,可见激发学生学习兴趣的重要性。在高等数学教学中融入数学史教育不仅可以使学生获得专业的数学知识,同时也能获得人文方面的熏陶。数学的历史源远流长,数学家的辛勤努力,对待问题的严谨态度,取得的伟大成就和高尚的人格都深深地感染和激励着青少年学生。从结绳记事、数字的出现到极限、微积分,再到当今庞大而复杂的数学体系,每一个数学概念的出现,每一点数学的进步都极富有理性魅力,有些还具有很强的趣味性。将这些宝贵的题材以故事的形式穿插到数学教育中会增加许多文化韵味,使数学课堂更具人文意义、历史意义、科学意义,学生能更好地了解数学的发展演变,进而活跃学生的数学逻辑思维,增强学生学习的积极性。1.2融入数学史教学有助于学生了解高等数学发展的基本规律。高等数学具有抽象性、严谨性、应用广泛性、系统性、发展连续性等特点,尤其是高等数学发展的连续性特点使得学生在学习中有必要了解其发展历史。高等数学教科书内容由众多数学家和科研工作者的成果凝练而成,一般只列出概念的定义,定理及其证明等内容,并没有介绍概念、理论和方法的历史背景、演化过程,从而使初学者感到某些概念的出现很唐突,不知道为什么要如此定义及有什么用处。教师若在课堂上仅仅按部就班地进行讲解,那学生也只是被动地接受知识,并不清楚数学概念产生的背景、发展历程及其应用过程,这样的教学过程是片面的、不完善的,不利于学生的学习和潜力的提升。任何一个数学概念和定理的产生都有现实的背景和应用,不了解这些背景和应用,就不能更好地理解数学和展望数学的发展。因此,在高等数学教学的过程中,要科学合理地融入数学史教育,对知识的来源背景、发展过程以及应用等方面进行全面介绍,这有助于帮助学生窥得数学的原貌,了解数学发展的曲折历程,并为以后的数学研究提供参考。1.3融入数学史教学有助于学生对高等数学概念的直观理解。高等数学中的大多数概念和定理都比较抽象,难以理解,计算和证明过程繁杂,学生对高等数学普遍有畏惧心理。要想达到良好的教学效果必须遵循直观性教学原则,这样学生能更准确地理解和接受抽象的数学概念。数学史中有大量生动有趣的数学故事,这些故事能够启发学生直观地理解数学概念。将数学史中这些生动的例子融合到高等数学教学中会让高等数学课堂内容更加丰富,不但活跃了课堂气氛,而且让学生加深了对数学概念的理解,提高了学生的学习效率。
2数学史融入高等数学教学的若干策略
2.1做好数学史资料的选择和课堂设计工作,丰富教学内容。教师是教学环节的设计者和实施者,主导课堂教学,因此,课堂效果很大程度上取决于教师的知识水平、认知能力和教学设计方案。因此,教师要努力扩大知识储备,加强数学史资料的收集、学习和消化,提高教学设计能力,科学构建数学史教学情境。从数学史中选择合适的素材合理地融入到教学环节中,既可以把这些素材作为介绍数学概念之前的引例,也可以是在某些重要方面的应用,还可以作为课堂所讲知识的延伸。这样既活跃了课堂气氛,又激发了学生的学习兴趣,调动了学生学习的积极性。例如,在讲解导数概念的时候,要讲清楚概念的来历,是什么问题导致了导数概念的出现。正式给出导数的定义之前,可以先讲物移的瞬时速度和求切线斜率的案例,这样就不会有突兀感。然后,再讲概念出现之前发生了哪些有趣又曲折的历史事件,这些事件带给人们哪些深刻教训和启发等。2.2加强师生课堂互动,鼓励学生参与课堂教学设计。师生的良好课堂互动能显著提升教学效果,让学生参与课堂教学设计很有必要。新课之前,教师可以让学生收集数学史中相关的资料,比如数学家的有趣故事,数学的重要应用,数学引发的重大历史事件等。这既可以让学生提前熟悉要讲的知识内容,又提高了学生对数学的认知水平。课堂上邀请学生讲演自己收集的数学史资料,教师可以利用多媒体穿插播放一些与授课内容相关的视频资料作为补充,与学生互动,让学生更直观地理解教学内容。2.3追本溯源,理清数学知识的一般发展规律。数学家莱布尼兹说:“没有什么比看到发明源泉(过程)更重要了,比发明本身更重要”。数学起源于人类对现实世界的观察,但随着数学的发展进步,它的表达形式已经彻底的抽象化,因此,要彻底理解一个数学概念必须追本溯源,沿着数学概念发展的路线去逆向观察,这不但可以帮助学生深入理解概念,还可以启发学生的创新思维。比如,在讲解实数概念的时候,如果直接给出抽象的定义及其性质就会使教学效果大打折扣。