數(shù)學(xué)文化是探索學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)科學(xué)的根基。數(shù)學(xué)是一門生動(dòng)有趣、奇妙實(shí)用的學(xué)科,但在初中數(shù)學(xué)課中,不少教師只將教學(xué)精力投入傳授數(shù)學(xué)知識(shí)和原理、解析數(shù)學(xué)解題技巧等方面,往往忽略了為學(xué)生傳遞豐富的數(shù)學(xué)文化知識(shí),導(dǎo)致學(xué)生不能有效了解數(shù)學(xué)文化發(fā)展與數(shù)學(xué)知識(shí)之間的密切聯(lián)系,無(wú)法深入品味數(shù)學(xué)科學(xué)的情趣,更無(wú)法實(shí)施拓展運(yùn)用學(xué)習(xí)和深度鉆研。本質(zhì)上,實(shí)施數(shù)學(xué)文化教育的目的就是以數(shù)學(xué)文化知識(shí)為載體,向?qū)W生傳遞一種數(shù)學(xué)理念和思維方式,來(lái)更好地培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)全面素養(yǎng)。
初中數(shù)學(xué)教學(xué)適時(shí)滲透數(shù)學(xué)文化教育,能為學(xué)生開辟探究數(shù)學(xué)科學(xué)知識(shí)的新路徑,引導(dǎo)學(xué)生深入探索數(shù)學(xué)思想和方法,深刻理解數(shù)學(xué)本質(zhì),進(jìn)而培養(yǎng)其良好的思維品質(zhì)和價(jià)值觀念。本文立足初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué),通過(guò)概述數(shù)學(xué)文化的主要內(nèi)涵,結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,選取典型案例,探討分析數(shù)學(xué)文化融入數(shù)學(xué)教學(xué)的實(shí)踐價(jià)值和路徑,以期更好地增進(jìn)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)數(shù)學(xué)綜合素養(yǎng)的提升。
一、數(shù)學(xué)文化的內(nèi)涵概述
文化是人們的行為習(xí)慣、價(jià)值理念和思維范式的一種體現(xiàn),文化性是數(shù)學(xué)科學(xué)的根本屬性。懷爾德認(rèn)為“數(shù)學(xué)就是一種文化”,這一觀點(diǎn)被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛認(rèn)同。數(shù)學(xué)文化是人類在探索、研究、創(chuàng)造數(shù)學(xué)科學(xué)的進(jìn)程中所累積構(gòu)成的數(shù)學(xué)知識(shí)體系和所包含的數(shù)學(xué)思想及數(shù)學(xué)精神的結(jié)合體。數(shù)學(xué)文化不僅包含與數(shù)學(xué)相關(guān)的概念、公理、原理、定理、公式、方法、問(wèn)題等多樣豐富的顯性知識(shí)內(nèi)容,而且還蘊(yùn)含著數(shù)學(xué)家在探索、創(chuàng)造數(shù)學(xué)科學(xué)過(guò)程中呈現(xiàn)出的語(yǔ)言特色、思想觀點(diǎn)、價(jià)值指向、理性思維、深刻情感、理想信念等具有隱性特征的精神文化內(nèi)涵;并且,數(shù)學(xué)文化還涉及數(shù)學(xué)家事跡、數(shù)學(xué)發(fā)展史、數(shù)學(xué)教育等豐富的內(nèi)容,與現(xiàn)實(shí)社會(huì)、人文傳統(tǒng)以及哲學(xué)、史學(xué)、美學(xué)、文學(xué)、社會(huì)學(xué)、高科技等其他眾多學(xué)科之間存在的廣泛密切聯(lián)系。數(shù)學(xué)文化充分展現(xiàn)數(shù)學(xué)科學(xué)的真善美,還蘊(yùn)含著一種探索求知精神,不僅有力推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,而且還提升了人類的綜合素質(zhì)。
