数学文化内涵深厚,不仅有着很高的美学价值,还蕴含着丰富的数学精神、思想及历史文化等。其在涵养学生品格、升华学生思维、开阔学生眼界、丰富学生经验等方面,有着重要的作用。因此,教师应重视数学文化,充分挖掘数学文化中的育人价值,并将其迁至课堂教学之中,让学生在学习数学文化、感受数学文化和品悟数学文化中逐步形成优秀的道德品质。下面,笔者简要谈谈通过迁移数学文化实现学科育人的有效策略。

一、了解中国史实,培养爱国情怀

中华传统文化底蕴深厚,源远流长,数学作为其中的一种文化,也有着十分深远的历史,不仅有力地推动了中国数学史和社会的发展,还对世界数学史的形成与发展有着深远的影响。因此,教师首先应当让学生了解中国数学文化,让学生感受传统文化与数学之间的紧密联系,体会传统数学文化的魅力,培养学生强烈的民族自豪感,使其树立爱国主义情怀,进一步打通文化与学科之间的壁垒,充分发挥学科育人的作用。

在教学十进位值制相关内容时,教师就可以向学生普及中国数学史。中国很早就开始研究幻方了,我国南宋著名数学家杨辉的《续古摘奇算法》一书中就囊括了五至十阶的幻方。同时,中国也是世界上最早运用十进位值制的国家,马克思曾在《数学手稿》一书中称赞十进位值制计数法是数学史中最美妙的发明之一。专门研究科学和史学的李约瑟博士也曾这样评价说,假如没有十进位值制,可能就没有我们如今这个统一化的世界了,并且从总体上来说,我国商代的数学系统要比同一时代的其他国家都要更加先进和科学。通过对中国数学史的讲授,能让学生更充分地了解我国对十进位值制的研究,进而激发学生的民族自豪感。在教学圆的认识相关知识时,教师就可以向学生讲述我国的圆周历史。在南北朝时期,我国的数学家祖冲之使用割圆术和开方算出了圆周率。早在两千多年前,我国的数学专著《周髀算经》中就记载了“周三径一”的有关成果,而在《隋书·历律志》中更是对圆周率的有关内容进行了记载。由以上事例可知,我国古代在数学研究方面就已经遥遥领先了,教师向学生讲述我国的数学历史,既能很好地帮助学生理解相关数学知识,还能增强学生的民族自豪感和认同感,开阔学生的文化视野,提升学生的文化素养,这也是学科育人中十分重要的一环。

二、挖掘文化素材,品味数学之美

数学作为一种充满理性精神的文化,有着深厚的文化底蕴和审美价值。数学也是一项美学,包含统一美、对称美和比例美,换言之,就是看似枯燥的数学也拥有着丰富的美学价值。在进行数学文化的迁移讲授时,教师可以通过一些数学知识产生、发展的背景,让学生观察、探究数学之美及发现数学之美对自然和社会的重要意义,助力学生树立正确的数学观,提升学生的审美水平。

教学比例的意义时,教师可以先利用多媒体出示一些有关比例的图片,让学生初步了解比例,了解比例带给人的视觉感受。在我国,比例算法最开始产生于远古时期的物物交换规则,当时的人们将其称为“比率”或“率”,中国古老的数学巨著《九章算术》囊括了很多关于比率的算法,对如今的正比例、反比例等问题都有着详细阐述。当然,比例知识中还有一个十分著名的说法,叫做“黄金分割”,这也是数学之美的经典呈现。与此同时,教师还可以出示维纳斯雕像图片,通过维纳斯雕像讲述人体最自然的体态之美,其比例也约为0.618,可以说维纳斯雕像的身材是人类最完美的。0.618也由此被世人称为黄金分割比例,德国天文学家、数学家开普勒还称赞黄金分割是几何学的一大宝藏。为了让学生更深入地感悟黄金分割比例之美,教师还可以出示一些说明黄金分割比例之美的图片或视频。有人研究发现管弦乐器在黄金分割点上奏出的音乐最为美妙、动听,教师就可以出示有关管弦乐的视频,让学生聆听音乐之美;自然界中向日葵、枫叶等植物的比例也是黄金分割,教师可以适时出示这些植物的图片,让学生感受植物之美。最后,教师还可以让学生与同桌互相量一量自己的身体比例,在实际中体验和深化对黄金分割的认知,感受数学中的比例之美。教师通过向学生展示比例之美,既能让学生了解了有关比例的数学文化,还能让学生深入欣赏数学之美,感受数学的美学价值,同时有效提升学生的审美情趣,促进学生美育发展。

三、巧用数学文化,品悟数学思想

数学思想是数学文化的核心,理解了数学思想,学生就能更好地掌握数学方法,认识自然和社会,促进思维的条理性和表达的逻辑性同时,懂得如何巧妙地运用思想方法来解决数学问题。因此,教师在进行数学文化迁移时,不妨从方法入手,让学生在数学文化的引导下,深入体验和感悟数学思想,内化数学思想方法,并从数学思想中提炼数学精神,体会数学文化内涵,从而让文化育人多元绽放。

