数学文化教学体制的创建

数学文化教学体制的创建

作者:尹洪波 单位:淄博师专

数学是一种文化。数学的发展与人类文化休戚相关,数学一直是人类文明主要的文化力量,同时人类文化发展又极大地影响了数学的进步。数学文化培育了数学教育,而数学教育传播了数学文化。数学文化的传播是一项包括计划和实施过程的系统工程,也就是包括教学大纲制订、课程设置、教学内容呈现的数学文化的教学体系。

一、大学数学文化教学大纲的制订

(一)数学文化教学大纲的目标数学文化教育的支点是唤起学生对和谐与完美的追求。具体来讲,大学数学文化教学的目标,是帮助学习者提高数学能力,培养学习者的数学素养。结合大学生的培养目标(使学生获得相应专业领域的能力)和大学数学教学强调培养学生数学能力和素养的目标,大学数学文化教学层次性的教学目标应该为:数学文化知识(起点)———数学文化意识(桥梁)———数学文化理解(第一目的)———数学文化能力(第二目的)———数学文化素养(最终目的)。以数学文化知识为起点,通过对数学文化知识的学习来使学习者产生数学文化意识,进而使学习者达到数学文化教育的第一目的———对数学文化的理解。数学文化教学要为两个目标服务:一是为大学生的培养目标服务,二是为大学数学的教育目标服务。数学文化理解的目标就是对大学生数学能力的培养。数学文化教学的最终目标是培养学习者获得数学素养,这种目标的达成对当代大学生来说至关重要。

(二)数学文化教学大纲的内容目前我国大学数学教学中没有固定的数学文化教学大纲,当前的数学教学大纲涉及数学文化范畴并占主导地位的主要是数学文化知识,即教师的教与学生的学,主要是“工具的数学”,距离“文化的数学”还有很大的差距。所有数学课程的大纲,无论是专业课还是公共课都只提及数学文化知识的教学,而很少有数学史、数学家、数学思想、数学趣事以及数学的美学价值等内容。数学教学与文化教学同体连理,互为依托,地位同等重要。因此在数学教学大纲中应该包含数学文化的内容,除了知识的数学之外,还应该制定具体的数学文化的内容和项目,把文化的数学与知识的数学联系起来。现有的数学知识应在有文化内涵的知识点上注明它们的文化内涵,依据众多有文化内涵的知识点形成一个数学文化的项目表,从而对教师形成一个可依据的框架或纲要,指导教师对课程进行设置、呈现教学内容、编选教材以及决定教学和测试方法等,这样数学文化教学才能成为一个完整的体系。

二、大学数学文化教学的课程设置

课程设置体现大纲的内容。大学数学通常主要有专业类课程和公共类课程两大类,数学文化的教学内容应该以这两类课程为中心,适当加以拓展。其途径可以多样,或在数学课程的教学中加入数学文化的内容,或开设数学文化的专题讲座,或单独开设数学文化类的课程。如果单独开设数学文化课,可以重点讲授数学发展的历史、经典数学题目、数学家典故及数学的美学价值等内容。以使学生对基本的数学文化内容、数学对科学技术发展的重大影响等有所了解,从而使他们能全面客观地认识数学及数学文化的价值。单独开设数学文化课也给教师提供了展现数学文化的平台,能使学生在教师的指导下有充裕的时间畅游于数学文化的海洋。但单独开设数学文化课应以普及数学文化知识为主,以能了解数学文化思想为准,涉及的数学知识不能太深。数学文化知识的传授要发挥课程设置的作用,但也要注意知识的拓展和链接,在大学数学教材中单独加入数学文化特定章节的内容,要注重激发学生的求知欲望。从目前来看,大学数学课程呈现给学生的数学文化知识远远不够。总的来说,数学文化的内容虽有所涉及,但很有限,这就需要在教学大纲和课程设置上有所要求和体现,要求教师在课堂教学中发挥作用。另外,教师可以充分利用网络、多媒体等现代化教学设备,让学生领略数学文化的真谛。此外在数学文化内容的选择上还应特别注重结合学生所学的专业,在数学与其他学科的外部联系上透视数学文化的内涵。

三、大学数学文化内容的呈现方式

我们见到的数学大多是符号、规则、公式,通常给人的感觉是冰冷的,而不像文化现象那样丰富多彩、引人入胜、感人至深。这其中的缘由是,充溢在学校数学课程中的数学文化是以隐性的方式存在于符号化、逻辑化、形式化的数学体系之中的。对于数学教育工作者,我们的任务就是挖掘数学中的文化内涵,感受其中的文化底蕴,认同数学的文化价值,这就需要我们研究数学文化的呈现方式。