二、數(shù)學(xué)文化融入初中數(shù)學(xué)教學(xué)的實(shí)踐價(jià)值
(一)順應(yīng)新課程教學(xué)改革的理念
《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo))強(qiáng)調(diào),要將數(shù)學(xué)文化積極融入數(shù)學(xué)課堂教學(xué)活動(dòng)。隨著新課改的深入推進(jìn),初中數(shù)學(xué)課程教學(xué)理念、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)評(píng)價(jià)等都漸趨成熟,數(shù)學(xué)課堂教學(xué)也更開放、理性。在新時(shí)代“雙減”教育背景下,新課改越來(lái)越重視數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的細(xì)化和落實(shí),更注重學(xué)生全面素質(zhì)教育的發(fā)展。所以,在日常數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師應(yīng)緊密結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容,將數(shù)學(xué)文化巧妙滲透其中,促進(jìn)數(shù)學(xué)教學(xué)與數(shù)學(xué)文化教育相得益彰,引導(dǎo)學(xué)生深入了解數(shù)學(xué)科學(xué)的發(fā)展歷程,領(lǐng)悟到探索學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的價(jià)值,不僅契合了新課改理念,而且是推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要。
(二)激發(fā)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)情趣
數(shù)學(xué)課程內(nèi)容不只于規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母拍?、公式、定理和推理,還包含生動(dòng)有趣的數(shù)學(xué)游戲、數(shù)學(xué)史、數(shù)學(xué)典故等內(nèi)容,特別是在美術(shù)、體育、音樂(lè)等學(xué)科教學(xué)中也蘊(yùn)含有豐富多樣的數(shù)學(xué)文化要素。數(shù)學(xué)文化以其獨(dú)特的教育價(jià)值日益受到教師的重視和研究。加強(qiáng)初中數(shù)學(xué)教學(xué)與數(shù)學(xué)文化教育的深度融合,有利于為數(shù)學(xué)教育教學(xué)注入新的活力,激勵(lì)學(xué)生融入多樣豐富的數(shù)學(xué)文化土壤,激發(fā)探索數(shù)學(xué)的興趣,接受數(shù)學(xué)文化的浸潤(rùn)和滋養(yǎng);還可以使數(shù)學(xué)科學(xué)知識(shí)鮮活起來(lái),拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)視野,陶冶自身情操,增添數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的無(wú)限情趣。
(三)助力學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)
數(shù)學(xué)文化融合初中數(shù)學(xué)教學(xué)的實(shí)踐中,教師在數(shù)學(xué)課中可以借助一個(gè)個(gè)生動(dòng)的數(shù)學(xué)家事跡、數(shù)學(xué)典故、數(shù)學(xué)史等向?qū)W生介紹數(shù)學(xué)的發(fā)展過(guò)程,傳遞數(shù)學(xué)人文精神,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)勤奮嚴(yán)謹(jǐn)、探求真理的科學(xué)精神,激勵(lì)他們刻苦學(xué)習(xí),使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)科學(xué)的認(rèn)識(shí)更為具體,不斷提高對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)、思想和方法的認(rèn)知和理解能力,形成全面的數(shù)學(xué)知識(shí)體系,進(jìn)一步促進(jìn)數(shù)學(xué)重要思維品質(zhì)和關(guān)鍵能力的養(yǎng)成,從而培育和提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。
