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第51届国际奥林匹克数学竞赛于2010年7月12日在哈萨克斯坦首都阿斯塔纳落下帷幕。中国队以197分的总成绩夺得团体总分第一。然而无数事实证明,若把中国学生的数学成绩放到国际竞赛中绝对是拔尖的,然而在数学学习上存在着明显的软肋,即虽可解决某些数学难题,但在数学创造性上却是相当薄弱。要改变中国学生在数学学习中的尴尬窘境,其有效途径之一就是让数学学习更加人文化,让学生学习数学史和数学文化,使其了解知识发现的历史原因,能够找到数学的源头,进而在感悟数学、欣赏数学和再现数学的同时,产生创造数学的内驱力。《数学史》课程的教学改革就是以此作为切入点。
一、向数学大师学习,提升学生的综合数学素养
“读读欧拉,读读欧拉,他是我们大家的老师。”数学科学的历史是数学家谱写的,而数学家的灵魂则是数学思想。数学家所创造的数学理论和其对数学本质、意义与方法的认识都是宝贵的科学财富。数学科学的创造性具有科学与艺术的双重性质。作为科学其发展具有继承性,即每个数学家都是在前人基础上展开研究;作为艺术则要求每个研究者从先贤的思维中汲取创造灵感。数学的每一阶段性成果都有其产生背景:为何提出,如何解决,如何进一步改进。这其中体现的思想方法或思维过程对数学专业的学生,无论是知识的丰富,还是其创造能力的发挥和培养都是大有裨益的。
同样的数学概念,具有不同的诠释;同样的数学题目,有着不同的计算方法;同样的数学公式,代表着不同的含义。本课程侧重于数学史思想方法论探讨,具体做法为:
(1)主题导向:通过归纳不同时期数学史特点的演变,把握数学史发展的趋势;
(2)方法示例:概括数学史研究中的典型方法,如“文献认证”、“古算复原”、“算理分析”、“交流与比较”,以探索数学研究的内在规律;
(3)案例分析:选择有代表性的经典论文开展探究性阅读(inquiring reading)和批判性思考(critical thinking),从经典案例中重温数学史的研究方法、领悟数学史研究的思想灵魂,进而培养“原创性研究” (original research)的能力。
二、做“农业科学家”,发掘学生的数学天赋
教育家叶圣陶曾说,“教育是农业,而不是工业。”工业是制造产品,农业是栽培植物。制造产品有固定的模式和流程,能够按照制造者的意志批量生产。植物栽培的情况要复杂得多,她不是技术而毋宁说是技艺。数学教育方式就是类似于农业的艺术。
数学教学过程是课程创新和发展的过程,是课程内容持续生成和转化的过程,是学生创新意识形成的过程。以“工业”化方式训练学生,一关一关的锻造,一关一关的通过,看似科学、有序,实际上违背了学生数学学习的规律。数学方法、数学思想和数学策略常潜伏于普通数学知识和基本技能的学习过程,需要敏锐地予以捕捉、判断、放大、外化。处理不当,数学规则学习可能诱导学生陷入机械记忆、单纯模仿、反复操练的窠臼。将学生置身于数学规则发生、发展、形成的生动过程,引导其亲历观察、猜想、验证、建模、应用等数学活动,进而获得一种更有力度、充满张力的数学思考以及触及心灵的精神愉悦,诚可谓“道理跃如,若指掌按图无难坐得”(语出李之藻《圆容较义》序)。数学方法、数学思想和数学策略沉积于学生内心深处,将成为其数学思考的重要支撑。数学发展过程的多元化,数学思考的多样性,数学发展过程中所展现出的无穷智慧等,逐渐沉积为学生的内在涵养,成为一种文化积淀。
四、做“平等对话的朋友”, 增强学生对数学生命的体验。世界不缺少美,只是缺少发现美的眼睛。重视学生的主体活动是数学教学改革的热点,只有学生主动参与教学活动,学习过程才会真正发生。对知识的探索和发现能力,更多地要求学生以直接经验的方式掌握知识,强调从学生亲身经历发现问题和解决问题的过程。通过开展丰富多彩的课外活动,让学生体验数学史再现,充分体会数学发展中所蕴含着的数学思想,这既利于发展学生的数学思维、培养学生创新意识,也是提高其数学素养的有效手段。
学生是学习和发展的主体,教师应把培养学生学习数学的兴趣和提升其综合素质放在首位,在数学教学中努力做到:(1)密切联系学生的生活体验和社会发展的现实,展示数学科学对推进社会文明所起的巨大作用;(2)注重学习方法的指导,采用多种途径传递知识信息,从而增添数学知识的魅力;(3)教学内容富于开放性和弹性,留有一定的个性化开发、选择及创造空间。
五、做“热心激励者”,让学生享受成功的喜悦。享受数学=深刻思考+悉心品味+广泛阅读。体现数学大思想、数学生活化、趣味性和探究性,是提高学生学习数学的有效方法。故我们逐步向学生介绍和推荐《周髀算经》、《九章算术》等中国十部算书;介绍国外数学名著:《几何原本》、《算术》、《几何学》、《代数学引论》、《数学问题》、《几何基础》等。徜徉于数学大师的思维中,方能尽情品味数学文化的美丽芬芳和博大精深。
创新课程以促进学生数学素养的全面发展作为教学评价的根本目的和宗旨,积极倡导多元化、发展性的评价,根据学生差异对不同层次的学生提出不同的评价,以学生的发展和能力培养为着眼点,强化学生的学习自信心,培养其反省认知能力,促进其主动发展。在教学评价过程中我们注意到:(1)由唯认知性评价转向综合素质的评价,由以甄别与选拔为目的的评价转向以激励和促进学生发展为宗旨的评价;(2)由单纯的知识与能力评价转向知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度的综合评价;(3)由追求客观性和唯一标准答案的评价转向重视个体认识和理解的相对性评价,强调过程评价与结果评价并重;(4)由单向教师评价转向自我评价、学生互评、教师评价相结合,强调学生的自我评价,突出学生在教学中的主体地位。
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