结合数学史,从人类最开始的结绳记事说起,人们为了表示某些个体集合的数目出现了自然数;为了表示诸如欠债数目,某个标准之下的温度等问题,人们发明了负数;为了表示个体的部分出现了分数;单位长度的正方形的对角线长度问题促进了无理数的出现。沿着这样一条主线讲解,学生就会对数的演化历史看得很清楚,最后自然而然给出实数的定义。2.4揭示思维过程,培养学生独立思考数学问题的能力。数学史中包含大量数学家研究数学的经典故事,把这些故事融入到高等数学课堂教学中可以使学生充分领略到数学家研究数学的思维过程,同时也为学生独立研究提供了研究策略和研究经验。比如,在讲解极限概念时可以融入极限概念出现前数学家们的思维过程。古代已经有了朴素的极限思想,但是极限作为严格的数学概念出现却是近几百年的事,时间跨度巨大,期间经历了无数曲折。17世纪后半叶,牛顿和莱布尼茨在总结前人研究的基础上分别独立地创立了微积分理论。他们建立微积分时明确提出了极限的概念,但由于使用了直观的无穷小量的概念,使得提出的极限概念含混不清。虽然利用极限概念十分有效地解决了大量实际问题,但是也受到了很多质疑、嘲讽,甚至是猛烈抨击。比如,牛顿把瞬时速度说成是无穷小时间内所走的距离与无穷小时间之比,这就是含混不清的描述,同一过程中,无穷小时间有时看成0,有时又不看成0,这明显是不合适的。正是由于这些质疑和批评促使数学家们继续深入研究,最终由法国数学家柯西,德国数学家魏尔斯特拉斯等建立了严密的极限理论。2.5重视数学思想的把握,加强学生创新能力的培养。数学思想是对数学概念、理论和方法的本质认识。数学史不仅仅是数学本身发展过程的历史记录,还包括数学发展过程中数学思想的形成、发展及其应用。高等数学课堂穿插数学史教育的一个重要目的是,让学生了解众多具体的数学思想的产生和发展历程及其这些数学思想在数学发展中起到的作用、存在地位和产生的影响。比如,函数思想体现的是利用函数的性质来分析问题、转化问题和解决问题。方程思想是从问题的数量关系入手,用数学语言将这种数量关系转化为数学模型,然后通过求解方程来获得问题的解。类比思想是把两类不同的数学对象进行对比,如果发现它们其中某些方面有相同或类似之处,进而可以推断它们在其他某些方面也可能会有相同或类似之处,这至少为解决问题提供了一种可能性。掌握数学史中这些宝贵的数学思想有利于培养学生的创新意识和探索精神。2.6注重培养学生热爱数学科学,为国奉献的精神。在高等数学教科书中有众多以人名命名的公式、定理和结论,这些人名绝大多数都是翻译成汉语的外国人名。有的同学就会产生疑惑:中国的数学怎么落后了?这就有必要让学生了解一下中国的数学发展史。数学史融入高等数学教学可以改变学生对中国传统数学了解甚少的现状。中国数学源远流长,在人类历史中的大多数时间都处于世界领先地位。因近展缓慢等原因造成了中国近代数学的落后。数学落后是导致科技落后的重要原因,而科技落后又造成了近代中华民族多灾多难。高等数学教学中融入数学史教育尤其是中国数学史教育可以激发学生的爱国情感,进而激励青年学子为振兴中国科技而努力奋斗。数学史中有大量数学家研究数学的励志故事,这些故事富有感染力,融入到高等数学教学能培养学生热爱科学、崇尚科学的精神。例如,瑞士大数学家欧拉一生勤奋研究数学,即使在双目失明和遭遇重大挫折的沉重打击下依然坚持数学研究,凭借坚强的毅力和不屈的精神撰写了大量意义重大,影响深远的论文。中国数学家陈景润痴迷数学研究到了废寝忘食的地步,每天都沉浸在数学研究的快乐之中,即使遭受疾病的痛苦折磨,他都没有停止过追求理想,正是凭借这种惊人的毅力和顽强的斗志,他将世界难题“哥德巴赫猜想”的证明向前推进了一大步,得到了目前该猜想的最好结果。这些数学家勇于为科学献身的精神值得广大青年学子学习。
3总结
长久以来,我国的数学教育忽视了数学素质的培养。教师的教学方法陈旧单一,学生对学习缺乏兴趣。如何激发学习兴趣,提高学习效率,培养创新型人才是素质教育亟待解决的问题。将数学史科学合理地融入高等数学教学可以激发学生的学习兴趣、有助于学生了解高等数学发展的基本规律、有助于学生对高等数学概念的直观理解、有利于学生掌握数学思想和培养创新能力,并能有效地提高教学效率,提升教学质量。教师要充分认识到数学史教育在人才培养中的积极作用,在课堂教学中要科学合理地利用各种教学手段努力做好高等数学课堂中的数学史教育工作。
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一、营造良好的创新心态情境
