教育信息化背景下的信息技術與數(shù)學文化研究

李 娜，朱志華

(1.湖北第二師范學院 數(shù)學與統(tǒng)計學院，湖北 武漢 430205;2.湖北第二師范學院 圖書館，湖北 武漢 430205)

教育信息化背景下的信息技術與數(shù)學文化研究

李 娜1，朱志華2

(1.湖北第二師范學院 數(shù)學與統(tǒng)計學院，湖北 武漢 430205;2.湖北第二師范學院 圖書館，湖北 武漢 430205)

在信息技術高速發(fā)展和深度應用的今天，教育信息化客觀上要求信息技術與教育融合發(fā)展，數(shù)學文化教育的發(fā)展同樣需要信息技術的強力支撐。數(shù)學文化的體系結(jié)構(gòu)是復雜的，不同的數(shù)學觀形成不同的數(shù)學文化，本文簡要分析了信息技術和數(shù)學文化的關系，并就如何利用信息技術加深對西方數(shù)學的再認識、再學習、再理解，促進對數(shù)學文化的理解、宣傳、普及和研究，借助信息技術認識數(shù)學文化的自在價值、工具價值和應用價值。

教育信息化；數(shù)學文化；信息技術；數(shù)學理解

人類社會進入21世紀，信息技術已滲透到經(jīng)濟發(fā)展和社會生活的各個方面，人們的生產(chǎn)方式、生活方式以及學習方式正在發(fā)生深刻的變化，全民教育、優(yōu)質(zhì)教育、個性化學習和終身學習已成為信息時代教育發(fā)展的重要特征。

2012年3月，教育部發(fā)布《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》，明確的提出了教育信息化的總體戰(zhàn)略、發(fā)展任務、行動計劃、保障措施及實施，希望通過今后十年的發(fā)展，向構(gòu)建人人可享有優(yōu)質(zhì)教育資源的信息化學習環(huán)境邁出堅實的一大步。

教育信息化是指在教育領域(教育管理、教育教學和教育科研)全面深入地運用現(xiàn)代信息技術來促進教育改革與發(fā)展，技術上表現(xiàn)為數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化和多媒體化，力圖構(gòu)建開放、共享、交互、協(xié)作的學習平臺。

數(shù)學文化的理解、宣傳、普及和研究，應該充分利用這一平臺。在教育信息化的驅(qū)動下，中國數(shù)學文化必將有一個跨越式的發(fā)展。

一、數(shù)學文化分析

數(shù)學文化是指數(shù)學的思想、精神、方法、觀點、語言以及它們的形成和發(fā)展。廣義上還包括數(shù)學家、數(shù)學史、數(shù)學美、數(shù)學教育、數(shù)學發(fā)展中的人文成分，還包括數(shù)學與社會的聯(lián)系、數(shù)學與各種文化的關系，等等。簡而言之，凡與數(shù)學有關又屬于文化層面的東西，都屬于數(shù)學文化的范疇，這是一個包羅萬象的廣大領域。

數(shù)學不應只是作為方法和工具，而且還是深入民族精神的一種理性。學習數(shù)學知識的目的，并不全在于它的應用，還可以通過數(shù)學思維訓練，使其思維更具條理性、敏捷性、深刻性，萌生更多的思考方式來解決問題，這才是數(shù)學文化在起作用。

教育部《普通高中數(shù)學課程標準》對高中數(shù)學課程性質(zhì)的界定：“高中數(shù)學課程對于認識數(shù)學與自然界、數(shù)學與人類社會的關系、認識數(shù)學的科學價值、文化價值，提高發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力，形成理性思維，發(fā)展智力和創(chuàng)新意識具有基礎作用?！边@個界定充分地肯定了數(shù)學的文化價值，但這對于還處于應試教育階段的中國初等數(shù)學教育來說，是一個巨大的挑戰(zhàn)，實質(zhì)上是如何從應試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)型的問題，這種轉(zhuǎn)型的阻力主要來自于現(xiàn)有的教育體制及傳統(tǒng)的科舉制度文化的制約。