教学十进位值制相关内容时,教师可以通过对数学文化知识的挖掘,让学生感悟其中的数学思想,内化其中的数学方法。例如,一一对应思想,教师可以先通过课件出示一张古代人通过狩猎获得了6头野猪的图片,然后让学生思考一下如何用石子或绳子等实物计数的方法来表示这6头野猪,学生纷纷表示可以将6枚石子和6头野猪一一对应起来,或者在绳子上打6个结和6头野猪一一对应,这样就可以很直观地计数了,学生在思考的过程中初步体会到了一一对应的数学思想,随后,教师还可以进一步引导学生的探究,让学生思考如果有6枚石子和11头野猪时,应该如何进行计数?让学生探索和经历十进制计数法的产生过程。有学生提出这样的疑惑:野猪有11头,而石子只有6枚,很明显石子不够,这不好计数了。此时,教师可以适时提出假如再多给你们1枚大石子,你们知道如何表示吗?有学生回答说,6枚石子一一对应6头野猪,再用1枚大石子直接代表剩下的5头野猪。此时教师可以继续引导,你说得很好,那么除此之外,1枚大石子还可以表示多少呢?学生再次思考,最终一致认为还可以表示数量10。由此,学生初步发现了十进制计数法,随后,教师可以继续出示相关课件,为学生介绍《易九家言》中所记载的结绳法。接着出题让学生思考一下用以下哪一种方法表示11头野猪最好,并说明原因。第一种,一根绳子上有一大一小两个结,第二种,两根绳子上各有一大一小两个结,第三种,两根绳子上有两个一样大的结。由此引导学生领会位值制的内涵,即同一个结,将其放在不同的位置,就可以表示不同的数值。教师正是通过引入数学文化的方式,让学生在思考与探究中逐渐领悟其中所蕴含的数学思想方法。既培养了学生独立思考的能力和自主探究的能力,又助力了学生树立正确的数学观,发展了学生的智育,使学生能更深层次地体会数学文化的内涵。

四、巧述数学故事,领会数学精神

数学文化囊括了许多生动感人的数学小故事,包括经典历史传说、数学家的奇闻轶事等,不仅蕴含着丰富的数学知识,还揭示了很多人生哲理、道德思想及数学精神,教师迁移数学文化时,不妨充分利用这些数学小故事,引导学生感知数学知识形成与发展的历程,激发学生的数学兴趣,体会数学独特的魅力,内化其中的道德思想,助力学生养成优秀的品格和高尚的情操,充分发挥数学文化育人价值。

(一)引入趣味故事,激发数学兴趣

数学本身是一门比较枯燥的学科,很难激起学生的好奇心和学习兴趣,因而就需要教师有选择地将一些富含趣味的数学文化知识融入课堂,以此来激发学生的数学兴趣。例如,数学家的趣味小故事,通过生动有趣的情节导入吸引学生注意力,把数学知识与故事融为一体,使学生一边听故事一边内化知识,提升学生数学素养,使学生学习数学家的优秀品质,最终有效实现学科育人目标。

教学体积和容积时发现,很多学生把两者混淆了,分不清两者的概念,教师就可以适时引入阿基米德测皇冠体积的故事,让学生在生动的故事中分清体积和容积的概念,深入理解数学概念,掌握数学知识。教师在这一教学过程中,可以先以问题切入:“同学们,你们认识阿基米德吗?你们知道如何测皇冠的体积吗?”学生纷纷表示阿基米德是古希腊哲学家、百科式科学家、数学家、物理学家、力学家。但不知道如何测皇冠的体积,此时,教师引入阿基米德测皇冠体质的故事。很久很久以前,有一位国王就遇到了这样的问题,他给了金匠一块黄金,要求他制作一顶皇冠,但是皇冠做完后,国王将其放在手中掂量时却觉得比原来的黄金要轻,因此怀疑金匠偷工减料,但他又没有确切的证据来证明。于是,国王请来阿基米德来帮忙验证,阿基米德也从未遇到过此类问题,就在他毫无头绪之时发现,当浴缸里的水满了之后就会不停溢出来,最终他顺利找到了检验皇冠轻重的方法,大家知道他是怎么解决的吗?学生纷纷摇头表示不知道,教师进一步讲解原因,阿基米德分别将皇冠和金块放入装满水的容器中,然后测量所排出的水量,如果两者排出的水量不相等,就说明皇冠与原黄金的质量不同,由此证明金匠偷工减料。学生听完故事后,纷纷感叹阿基米德真聪明。此时,教师就可以顺利引出体积和容积的概念,深化学生的理解。通过数学小故事,学生不仅感受到了数学知识的魅力,激发了学习兴趣,明晰了数学概念,也体会到了阿基米德的智慧,不懈探索真理的精神,这激励学生努力做一个爱数学、爱探究的好少年。

