小学数学中的数学史是什么?
从总体分布来看,除六年级下学期外,人教版没有在一二年级和四年级下学期安排数学史,苏教版没有在一二年级、三年级和五年级上学期安排数学史。但从一年级开始,西师大的教材开始渗透数学史,每一卷都有编排,呈现出一定的连续性,使得数学史脱颖而出,显示出其独特性和完整性。
数学史对数学教学的价值早在19世纪就被一些西方数学家所认识。1972年,在第二届国际数学教育大会上,成立了国际数学史与数学教学研究组,简称HPM。30多年来,随着HPM研究的深入,数学史与数学教学的结合已经成为国际数学课程改革的一种趋势。数学史进入小学数学课堂有其必然性,但这种必然性与现实反差很大。在原有的教学设计之外,增加一点数学史的知识,为课堂增添一些文化色彩。这种方法是否充分展示了数学史的教育价值?总之,数学史如何走进小学数学课堂,已经成为一个在理论推导和实践反思的双向互动中产生的迫切课题。
2.小学教科书中数学史的内容与设计
小学数学教材中数学史的类型主要有数学家轶事、数学家解题故事、相关数学知识史料、经典数学问题等。数学家的故事也被选来不同程度地介绍三个版本的教材。其中,师范大学的教材还特别增加了突出主题的题名,如著名数学家华、高斯、圆周率之父祖冲之等。
小学数学史内容的选取、分布和篇幅反映了小学数学教材中数学史内容的外在特征,而数学史的具体编排和设计反映了其内在特征,即在小学数学课程教学中如何设计数学史才能更好地发挥其教育教学功能。
目前数学史的设计模式主要有两种,即“以材料读数学史”和“习题内容引数学史”。我们认为可以增加两种设计模式:“学习内容导致数学史”和“学习内容导致数学史”。两者的本质区别在于数学史的内容被请到了小学数学知识体系的核心,而不是从学习内容上被边缘化。“学习内容引出数学史”模式以学习内容为主线,以数学史作为学习内容的注解和解释,可以丰富学习内容的内涵,为数学知识的学习增添绚丽的色彩,让孩子在学习数学知识的同时体验数学的历史感和美感。“数学史引领学习内容”的模式,就是用数学史引领数学知识的学习,让孩子置身于历史情境中,与文本融为一体,形成对数学知识的历史认识。
低阶段的孩子自主阅读能力较弱,数学史的学习更多依赖于老师的指导。因此,数学史的设计模式应该有利于教师更好地设计和实施教学。“习题内容引出数学史”、“学习内容引出数学史”、“数学史引出学习内容”的设计模式可以做到这一点,页面可以略小。中段可以综合运用四种设计模式,逐步采用“习题引出数学史”、“学习引出数学史”、“数学引出学习内容”的模式。高水平的同学可以逐步采用“带材料读数学史”的模式进行版式设计,页数要足。随着学生社会化程度的提高,数学史在低水平学生中的渗透接受,只要教师能正确引导,就能起到极好的作用。当然,在阅读材料的形式上,最好能明确标明标题,以突出主题。此外,还可以适当提供相关书目和网站,帮助学生拓展学习空间。
三,小学教科书中数学史的意义
考虑到小学生各方面的特点,数学史的呈现形式要尽可能丰富,以引起学生从小就学好数学的兴趣。比如可以适当增加一些漫画书,让数学史更有可读性。如果可能,还可以拍摄相关视频,以光盘的形式附在书背上,让学生更生动直观地接触数学史,并对其有深刻的印象。
无论是传统的数学教材还是现在的教材,都包含少量数学史的材料,或以有趣的数学话题引入新的内容,或插入一位数学家的肖像并简要介绍其生平,或在正文后附上阅读材料。数学教材可以用历史数学故事作为问题情境,引入新的内容,鼓励学生热爱数学,努力学习。比如阿基米德在死亡来临的时候依然醉心于数学研究,欧拉在失明之后依然通过记忆和心算取得了大量成果。但除了这种简单的东拼西凑的加工,更多的数学史料(尤其是数学思维方法)应该有机地渗透到课程中。
研究数学史是为了数学教学的价值取向,为了历史和为了教学是两种完全不同的价值取向。我们现在看到的数学史大多是以历史为基础的,所以我们更注重史实的真实性,研究的内容更多的是数学发展史上重要的数学事件和人物。在教学中研究数学史,目的是从历史的角度理清知识的来龙去脉和数学思想的演变趋势,更好地把握住教学中数学知识的智性,保证我们的数学教育能够博大精深。所以,读数学史进行教学,是立足于现实中的“人”,关注历史中的“人”和“物”。通过对历史上不同数学事件的比较,提炼出数学思想发展的规律,不断优化自己的数学概念(例如根据数学中许多重要概念在诞生时是直观的、具体的、无系统的,进而确立儿童对待数学知识是一项极其重要的教学技能的观念);通过某一知识的历史演变脉络,可以提炼出人类认知逐渐完善的顺序(比如阅读代数的发展历史可以概括为文学代数、缩略语代数、符号代数三个阶段)。要善于把握历史的表象,多从认识论的角度提问(比如认识数的过程是漫长的,但为什么人类认识负数比认识自然数和分数更曲折、更困难?通过人类在历史上走过的弯路,数学家的挫折和困惑,提炼出人类认识某一知识的障碍(这些挫折恰恰是学生的认知困难);要从“给孩子正确的数学概念和良好的学习情感”的角度去捕捉教育历史故事和事件。研究所依据的材料不是原始的数学史料和文物,而是各种版本的数学史著作;研究方法应着眼于同一事件,研究不同版本的数学史,从不同的数学史著作中丰富这一数学事件的内涵,并参考数学史上数学家的传记,通过对历史上典型个体思维过程的详细描述,利用多种材料相互印证、相互补充,从而“还原”古人的数学思维方法和思维推进过程。