在中國，數(shù)學文化的研究與教學也只是近二三十年才得到較高的重視，一方面是加深了對西方數(shù)學的再認識、再理解、再學習；另一方面促進了對中國傳統(tǒng)數(shù)學文化的改造和中國現(xiàn)代數(shù)學文化的重構(gòu)。有鑒于中國古代數(shù)學受儒家文化的影響太深，數(shù)學觀非常狹窄，華東師大的張奠宙教授曾稱之為“管理數(shù)學”和“木匠數(shù)學”，雖然在某些方面能既快速又準確的解決相關數(shù)學問題，但離理性精神的培養(yǎng)還存在一段距離。如何揭示數(shù)學在人類認識世界和改造世界方面的重大作用與影響，以及闡明數(shù)學的思想方法和精神實質(zhì)是從事數(shù)學文化研究的人員首要考慮的問題。中國數(shù)學文化的傳承和發(fā)展需要對中西方數(shù)學文化進行反思、比較、融合，在繼承原有的獨立的優(yōu)良的民族文化精神基礎上，汲取西方超越實用工具作為一種理性精神的數(shù)學文化，形成現(xiàn)代中國數(shù)學文化。

二、數(shù)學文化與信息技術關系

把數(shù)學文化和信息技術兩個不對等的概念放在一起來討論看起來有些突兀，但非常有必要，特別是在教育信息化的背景下。一方面，現(xiàn)代信息技術的核心是數(shù)學思維的結(jié)果，是數(shù)學文化開出的花，結(jié)出的果，在現(xiàn)代信息的獲取，加工，表達，交流，管理和評價過程中，無處不閃爍著數(shù)學思維的光芒；另一方面，現(xiàn)代信息技術的深入廣泛應用既印證了作為理性精神的數(shù)學文化的重要性，同時，現(xiàn)代信息技術也為數(shù)學思維提供了豐富的工具，促進對數(shù)學文化的理解、宣傳、普及，借助信息技術可以更深刻的認識數(shù)學文化的自在價值、工具價值和應用價值。

三、借助信息技術發(fā)展數(shù)學文化

數(shù)學文化的研究和教學，是中華民族走向現(xiàn)代化的需要。如何充分利用現(xiàn)代信息技術促進對數(shù)學文化的理解、宣傳、普及和研究，是首要解決的問題。

首先，理解數(shù)學文化的基礎是理解數(shù)學，無論在數(shù)學教育理論還是實踐中，我們都希望學生理解數(shù)學，這也是推動數(shù)學教學實踐改進和數(shù)學文化教學改進的主要驅(qū)動力。信息技術與課程深度融合是中國教育信息化發(fā)展思路的核心，這種深度融合不是簡單的CAI(Computer Assisted Instruction計算機輔助教學)或者CAL(Computer Assisted Learning計算機輔助學習)，而是充分利用現(xiàn)代信息技術的成果，營造信息化教學環(huán)境，所營造的環(huán)境要能支持認知情景創(chuàng)設、啟發(fā)思考、自主探究、信息獲取、資源共享、多重交互及協(xié)作學習等教學與學習方式，這種充分發(fā)揮教師主導作用和體現(xiàn)學生主體地位的“自主——探究——合作”的教學方式，充分地發(fā)揮學生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，從而影響和促進傳統(tǒng)教學結(jié)構(gòu)變革。數(shù)學理解性學習與教學在信息技術與課程深度融合后能讓學生更好地走近數(shù)學、品味數(shù)學、理解數(shù)學并熱愛數(shù)學，進一步理解和接受數(shù)學文化。

其次，數(shù)學文化的宣傳、普及更加可以借重于信息技術。在構(gòu)建教育資源服務平臺和教育管理服務平臺的基礎上實現(xiàn)寬帶網(wǎng)絡校校通、優(yōu)質(zhì)資源班班通、網(wǎng)絡學習空間人人通是中國教育信息化發(fā)展思路近期重點工作。數(shù)學文化的宣傳、普及必須抓住機遇，整合優(yōu)質(zhì)數(shù)學教學資源、數(shù)學方法論、數(shù)學史及數(shù)學文化教育資源，讓數(shù)學文化沿著4G網(wǎng)絡這條信息超級高速公路走遍社會的每個角落。