(二)讲述历史典故,学习优秀品质

历史典故也是数学文化的重要组成部分之一,其不仅蕴含丰富的数学知识,还有许多有趣的名人典故,学生往往十分感兴趣。教师在迁移数学文化时,就可以适时插入一些有趣的、和书本内容相关的历史典故,让学生既能了解数学知识的来源和发展历程,又能学习数学家的学术精神,从而树立正确的三观,养成优秀的道德品质。

在复习与整理数的认识时,为了让学生内化数的相关知识,懂得数的分类,教师就可以在教学时巧妙地引入一些历史典故。例如,希帕索斯打算研究毕达哥拉斯定理,他先是假设了一个边长为1的正方形,然后运用毕达哥拉斯所教授的知识计算对角线。计算过程中发现有一个解决不了的问题,即对角线的长度既不能用整数表示,也不能用分数表示,而是只能用一个新数来表示。但根据毕达哥拉斯的观点,这个数字是不存在的。于是,希帕索斯兴奋地把这个发现告诉了毕达哥拉斯。毕达哥拉斯知道这件事情后,让希帕索斯不要把这件事告诉其他人。希帕索斯感到不解,认为这是一个重大的发现,但毕达哥拉斯对此没有给任何解释。其实毕达哥拉斯早就知道这个无法表示的数字的存在,但是为了面子,他选择沉默。希帕索斯在询问毕达哥拉斯而未得到解释后,更加好奇,最后他将这个消息传了出去。结果当然是引得毕达哥拉斯勃然大怒,称希帕索斯是叛徒,有意破坏学派的和谐。于是毕达哥拉斯派出其他的门徒捉拿希帕索斯,希帕索斯被毕达哥拉斯的门徒追上,他们将希帕索斯五花大绑,溺入了冰冷的地中海之中。虽然倒下了一个希帕索斯,但是还有千千万万个希帕索斯站出来,毕竟真理是无法被淹没的。人们为了纪念希帕索斯这位为真理而献身的可敬学者,就把不可通约的量取名为“无理数”。通过这个典故的讲解,学生不仅对无理数有了初步认识,还很好地理解了数的分类知识,同时深切地感受到了数学家身上不畏权威、勇于探索真理的数学精神。这不仅使学生学习到了丰富的数学文化,促进了知识理解,还涵养了学生的品格,让学科育人理念得以充分实现。

五、引导文化创造,提升学生创造力

任何文化渗透的最终目的都是要让人参透文化本质,实现自我创造。数学文化也不例外,唯有让学生具备良好的创造力,才能真正实现学生文化素养和数学能力的有效提升。因此,教师进行文化迁移时,也可以为学生提供更多的自主空间,以文化引领学生想象,激活学生创新意识,最终帮助学生进一步理解数学知识,提升学生思维创造力,使学生深入感受数学文化魅力,进而全面实现学科育人目标。

教学认识图形时,教师可以利用数学文化来引导学生进行自主创造活动,首先,教师可以利用多媒体设备向学生展示不同形状的图形,并让学生仔细观察这些图形的特征,使学生在脑海中建构起有关图形的初步印象,然后再向学生介绍一下图形的来源、历史发展等知识,让学生了解图形在数学中的重要意义,完成理论讲授之后,教师可以给学生提供一些图形学具,可以是平面的图形工具,也可以是立体的积木玩具,让学生进行拼一拼的操作,把不同形状的学具拼在一起形成一个新的图形,学生对这个活动充满了兴趣,有的学生依据自己的生活经验下意识地运用对称概念搭建了一个菱形的图形,也有学生将长方形与三角形融合起来创造了一个新图形,还有学生利用这些图形搭出了房子、小船、汽车等,学生充分发挥创意,在创造的过程中,既了解了各种形状学具的特点,深化了对图形的认知,又激活了创造思维,感受到了数学文化的创造乐趣,同时也感受到了数学的美学特征。数学文化的迁移、渗透不仅仅是要让学生了解相关的文化知识,还要引导学生在内化知识本质的基础上进行自主创造,实现具象思维到抽象思维的转变,感知数学文化魅力,领悟数学文化精髓,最终实现文化素养和数学学习能力的全面提升与发展。

数学文化既深化了数学教学的内涵,又充分展现出了其深厚的文化特征,有着强大的育人价值。因此,教师应重视数学文化,将数学文化的内涵迁至课堂,让学生在潜移默化的学习中探寻数学之魂,体验数学文化魅力,感受数学精神,汲取数学思想,理解数学知识,最终提升道德品质,塑造良好品格。简言之,就是以文化构筑品德之美,以文化升华数学素养,让数学课堂充满文化气息,充满品德芳香。

作者单位   江苏省南通市通州区通州小学

责任编辑:张言