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论数学文化与数学教育

时间:2022-10-20 09:20:02 来源:网友投稿

目前,数学是以一种文化体系的形式屹立于人类文化之中,并影响着人们的生活与生产活动,从而让人们不断认识、追求与传承数学文化。

一、数学文化的涵义

学者认为,数学是一种文化,数学对象是人类抽象思维的产物,是人类文化的组成部分。数学不仅是关于数的世界、形的世界或更广阔的科学,数学还是一门充满人文精神的科学。显然,数学文化不是单一的“数学”+“文化”,其内涵呈现开放、多元和动态的数学内部及其与外部的联系。《课程标准》提出:“数学是人类的一种文化,它是现代文明的重要组成部分。”

二、数学文化的学术气息

(一)数学文化的发展观

整个数学的发展史是和人数物质文明和精神文明的发展史交融在一起的。数学不仅是一种精确的语言和工具、一门博大精深并应用广泛的科学,而且更是一种先进的文化。它在人类文明的进程中一直起着积极的推动作用,是人类文明的一个重要支柱。数学的发展经历四个历史时期。第一个时期为数学的起源与早期发展,主要以古埃及的几何学、古巴比伦的代数学、古印度的阿拉伯数字为代表。第二个时期称为初等数学时期,又分三个不同的历史时期:古希腊时期(公元前6~6世纪)数学、中世纪(3~15世纪)东方数学和欧洲文艺复兴时期(公元15~16世纪)。第三个时期称为近代数学时期(公元17~18世纪),即变量数学时期,经历了两大步骤:第一步是解析几何的产生;第二步是微积分的创立。第四个时期称为现代数学时期(公元19世纪20年代以来),数学发展的主要特征是空前的创造精神和高度的严格精神相结合。

(二)数学文化的哲学观

著名数学家B.Demollins在剖析数学与哲学的联系时指出:“没有数学,我们无法看透哲学的深度;没有哲学,人们也无法看透数学的深度;而若没有两者,人们就什么也看不透。”数学与哲学都具有高度的抽象性和严密的逻辑性,数学是研究事物的量及其关系的具体规律,哲学则是研究自然、社会和思维的普遍规律。所以数学与哲学是个性与共性、特殊与普遍的关系。例如,推导一个圆的面积公式时,将圆分割成n个扇形,拼成类似长方形,当n不断增大时,弧线拼接转化成直线,n→∞时,多个扇形的面积之和转化为矩形的面积,从而推导圆的面积公式为S=πr2。由近似值转化为精确值,这个过程蕴藏了矛盾的对立统一和量变质变的规律,其中哲学思想在数学研究中的指导作用是非常重要的。

(三)数学文化的学科观

爱因斯坦对数学如此的评价:“在现代经验科学中,数学已崭露头角,能否接受数学方法已越来越成为该学科成功与否的主要判别标准,我们深信不已。”很多的事实表明,数学来源于现实世界,在现实世界涌现出在人与自然之间的诸多问题,是数学科学的基础。人们借助经验的发展,经过对比、类比、延伸、归纳等方法,结合对现实世界的观察与探索,从而抽象出概念、定义、公理或定理。2000多年来,数学的定义、公设、定理不断应用到人们生活实践中,常见的数学分支有算术和数论、几何学、拓扑学、群论、概率、统计学、集合论、组合论、逻辑、微积分学等。

(四)数学文化的美学观

我们研究数学文化,不能离开数学文化美学观的范畴。对数学的审美追求已成为数学得以发展的重要源动力。维纳称:“数学实质上是艺术的一种。”庞加莱也说过:“感觉到数学的美,感觉到几何的优雅,数学的美是一种难以用精妙的语句描述,但却又是数学家能清楚地感受到的。”数学美的表现形式是多样的,从内容看,有概念之美、公式之美、体系之美等;从方法及思维看,有简约之美、類比之美、抽象之美、无限之美;从美好角度看,有对称之美、和谐之美、奇异之美等。

(五)数学文化的创新观

数学是一门具有创造性的科学,创新是数学文化发展的强大动力,数学的创新具有两大特性:一是原创性。人们在生产实践中直接发明或发现的数学文化原理和内容,比如,点、线、面、体的定义及其特性,数学中的公理、定义等都具有原创性。数学方法是一个知识工具,是其他知识工具的源泉,对新兴学科起到支撑作用。

三、数学文化在数学教育中的作用与地位

一是对提高学生的数学能力有利,主要包括培养学生对数学美的识别能力、对逻辑思维的推理能力、对知识奥秘的探究能力、对数学思想方法的运用能力、解决现实问题的应用能力。二是对培养学生的学科兴趣有利,在数学课堂上,教师应让学生了解数学家的生平故事,感受数学概念的来源以及公式的发现,对数学定理开展探究与推理,将数学与实际生活、生产活动联系在一起,从而引起学生的积极反映,激发学生的好奇心。三是对提升学生的数学素养有利,在授课中,帮助学生培养数学思想方法,构建数学知识体系。数学文化涵盖了丰富的数学思想方法,常见的数学思想有方程思想、函数思想、整体思想、分类思想、化归思想、数形结合思想等。

四、在数学教育实践中渗透数学文化

重视数学的文化价值,有利于开展数学文化的传承与深化。教育者应需要更新理念,形成正确的教学教育观;不断充实教学内容,丰富数学文化的内涵;倡导师生互动,开展研究型教学活动;改革评价方式,促进数学文化的渗透。一是借助数学史实,渗透数学文化的人文价值;二是启迪数学思想方法,渗透数学文化的理念价值;三是演绎知识的生成过程,渗透数学文化的科学价值;四是将数学回归生活,渗透数学文化的应用价值。

总而言之,数学文化是构成人类文化宝库的重要知识源泉,是现代文明的基石。数学文化的思想体系、精神引领以及内容与方法都是人类发展中永恒的主题。从实践中证明,数学教育不单纯是学科教育,更应是数学文化的教育。数学文化价值渗透到教育教学实践中,以课程的形式体现在课堂教学,教学内容得以丰富,学生通过文化层面进一步理解数学,热爱数学。数学文化融入数学教育,这是时代发展的必然趋势。

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