再次，數(shù)學文化的研究與教學從來都不是孤立存在的，它是數(shù)學史、數(shù)學教育、數(shù)學哲學和文化學的交叉學科，它受數(shù)學方法論研究、數(shù)學文化史研究及數(shù)學教育改革及數(shù)學教育理論的影響。在數(shù)學文化研究的過程中信息技術看起來只是一個輔助性的工具而已，但是我們不應該忽略的一個事實：信息技術已經(jīng)成為數(shù)學發(fā)展最強大的動力。信息技術正在改變我們的生活方式和思維方式，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術及教育信息化的發(fā)展，這種改變將更加深遠，信息技術也應該納入數(shù)學文化的視野。

發(fā)展數(shù)學文化，必須對其做適當?shù)膬r值分析，讓人們充分地認識到其重要性。數(shù)學文化的價值主要體現(xiàn)在三個方面：自在價值、工具價值和應用價值。首先，數(shù)學文化的全部目的就是認識自然及利用自然改變?nèi)藗兊纳顮顟B(tài)，數(shù)學文化的自在價值表現(xiàn)為數(shù)學概念集合及其結(jié)構(gòu)對客觀世界認識科學性的描述、抽象和體現(xiàn)程度，利用現(xiàn)代信息技術，構(gòu)建良好的認知環(huán)境，更好的把握數(shù)、形、算法、函數(shù)及其他數(shù)學結(jié)構(gòu)中的元素，更好的理解線性、非線性、連續(xù)、離散、隨機、周期、光滑、對稱等數(shù)學結(jié)構(gòu)中的屬性，更好的認識運動、振動、收斂、發(fā)散、迭代、混沌等行為，更好的表現(xiàn)數(shù)學中的美。這些是數(shù)學之所以成為數(shù)學的根本。其次，數(shù)學文化的工具價值則主要是其方法論意義上的價值，形式上高度抽象的數(shù)學的實踐價值主要表現(xiàn)為實踐提供解決問題的方法，方法的潛在應用可以通過信息技術更好的挖掘和體現(xiàn)。最后，數(shù)學的應用價值則主要表現(xiàn)在對實際問題建立模型并解決的過程中。按照模型的應用領域(或所屬學科)大致可分為：生物學數(shù)學模型、醫(yī)學數(shù)學模型、地質(zhì)學數(shù)學模型、氣象學數(shù)學模型、 經(jīng)濟學數(shù)學模型、社會學數(shù)學模型、物理學數(shù)學模型、化學數(shù)學模型、天文學數(shù)學模型 、工程學數(shù)學模型等。范疇更大一些則形成許多邊緣學科如數(shù)量經(jīng)濟學、數(shù)學社會學、生物數(shù)學、醫(yī)學數(shù)學、地質(zhì)數(shù)學等。信息技術為數(shù)學及其應用提供了豐富的專用軟件和通用軟件，使得數(shù)學模型的表達、應用及可視化方便簡易，在信息技術的支撐下，數(shù)學文化的價值在應用領域達到巔峰狀態(tài)。

四、總結(jié)

在教育信息化背景下，我們要充分認識到并合理利用信息技術的重要影響力。從多媒體課件、網(wǎng)絡課程、視頻公開課到MOOCs，信息技術和課程的融合一步步加深，遍觀世界各國的教育機構(gòu)及高校在學習科學方面做出的研究和努力如：卡耐基梅隴大學“開放學習項目”(OLI，Open Learning Initiative)、孟加拉裔美國人薩爾曼·可汗的可汗學院(Khan Academy)、中國大學視頻公開課網(wǎng)易公開課、耶魯大學開放課程(Open Yale Courses)、英國開放大學開放學習項目(Open Learn)、中國開放教育資源協(xié)會(China Open Resources for Education 簡稱 CORE)、Coursera、Edx、Udacity等，適應這種發(fā)展變化，在數(shù)學文化的理解、宣傳、普及和研究方面同樣需要做出相應的調(diào)整,特別是加強與信息技術的深度融合。

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2095-4654(2015)04-0009-03

2015-01-04

湖北省教育廳人文社科項目(14Y071)

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