浅谈数学史在数学教学中的作用

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浅谈数学史在数学教学中的作用

作者:周学勤

来源:《成才之路》2008年第01期

数学史是研究数学发生发展及其规律的科学,简单地说就是研究数学的历史。随着数学教学改革的逐步深入,数学史越来越受到数学教育工作者的重视。国内很多师范院校已将数学史作为数学专业的一门选修课或必修课,中学数学新课程标准中将数学史列为高中阶段的选修内容。不仅如此,初中数学课本各章中也介绍了有关的数学史。因此,它在教学中的重要性逐渐显现出来,下面从四个方面探讨数学史在数学教学中的作用。

一、 可以帮助学生加深对数学概念、方法的理解

数学教学的主要目的之一,是让学生掌握教学中所要求的概念、数学思想和数学方法。由于数学抽象的特点,其概念、方法和思想大都以抽象的形式出现,如何帮助学生接受并能掌握乃至应用这些概念、方法和思想,始终是教学中需要关注和探讨的问题。有多种途径可以帮助学生理解并掌握抽象的数学概念,这方面有很大的探索空间,而数学史在此可以发挥非常有效的作用。一些历史的例子可以古为今用,可以开发出来作为阐释某些深奥数学概念的载体。

如,在讲微积分时,很多学生对微积分的概念及思想方法不太理解,可借助数学史讲述德国数学家莱布尼兹发现微积分的过程。约从1672年开始,莱布尼兹将他对数列研究的结果与微积分运算联系起来,借助于笛卡儿的解析几何,莱布尼兹把曲线的纵坐标用数值表示出来,并想象一个由无穷多个纵坐标y组成的序列,以及对应的x值的序列,而x看做是确定纵坐标序列的次序,同时考虑任意两相继的y值之差的序列。莱布尼兹在给洛必达的信中说:“求切线不过是求差,求积分不过是求和。”

另外,莱布尼兹还特别对他创造的微分符号dx作了一段说明:“我选用dx而不用特殊字母,是因为dx是x的某种变化,还可表示x与另一变量之间的关系。”这种对符号的精心选择,是莱布尼兹微积分的又一特点,他引进的符号d和∫体现了微分与积分的“差”与“和”的实质。对莱布尼兹创立微积分过程的了解,可以使学生真正理解微积分的概念及思想。

二、 可以帮助学生体会活的数学创造过程,培养学生的创新能力

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数学论文和专著一般都是经过“包装”的,是按逻辑顺序,从定理出发组织内容,精心撰写的。而数学定理是怎样被发现的?往往很少涉及。对于学习、应用数学的人来说,这一点却至关重要。笛卡儿有两本很重要的书《方法论》和《指导思维的法则》,他在书中就抱怨古希腊人只告诉你结果是什么,怎么证明,却没有告诉你是怎样发现的。如欧拉的《原本》证明了几百个命题,但并没有说明它们是怎样被发现的。于是笛卡儿想找到一种发现真理的方法,让普通人也发现真理。笛卡儿把他的方法叫“普遍数学”,解析几何正是他将这种“普遍数学”实施于几何学时创造出来的工具。笛卡儿在批判古希腊演绎思维模式时,强调了数学真理的发现,致力于寻找发现数学真理的法则。解析几何的创立,本身就是创造性数学的范例。

三、 可以帮助学生培养科学品质,增强自我探索精神

数学是人类文明的重要组成部分,是人类智慧的结晶。数学的历史像一条大河贯穿了人类的整个文明史,它时而波涛汹涌,时而风平浪静。它今天的繁荣昌盛,是千百年来无数先驱前赴后继、辛勤耕耘的结果。

继牛顿之后最伟大的科学家之一、18世纪数学界的灵魂人物欧拉,在年近花甲时双目失明。不久,除了其本人和一些手稿幸免于难外,他的住所和财产全部在一场大火后化为灰烬。尽管遭受很大的不幸,但欧拉的科学活动丝毫没有削弱。他的记忆力和心算能力是惊人的。心算不仅限于简单的运算,高等数学同样可以用心算。他在完全失明前,还能朦胧地看到一些东西。他抓紧这最后的时刻,在一块大黑板上写下他发现的公式,然后口述其内容,由学生笔录。在失明后的17年里,还解决了许多数学问题,留下四百多篇论文。由于他身残志坚和孜孜不倦的精神,以及他无与伦比的数学贡献,后人把他誉为“数学英雄”。

在数学史上,这样的数学先贤不胜枚举。他们崇高的理想、顽强的意志、为真理献身的精神,是值得后人学习的。

四、 可以激发学生的数学兴趣

数学是公认难学的科目,主要的原因是我们的教学不能引起学生的兴趣。数学给学生的印象是枯燥乏味,抽象难懂。其实,数学本身是多姿多彩的。历史上数学与天文学、力学同根连枝,还与音乐、哲学等交织共生,现代学术界还常常争论数学是艺术还是科学?是比喻还是猜测?对此数学史可以给出“全息图景”,激发学生探索数学美妙的欲望。 龙源期刊网

在数学教学中,恰当地引入与教学内容有关的数学史中引人入胜和富有启发意义的历史话题,可以使学生明白数学并不是一门枯燥无味的学科,而是一门生动有趣的学科,可以大大激发学生的学习兴趣。如学习无理数、微积分、集合时,分别介绍数学史上的三次数学危机及引发的原因,以及通过数学家们的努力使这三次数学危机成功解除,一定能提高学生学习的兴趣。

以上从四个方面探讨了数学史的作用,数学史的作用远不止这些。数学史和数学教学息息相关,通过在数学教学中渗透数学史知识,可以帮助学生在学习数学的过程中逐步体会数学的文化价值,从而全面提高数学的教学质量。

(濮阳职业技术学院数学系)