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浙教版教材中数字文化渗透情况的分析

时间:2022-04-01 08:39:06 浏览次数:

数学教材是数学知识传播的主要载体,也是最重要的数学课程资源,是学生学习数学、教师教授数学的蓝本,数学文化观念是否能渗透到学生的观念当中,关键在于数学教材能否很好地体现数学文化,新课标指出:作为学生数学学习的重要资源,教材应当承担向学生传递数学文化的重要职责,为此,教材中理应包含一些介绍数学思想背景知识的辅助材料,如数学史料、一些数学概念产生的背景、数学在现代生活中的广泛应用等,使学生对数学的产生与发展过程有所了解,激发学生学习的兴趣,同时,也使学生体会数学在人类发展史中的作用和价值。

浙教版初中数学新教材中的“数学文化”,内容和选材丰富多彩,其主要的呈现形式有两种,即显性的专题呈现形式(如“阅读材料”、“课题学习”、“探究活动”、“设计题”、“节前语”等)和隐性的呈现形式(如练习、习题、例题中蕴涵的背景材料等),本文将从数学史料的介绍、数学与其他学科的联系、数学在生活实际中的应用、数学与现代信息技术的整合、数学游戏的设计与参与等五方面对教材编写中数学文化的渗透情况进行阐述分析,

一、以数学史料的介绍为基本载体渗透数学文化

数学是历史发展的文化,数学发展的历史教导我们,一门数学的发展是汇集不同方面的成果点滴积累而成的,常常需要几十年甚至几百年的努力,才能迈出有意义和创造性的几步,一些数学分支并非已锤炼成无缝的天衣,就是那些已经取得的成就,也常常只是一个开始,许多缺陷有待填补,或者真正重要的扩展还有待创造,因此,数学史对于揭示数学知识的现实来源和应用,对于引导学生体会真正的数学思维过程,创造一种探索与研究的数学学习气氛,激发学生对数学的兴趣,培养探索精神,揭示数学在文化史和科学进步史上的地位与影响进而揭示其人文价值,都有重要意义。

仔细研读了六册教材之后,可以说教材中非常重视以数学史料为载体渗透数学文化,

一方面,教材中的数学史料知识形式多样,以“阅读材料”、“课题学习”、“节前语”、“章前语”、“设计题”、“练习题”等多种栏目出现,着重介绍了我国的数学成就与划时代的数学发展,例如,在“阅读材料”栏目中安排了中国数学史系列文章:“中国古代在数的发展方面的贡献”、“‘九章算术’中的方程”、“杨辉三角和两数和的乘方”、“从勾股定理到图形面积关系的拓展”、“一元二次方程的发展小记”等,详尽介绍了我国数学家在数学领域中的重大贡献,还穿插了历史名题:如《几章算术》中“勾股”章第20题,《海岛算经》中的第一个测量问题,“鸡兔同笼”问题,“葭生池中”问题等,既拓宽了学生的知识面,激发学生对数学的兴趣,又可以培养学生的民族自豪感。

另一方面,教材中的数学文化史料内容较为丰富,涉及中、法、英、德、荷兰、瑞典、匈利亚、古希腊、古巴比伦、古印度、古埃及等11个国家;提及或详尽介绍的中外数学名家和科学家有35位,其中国外的有27位;提及的数学名著有11本,其中中国古代算术书有8本,几乎涵盖了我国在历史上所有的突出成就,教材这样的安排,既传承了我国丰厚的文化,也体现了多元数学文化的特色,

我们讲数学史,要将力量集中在划时代学科的诞生与重要概念的发展上,虽然教材中的数学史知识和课程内容结合比较紧密,但笔者认为有一些材料的处理有值得改进的地方,例如:

(1)非欧几何的发现被看做是数学史上的革命,它的建立是人类理性精神的伟大胜利,是它把人类从自身的经验和直觉中解放出来,但我国的中学生却无法从教材中知道任何与非欧几何有关的信息,这不能不说是我国现行教材的不足之处,

(2)缺乏一些重大结论的发现过程,譬如在阅读笛卡尔的故事时,学生可能会对笛卡尔是在什么样的情景和前提下建立平面直角坐标系更感兴趣。

(3)对于一些重要数学概念的发展交代得比较少,例如有关函数概念的起源、发展和演变等内容,本来是一个很好的数学史题材,但教材没有涉及;又例如可以考虑增加“用字母表示数”的历程介绍,

(4)史料中古代的数学成就介绍占据绝对优势,笔者认为可以考虑增加一些近代、现代数学成果的展示,如数学家李善兰的事迹介绍可与函数的概念发展相结合;数学家吴文俊的“吴氏方法”,运用该方法,实现了欧氏几何定理的机械化;等等,