(一)揭示数学文化的历史过程数学史应该是数学文化中最容易挖掘的内容,对数学发现过程的了解,可以让学生有身临其境的感觉,置身于那样一种对知识发现的氛围中,学生体会到的是一种鲜活的、实实在在的数学思维过程,而不是教材中那些推理严谨、结构缜密但却缺乏生气的标准化了的数学。因此,通过数学史的学习可以引导学生创造一种探究式的学习氛围。

(二)解释数学文化的历史背景不同民族有不同的数学文化。例如,古希腊和古代中国的数学文化是不同的。古希腊实行的是少数奴隶主的“民主制度”,凡事都必须经过投票来决定。执政官通过选举产生,甚至连预算决算、战争和平等都需要投票解决。这样的制度保障了奴隶主之间可以进行平等讨论。而要平等讨论必然要体现客观的理性精神,以证据说理,崇尚逻辑演绎。这种制度反映在数学上,就是公理体系的建立、演绎证明的运用。而在古代中国实行的是“家天下”式的“君主皇权制度”,包括数学在内的各种创造都要以能为皇权服务为出发点和归宿,因此,《九章算术》中涉及到的田亩丈量、合理征税、劳役安排等为“家天下”的皇权统治效力的实用性的算法思想成为数学方法的主题。以此为出发点去理解东西方古代数学的背景,就会感受强烈的人文主义色彩,从而使学生受到人文精神的感染。

(三)挖掘数学文化的理性精神数学的抽象化、形式化、逻辑化特点看上去是“冰冷的美丽”,如果我们能揭示数学背后的理性精神,展现数学思想的深邃魅力,使学生能够体察到理性思维的精确、奥妙、完美,那么数学文化也就呈现出来了。数学文化其实是被推广了的数学思维习惯和方式,它的核心意义在于数学的观念、意识和思维方式。数学中有很多经典的例子,与很多著名的数学家密切相关。比如“,走出来的数学文化”———哥尼斯堡七桥问题,著名数学家欧拉将其解决并进一步抽象为“一笔画”问题。作为拓扑学研究的先声,欧拉后来又发现了有趣的“多面体欧拉公式”。说到欧拉,我们可以在几乎所有的数学领域见到他闪光的名字,欧拉公式、欧拉方程、欧拉常数、欧拉方法、欧拉猜想、欧拉图解、欧拉定理、欧拉准则、欧拉多项式等等。从众多这样问题的发现及其探索过程中,我们可以看到数学知识的理性,可以看到数学思想方法的深邃魅力。#p#分页标题#e#

(四)展现数学文化的应用价值数学在生产实践、经济建设、科学研究等方面都有着广泛的应用。在数学教育中应该坚持理论与实际相结合的原则,加强数学与实际生活的联系,增强数学的基础性地位,让学生在实际生活中体验到数学的应用价值。如果学生善于用数学的眼光和方法来观察事物、分析问题,就能把生产生活中的某些问题转化为数学问题,并用数学方法来处理和解决。注重培养学生的这种习惯,可以让学生认识到数学并非枯燥无用。数学一旦与社会现实相结合,其文化价值就显示出来了。

(五)显示数学文化的跨学科性数学是科学的语言,数学方法是科学的方法。数学是科学理论美的原因,科学因为数学而成为科学。同时,数学也是艺术美的重要原因之一,无论从音乐、诗歌、绘画、雕塑、建筑等哪一方面都会发现这一事实。比如,数学是计算机科学的基础,电脑的一切都归于0和1。舒心的声音、醉人的韵律、悦人的光泽、光滑的质地、美丽的形式、和谐的结构,无一不是数学。数学已经渗透在日常生活的各个方面,数学不仅给人们带来物质文明,也极大地影响了我们的思想、观念和生活方式,数学促成了现代的精神文明,促成了人类自信,促成了人类对世界未来的希望,数学文化是人类文化中最重要的文化。

(六)感染数学文化的深邃魅力通常认为,数学和艺术是人类所创造的风格与本质迥然不同的两类文化产品:一个处于高度理性的巅峰,另一个居于情感世界的中心;一个是科学的典范,另一个是美学构筑的杰作。然而,在种种表面上无关甚至完全不同的现象背后,隐匿着数学与艺术极其丰富的普遍意义。英国著名哲学家罗素对数学所表现出来的美学价值有极高的评价,他说“数学,不但拥有真理,而且有至高的美”。因此,数学教育应尽可能展现数学美,努力挖掘数学自身的美学元素,以数学学科本身特有的魅力去吸引学生。