三、數(shù)學(xué)文化融入初中數(shù)學(xué)教學(xué)的實(shí)踐路徑
(一)巧引數(shù)學(xué)文化,導(dǎo)入新課探新知
在進(jìn)入數(shù)學(xué)新課教學(xué)時(shí),針對(duì)某些重要知識(shí),如果教師直接切入解析知識(shí),學(xué)生往往不容易理解,可能會(huì)使他們感到學(xué)習(xí)枯燥。所以,在導(dǎo)入新課進(jìn)行講解新知識(shí)時(shí),教師可以通過(guò)融入相關(guān)的數(shù)學(xué)文化元素,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)生動(dòng)的導(dǎo)學(xué)情境,引導(dǎo)他們逐漸融入新課,增添數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的體驗(yàn)性和趣味性。
例如,在北師大版數(shù)學(xué)九年級(jí)上冊(cè)“一元二次方程”新課教學(xué)開始時(shí),教師針對(duì)本節(jié)重點(diǎn)知識(shí),結(jié)合教學(xué)目標(biāo),適時(shí)為學(xué)生設(shè)計(jì)微視頻導(dǎo)學(xué)情境,讓學(xué)生通過(guò)視頻了解關(guān)于我國(guó)古代廣為流傳的數(shù)學(xué)專著《增刪算法統(tǒng)宗》,幫助學(xué)生探究認(rèn)識(shí)古代的數(shù)學(xué)家在數(shù)學(xué)方面取得的重要研究成果,從而增強(qiáng)民族文化自信。接著,教師可適時(shí)展播、并對(duì)學(xué)生提出這樣的問(wèn)題:在《增刪算法統(tǒng)宗》一書中曾經(jīng)記載過(guò)“繩索量竿”的數(shù)學(xué)問(wèn)題,“一條竿子一條索,索比竿子長(zhǎng)一托,折回索子去量竿,卻比竿短一托”。教師引導(dǎo)學(xué)生解釋道:“有一根竿和一條繩,繩比竿長(zhǎng)5尺;如果將繩子進(jìn)行對(duì)半折,接著再用繩子去量竿,就比竿短了5尺。請(qǐng)問(wèn)繩子和竿分別為多長(zhǎng)?”這樣的微視頻和問(wèn)題情境很快激起了學(xué)生的好奇心理,不少學(xué)生遇到這樣的問(wèn)題都不知道怎樣解答。教師順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生:“這個(gè)問(wèn)題正是我們今天將要學(xué)習(xí)的知識(shí)?!庇谑牵瑢W(xué)生在教師的指引下又投入本課的主題探究活動(dòng)。經(jīng)過(guò)融合數(shù)學(xué)文化的探究,學(xué)生不僅更深刻地領(lǐng)會(huì)了一元二次方程的定義,而且熟悉把握了一元二次方程的解題方法。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)了一元二次方程后,教師順勢(shì)將學(xué)生又引回上述的數(shù)學(xué)文化問(wèn)題,借助課堂中的已學(xué)知識(shí)來(lái)解答,最后他們都成功解答了問(wèn)題。通過(guò)把繩子和竿的長(zhǎng)分別設(shè)為x、y尺,結(jié)
合題意,可以列出一元二次方程組,并把
兩式相加,從而得出0.5x=10,解得x=20,最后將其代入任意一個(gè)方程,得出y=15,因此,繩子長(zhǎng)為20尺,竿長(zhǎng)為15尺。
因此,在數(shù)學(xué)新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)時(shí),恰當(dāng)引入有關(guān)的數(shù)學(xué)文化,合理設(shè)計(jì)課堂教學(xué),能更好地將數(shù)學(xué)問(wèn)題和重要知識(shí)點(diǎn)與數(shù)學(xué)文化相融合,聚集學(xué)生的探究注意力,激發(fā)學(xué)生探索思考問(wèn)題的熱情,有效推進(jìn)一元二次方程教學(xué),從而達(dá)成預(yù)期的導(dǎo)學(xué)目標(biāo)。