数学文化作为一种思想,一种理念,它不仅仅反映在内容的转变上,数学的“问题”、“语言”、“方法”等都是体现数学文化的重要载体,因此数学文化的渗透还可以采用多种方式,比如,可以在教材页面的空白处插入一些数学家对数学的感受和认识,让学生从数学大师那洋溢着对数学充满挚爱和对真理执著追求的言语中感受数学的美,

二、以与其他学科的整合为主要途径来体现数学文化

数学与自然、科学、人文等许多学科有关,是学习这些学科的重要基础,同时可以从这些学科的问题中找到应用数学的广阔途径,理解数学的丰富内涵,也可以从它们中汲取丰富的营养,新课标在总体目标中指出:“通过义务教育阶段的数学学习,学生能够去解决日常生活中和其他学科学习中的问题,增强应用数学的意识;体会数学与自然及人类社会的密切联系,了解数学的价值,”这就势必要求初中数学教材所选择的素材尽量来源于自然、社会与科学中的现象和问题,反映一定的数学价值,教材中设置的内容涉及了人文、社会、科学、艺术等方方面面,极好地体现了数学作为基础学科的地位价值,但亦有编排不合理或与课程内容结合不紧密的现象,例如:

(1)材料内容与本学科学习或本单元学习联系不够紧密,比如“阅读材料”中的“王冠疑案与浮力定律”(七下)更适宜作为科学学科的补充材料,建议更换为与分式性质及运算相关的内容,如“糖水的浓度问题”等;又如“课题学习”中的“简单平面图形的重心”(八下)虽然与本章的学习内容“四边形”有关联,但是在材料中着重介绍的概念“重心”,建议放入科学学习的范畴更妥当,

(2)有的材料显得牵强或重复,比如七上第50页作业题4要求计算“射击枪靶l环的面积与10环面积的倍数关系”,题目表述除冗长之外,又缺乏实际意义,建议删改;又如九上的二次函数学习材料中,提及了乒乓球、篮球、足球、铅球等多种球类的各种运动形态,显得累赘,建议减少或更换,

(3)建议增加数学与文学结合的内容,教材中仅仅出现了两个民间故事,来说明反证法在生活中的应用,其实数学与文学在某种程度上是相通的,我国著名科学家钱学森提出,现代科学六大部门(自然科学,社会科学,数学科学,系统科学,思维科学,人体科学)应当和文学艺术六大部门(小说杂文,诗词歌赋,建筑园林,书画造型,音乐,综合)紧密携手,才能有大的发展,文学与数学的同一性来源于人类两种基本的思维方式——艺术思维与科学思维的同一性,张奠宙教授曾在2007年接受《数学天地》记者采访时提出:“数学文化往往

狭义地理解为介绍历史上的数学家和数学事件,其实应当结合课程内容展开,以文学为例,对称和对联,就有共同之处,‘清风’对‘明月’,上联变下联,正如对称图形,变过去相互重合一样,都是变换后的不变性质,徐利治先生把‘孤帆远影碧空尽’当作‘极限’的意境,陈子昂诗‘前不见古人,后不见来者,念天地之悠悠,独怆然而涕下’,这是一维时间和三维空间的结合,人类的文化是相通的,”诚然,数学与文学的联系可以体现在诗歌的意境、数字人诗、数字人联、回文数与回文诗、倍数与古诗歌、矩阵与律诗平仄规律等,数学在文学中的应用有利用“数理语言学”的“语言统计法”来考证世界名著作者等,这些都可作为材料选择的内容,

(4)还可增加数学在音乐中的应用,爱因斯坦曾说:“这个世界可以南音乐的音符组成,也可以由数学的公式组成,”自古以来,音乐和数学就有关联,可在教材中介绍中国古代的“三分损益法”和“十二平均律”,这些都是采用数学运算研究乐律的方法,还有毕达哥拉斯的毕氏琴弦律等知识,

三、以数学在生活实际中的应用为主要方向弘扬数学文化

数学和人类文明的联系与应用是多方面、多层次的,数学除了在我们熟知的物理学、化学中作出了重要贡献外,与生物学、体育运动,甚至与经济学、语言学、史学等也都有密切的联系和应用,而且数学与哲学、文学、建筑、音乐等也都有着密切的联系,初中学生的活动空间比第一、二学段有了较大的扩展,学生感兴趣的问题已拓宽到客观世界的许多方面,他们逐渐关注来源于自然、社会与其他学科中更为广泛的现象和问题,对具有一定挑战性的内容表现出更大的兴趣,因此要求初中数学教材所选择的素材尽量来源于自然、社会与科学中的现象和问题,反映一定的数学价值,