良好的心态情境可以诱发学生的潜在创造智能,使学生的心情得到舒畅,灵气得到解放,这就要求课堂上必须建立新型师生关系,对学生少一些责备,多一些微笑,少一些严厉,多一些宽容,学充分理解、信任、尊重学生,保护学生的求知欲,好奇心,让学生从内心感到教师可亲可敬,从而对教师信赖,乐于接受教师的教诲。
二.巧设问题,激发学生创新兴趣
教育学家乌申斯基说:“没有丝毫兴趣的强制学习,将会扼杀学生探求真理的欲望”兴趣是学习的重要动力,兴趣也是创新的重要动力。创新的过程需要兴趣来维持。学生的创新思维能力,是由遇到问题而引发的,好的问题可以诱发学生学习动机,启迪思维,激发求知兴趣,怎样才能提出好的问题呢?一是提出问题要有较强的目的性,要能引起学生的注意,能激发他们的好奇心和探求的欲望,欲解之而后快;二是鼓励大胆发问,于无疑处质疑,不满于书本上提供的现成答案,善于发现并提出自己的不同观点,不同看法;三是设置问题要有多层次,有梯度,要为学生创造展示才华的条件和机会。
三、从对学生的发散思维训练中培养创新能力
发散思维是启发学生想象力,进行创新意识训练的另一个主要方法。任何事物都具有多面性,发散思维就具有启发学生发现事物多属性的因素,从而引发创造性的东西来。比如,对于“?=0”这个问题发散式思维训练可得多个答案:⑴0+0=0,⑵a-a=0,⑶ a 0=0,⑷ =0,⑸ =0,⑺ =0,⑻03=0,⑼Sim0=0,⑽ =0,……可见发散思维是一种不依靠常规,寻求变异,从各种方面寻求答案的思维方式,发散式思维思路广阔,学生处在一个主动探索状态,且能各抒己见,通过活跃的思维求异,结果各具特色,新颖不俗,真所谓“横看山岭侧成峰”。
四、在公式的变化中培养学生创新能力
数学公式是数学知识的高度浓缩,是数学知识的精华所在。在公式的教学中,引入变式,对培养学生的创造力是有很大帮助的,学生除了掌握公式结构特点,推导方法,成立条件,使用范围,要引导学生对公式的正用、逆用、变形、组合、推广等变化训练提高学生的灵活性,增强创造力。
五、通过比较培养学生的创新能力
类比分析思维的基础,也是认识事物的基本方法,在比较分析中,温故而知新,新旧知识相互渗透,融合贯通,举一反三,触类旁通,不断拓宽知识领域,激发探究的欲望,拓展思维空间。
六.一题多变,挖掘引申,提高创新能力
我们解题后,可以将原题稍加改动,结果使一道题变成一串题,一类题,也可以借题发挥,进行横向和纵向的演变,比如:在学习一次函数时,我给学生布置了这样的3个题目:
①已知一次函数y=kx+b,当-2
②已知一次函数y=kx+b,当-2≤x≤7时3≤y≤11.求这个一次函数.
③已知一次函数y=kx+b,当-2
初看起来,这3个题目好像是一样的,但实际上是有较大区别的,学生发现:
(A).题目①只有一个解( ),而②与③均有两个解(而且均为 或 );
(B).题目②与③的两个解中的k值互为相反数.
我让学生思考:为什么题目②与③的两个解中的k值互为相反数?学生对这个问题进行了较为透彻的研究.我引导学生运用轴对称理论和平移理论进行解释,又用待定系数法进行一般性的结论:命题:已知一次函数y=kx+b,当m≤x≤n时p≤y≤q. 则这样的一次函数y=kx+b有两个解,并且这两个解的k值互为相反数.类似地也对于给出其它结论。
七、一题多解,提高创新能力
一题多解,有利于培养学生的发散思维,使思路开阔,从不同角度寻找答案,在通过对各种解法的比较,知其繁简。从中找出最简单、最出色的解题方法,一题多解,通过一种问题的情景,把数学知识联系起来,使学生深入具体的认识知识间的联系,形成完整的认知结构。比如,我们学习勾股定理时,对勾股定理的证明,不仅学习了教材上的证明方法,还引导学生探讨多种证明方法:《赵爽证明》、《梅文鼎证明》、《杨作枚证明》、《李锐证明》……等二十多种证明方法,这不但开拓了学生的思维,激发了学生兴趣,同时也对学生进行了爱国主义教育。
八、利用数学故事培养学生的创新能力
学生一般喜欢听趣闻轶事,在教学中可结合学习内容讲述数学发展的历史和历史上数学家的故事,如数学理论所经历的沧桑、数学家成长的事迹、数学家在科技进步中的贡献、数学中某些结论的来历等,这样既可以了解数学的历史、丰富知识,又可以增加学生对数学的兴趣,学习其中的创新精神。
九、引导学生科技创新和编写小论文培养学生的创造思维能力。