(二)巧借數(shù)學(xué)文化,創(chuàng)設(shè)問(wèn)題激學(xué)趣
問(wèn)題是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的焦點(diǎn),是指向數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的有效統(tǒng)領(lǐng)。在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中,學(xué)生形成積極明確的問(wèn)題意識(shí),是他們具有良好數(shù)學(xué)品位的重要表現(xiàn)。數(shù)學(xué)史料是數(shù)學(xué)文化資源的重要內(nèi)容,將數(shù)學(xué)史料靈活融入初中數(shù)學(xué)課教學(xué),有利于激發(fā)學(xué)生探索數(shù)學(xué)問(wèn)題的興趣,激勵(lì)問(wèn)題意識(shí),吸引他們聯(lián)系過(guò)往的數(shù)學(xué)文化知識(shí)和認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有意義的問(wèn)題探究,學(xué)會(huì)遷移和運(yùn)用。
在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師可以通過(guò)精選古代數(shù)學(xué)史料中的“盈虧問(wèn)題”“合成問(wèn)題”“群物問(wèn)題”“互給問(wèn)題”等數(shù)學(xué)文獻(xiàn)資料,運(yùn)用有效的設(shè)計(jì)策略,編制設(shè)計(jì)問(wèn)題的呈現(xiàn)情境、條件、目標(biāo)等,為學(xué)生鋪設(shè)多樣化類型的問(wèn)題教學(xué)情景,實(shí)施問(wèn)題探究學(xué)習(xí)。例如,我國(guó)古代最具代表性的數(shù)學(xué)專著《九章算術(shù)》一書,為初中數(shù)學(xué)課程開展探究數(shù)學(xué)文化問(wèn)題提供了豐富的資料。在開展北師大版數(shù)學(xué)八年級(jí)上冊(cè)“二元一次方程組”教學(xué)時(shí),教師可以通過(guò)引入中國(guó)古代數(shù)學(xué)史料中記載的二元問(wèn)題,實(shí)施探究“盈虧問(wèn)題”。例如,《九章算術(shù)》書中專門列出了“盈虧問(wèn)題”:“今有共買雞,人出九,盈一十一;人出六,不足十六。問(wèn):人數(shù)、雞價(jià)各幾何?”應(yīng)用現(xiàn)在的代數(shù)符號(hào)和公式來(lái)表達(dá),涉及此類“盈虧問(wèn)題”可列出方程組為
(ai>0,bi>0,i=1、2)。通過(guò)在課中
直接再現(xiàn)數(shù)學(xué)史料中的問(wèn)題,讓學(xué)生近距離感受原題中的條件和目標(biāo),有效啟發(fā)學(xué)生深入探究二元一次方程組問(wèn)題的解法。由題中已知,現(xiàn)有若干人一起去買雞,每個(gè)人出9個(gè)錢,多出11個(gè)錢;每個(gè)人出6個(gè)錢,還少16個(gè)錢。請(qǐng)問(wèn)人數(shù)、雞價(jià)各是多少?設(shè)共有x人,雞價(jià)
y個(gè)錢,根據(jù)題意得出,解得。
這樣,學(xué)生受“盈虧問(wèn)題”啟發(fā),積極打開自己的思維,使他們深化對(duì)特定問(wèn)題的理解,學(xué)會(huì)數(shù)學(xué)知識(shí)的遷移和運(yùn)用。
(三)巧設(shè)數(shù)學(xué)文化,多維辨析明概念