六册教材编排了数学在多个领域的应用,从形式之多(章前语、节前语、例题、练习、作业题、课题学习、合作学习、探究活动等)、选材之广(仅九年级书中就涉及了生活中的中心投影、设计三角形绿地上最大圆亭修建的方案、判断货船是否进入暗礁区、衣物配套的概率、测树高的方案设计与比较、公路隧道的设计等实际问题)、题量之大(据统计,各个年级涉及应用的题目分别有129题、32题、98题)、联系之密(涉及金融、生产、生活等方方面面),无不体现出数学学习的价值,反映数学作为一种文化对人类生活的巨大影响,但在编排上笔者认为还存在一些瑕疵,需要改进,

(1)有的节前语低效或无效,教材的节前语以简单、新颖、图文并茂、设问的形式,安排了一些与生活密切相关的内容,绝大多数都能起到一个新内容学习之初的质疑、引导、激趣的作用,但也有不够如意的地方,比如七上第112页的节前语和节前图是关于釜山亚运会会徽的介绍,与所学内容“一元一次方程的应用”可谓是风马牛不相及,以此引出引例中的求亚运会金牌数,更给人以牵强附会的感觉,不如直接切题更合适,类似的情况在其他章节也有出现,建议教材的节前语编排在注重生活实际、表现形式丰富的同时,更注意与本节学习内容的联系,要能在节前语中体现数学学科本质,体现数学文化特有的含义,

(2)有的习题背景素材重复出现,在解决简单实际问题的习题中,许多素材被反复利用,比如:在九下的第二章《简单事件的概率》中,涉及转盘游戏的题目有10处,可以考虑删减题量,更换背景,

(3)有的素材背景过难或与学生生活经验脱离,比如九上第85页《弧长及扇形的面积(2)》中的例4,以“引滦工程”为背景要求学生计算水的流速,而学生对流速、流量、水管截面面积之间的关系一无所知,计算公式成为学生应用知识的障碍,使内容偏离学习重点,处理好应用与所学的关系,是这部分素材应该考虑的因素之一,

(4)每节教材设置题目、问题偏多,不利于开展独立探究活动,影响数学学习的理性精神、探究精神的培养。

四、以现代信息技术为有力工具来发展数学文化

现代信息技术的发展对数学教育的价值、目标、内容以及学与教的方式产生了重大的影响,数学课程的设计与实施应重视运用现代信息技术,特别要充分考虑计算器、计算机对数学学习内容和方式的影响,大力开发并向学生提供更为丰富的学习资源,把现代信息技术作为学生学习数学和解决问题的强有力工具,致力于改变学生的学习方式,使学生乐意并有更多的精力投入到现实的、探索性的数学活动中去,

教材中以“课题学习”、“阅读材料”的形式介绍了两款常用软件“几何画板”与“Exel”的使用方法,教材中还详细介绍了计算器的诸多用法,

教材所安排的学习材料和内容,紧密联系着本章节要解决的问题,以实用为宗旨,很好地体现了现代信息技术的工具性,建议增加介绍现代信息技术在现代数学发展史上的突出作用,如对欧式几何定理的机械化证明、对数学猜想的验证、对π的计算验证等,拓宽学生的知识面,更好地理解信息技术是数学文化发展的有力工具和重要载体,

五、通过数学游戏的设计和参与来品味数学文化

2002年8月在北京举行国际数学家大会期间,数学大师陈省身先生曾为少年儿童题词,写下了“数学好玩”4个大字,但现实是一部分学生学习数学并不是来自于兴趣,而是迫于升学考试的压力。没有自觉地投入足够的时间和精力去学习、钻研数学,而数学游戏以其雅趣的形式“娱人”,以其丰富的内容“引人”,以其无穷的奥秘“迷人”,以其潜在的功能“育人”,是教师引导学生品味数学的良好载体,笔者将教材中的游戏素材作了整理,在此因篇幅关系,仅以八年级上册教材为例说明,

这里列出的游戏是广义上的,包括了一些富有挑战性、趣味性、操作性的数学设计和数学实验,这些素材为学生在学习过程中品味数学文化提供了一定的载体,也给教师在教学时提供了创新的参考,游戏的题材比较丰富,教师可以结合数学活动加以充分利用,也可以根据这些题材或教材上的其他素材创新游戏,以探究为主线,为学生的数学学习创造有意义、有数学味的活动,

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