數(shù)學(xué)概念是數(shù)學(xué)課教學(xué)的基礎(chǔ)。進(jìn)入初中學(xué)段,學(xué)生開展數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),要面對(duì)的數(shù)學(xué)課學(xué)習(xí)內(nèi)容就是關(guān)于“數(shù)學(xué)的起源”“數(shù)學(xué)發(fā)展史”和“為何要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)”等內(nèi)容以及明確數(shù)學(xué)概念,梳理數(shù)學(xué)概念的產(chǎn)生和形成過(guò)程。例如,在七年級(jí)新學(xué)期的第一節(jié)數(shù)學(xué)課上,教師先通過(guò)展播微課視頻,介紹了“數(shù)學(xué)概念的產(chǎn)生和形成過(guò)程”數(shù)學(xué)文化素材,引導(dǎo)學(xué)生沿著時(shí)間主線一起探究數(shù)學(xué)科學(xué)的發(fā)展緣由。通過(guò)探索學(xué)習(xí),從“四大文明古國(guó)的計(jì)數(shù)、初等算術(shù)和算法等成就”,到“17世紀(jì)笛卡爾的數(shù)學(xué)貢獻(xiàn)”“19世紀(jì)恩格斯對(duì)數(shù)學(xué)本質(zhì)的論述與定義”“19世紀(jì)后期數(shù)學(xué)真正成為純粹數(shù)學(xué)”“19世紀(jì)晚期康托爾創(chuàng)立的集合論”“20世紀(jì)初羅素對(duì)數(shù)學(xué)的定義”,直至現(xiàn)當(dāng)代諸多數(shù)學(xué)學(xué)者的代表性觀點(diǎn)等,學(xué)生清晰地了解數(shù)學(xué)概念的形成和發(fā)展過(guò)程,獲得了豐富悠久的數(shù)學(xué)文化知識(shí),深化了他們對(duì)數(shù)學(xué)概念的認(rèn)知。
在具體數(shù)學(xué)課教學(xué)中,教師還可以利用融入關(guān)于數(shù)學(xué)概念的文化史料內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)辨析探究,進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)學(xué)概念學(xué)習(xí)效果。例如,結(jié)合初中數(shù)學(xué)教材中關(guān)于“二元一次方程組”的教學(xué)實(shí)踐,是否認(rèn)定“二元一次方程組只能包含兩個(gè)二元一次方程”,不同教材參考資料提出不同的看法。為了探尋出確切的答案,教師可以通過(guò)引用古代數(shù)學(xué)家劉徽對(duì)“方程”的定義,來(lái)啟發(fā)學(xué)生。劉徽在《九章算術(shù)》注述中指出:“群物總雜,各列有數(shù),總言其實(shí)。令每行為率,二物者再程,三物者三程,皆如物數(shù)程之。并列為行,故謂之方程?!眲⒒諏?duì)“方程”定義做出的界定,為現(xiàn)代學(xué)生探究了解方程中的“方”的含義開啟了學(xué)習(xí)新視角。又如,《九章算術(shù)》一書中對(duì)“物群?jiǎn)栴}”還提出了關(guān)于牛羊問(wèn)題的方程表述。但古代人一般是利用擺算籌,按從上往下、從右到左的順序書寫文字,所以對(duì)照現(xiàn)代人的書寫方法,就是增廣矩陣。數(shù)學(xué)課程中的矩陣就是從“方程”演變而來(lái),“方程”是用于表述數(shù)學(xué)數(shù)量關(guān)系,而展現(xiàn)出的是方陣的形狀。
可見,將數(shù)學(xué)文化融入初中數(shù)學(xué)課堂,能促進(jìn)學(xué)生優(yōu)化概念認(rèn)知結(jié)構(gòu),增進(jìn)對(duì)數(shù)學(xué)概念的理解,具有較大的應(yīng)用價(jià)值。
(四)巧融數(shù)學(xué)文化,拓展德育提素養(yǎng)
數(shù)學(xué)文化發(fā)展歷史悠久,中外豐富多樣的優(yōu)秀數(shù)學(xué)文化資源是數(shù)學(xué)教學(xué)中實(shí)施德育的理想素材。但多數(shù)的數(shù)學(xué)文化是以符號(hào)化、邏輯化、形式化的數(shù)學(xué)體系為載體的。所以,教師要在數(shù)學(xué)課中融合數(shù)學(xué)文化,積極探尋有效途徑,滲透、拓展德育活動(dòng),更好地促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。
初中數(shù)學(xué)教材各章節(jié)中都巧妙編設(shè)了相關(guān)的數(shù)學(xué)故事、數(shù)學(xué)家事跡、數(shù)學(xué)史等內(nèi)容。數(shù)學(xué)文化在數(shù)學(xué)課程教學(xué)中的融合應(yīng)用,有利于幫助學(xué)生了解數(shù)學(xué)在社會(huì)歷史和現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用情況,感受數(shù)學(xué)科學(xué)之美,并能滲透愛國(guó)主義教育,增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感。例如,在北師大版數(shù)學(xué)八年級(jí)上冊(cè)“認(rèn)識(shí)無(wú)理數(shù)”教學(xué)時(shí),為了增添學(xué)生的學(xué)習(xí)感受,教師適時(shí)穿插“無(wú)理數(shù)的發(fā)現(xiàn)和引入”網(wǎng)絡(luò)短視頻,引導(dǎo)學(xué)生深入探究無(wú)理數(shù)的相關(guān)知識(shí)背景。無(wú)理數(shù)的發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時(shí)的社會(huì)歷史中掀起了軒然大波,引發(fā)了數(shù)學(xué)發(fā)展史上的第一次危機(jī),雖然無(wú)理數(shù)的引入和發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的進(jìn)程,但卻是數(shù)學(xué)發(fā)展史上的重要里程碑。學(xué)生通過(guò)了解這一數(shù)學(xué)史內(nèi)容,能夠豐富認(rèn)知學(xué)識(shí),深深感受到科學(xué)真理必然要經(jīng)歷艱苦的發(fā)展過(guò)程,對(duì)數(shù)學(xué)家為了追求和捍衛(wèi)真理而不懈努力的精神倍感敬佩。又如,在開展八年級(jí)上冊(cè)“勾股定理”時(shí),教師可以順勢(shì)為學(xué)生展播“勾股定理的發(fā)展簡(jiǎn)史”微課,幫助學(xué)生增進(jìn)自身的學(xué)習(xí)興趣和文化積累。勾股定理既通俗易懂,又富含幾何奧秘,在中外數(shù)學(xué)發(fā)展史中具有重要的地位。同時(shí)在課前,教師可以鼓勵(lì)學(xué)生先利用互聯(lián)網(wǎng)查找勾股定理的多種證明方法,并在課中與同學(xué)們進(jìn)行分享和交流,使學(xué)生開闊了數(shù)學(xué)視野,增長(zhǎng)了見識(shí),又體會(huì)到歷史上數(shù)學(xué)家所經(jīng)歷的艱辛和困苦,感悟到他們身上知難而進(jìn)、攻堅(jiān)克難的可貴精神。
學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)、了解這些優(yōu)秀數(shù)學(xué)文化,不僅領(lǐng)略到古代數(shù)學(xué)科學(xué)的輝煌成果,而且感悟到數(shù)學(xué)家精益求精、孜孜以求的研究精神,增強(qiáng)了民族自豪感,促進(jìn)了數(shù)學(xué)文化素養(yǎng)的有效培養(yǎng)。
四、結(jié)語(yǔ)
數(shù)學(xué)文化是初中數(shù)學(xué)教育教學(xué)的重要內(nèi)容。新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)指出,要關(guān)注數(shù)學(xué)學(xué)科發(fā)展前沿與數(shù)學(xué)文化,繼承和弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化。因此,在初中數(shù)學(xué)課程教學(xué)過(guò)程中,教師要堅(jiān)持創(chuàng)新數(shù)學(xué)文化融合教育,發(fā)揮數(shù)學(xué)文化獨(dú)特的教學(xué)價(jià)值和作用,將多樣豐富的優(yōu)秀數(shù)學(xué)文化融入新課導(dǎo)入、問(wèn)題探究、概念辨析、德育滲透等具體教學(xué)進(jìn)程,落實(shí)于學(xué)生的具體學(xué)習(xí)行動(dòng),引導(dǎo)他們深入解析與數(shù)學(xué)相關(guān)的問(wèn)題、概念、思想和方法,切實(shí)促進(jìn)數(shù)學(xué)人文素養(yǎng)的有效提升和發(fā)展。