Mathemetics and Humanities


从几个案例看情境创设 节选


-- 梁丽平

梁丽平,北京市数学特级教师,市级学科带头人,中国人民大学附属中学数学教研组组长,海淀区名师工作站导师。多年从事一线教学工作,所教学生成绩突出.本人曾在国家级刊物上发表过十余篇论文,与人合著教材《初等数论》(北师大版);合著北京市补充教材《概率统计》;曾多次参与北京市高中毕业会考命题;参与北京市新课程数学教学指导意见的编写。

记得从网上看到过,菲尔兹奖的获得者弗拉基米尔•沃沃斯基曾经说:“数学的美丽使得研究数学成为一种乐趣”。作为一名数学教师,传授知识之外,孜孜以求的便是让学生感受这种美丽,以激发学生对于数学的热爱。

无疑,数学的思想和方法正是这种“美丽”最根本的源泉。但如果在教学中过分地抽象、过分地逻辑,则容易使得数学的美成为一种冰冷的、一般人难以理解和接受的美。我们面对的毕竟是中学生,虽然其中不乏数学的天才,但大多数的孩子对于纯数学的、知识性的内容有时候还是会感觉枯燥乏味,如果能够创设一些情境,在严谨的、抽象的数学课堂上有意识地融入一些人文的色彩,那么,也许会使得数学的课堂有趣许多、生动许多,让更多的孩子喜欢数学。

本文从几个案例出发,就情境创设,谈谈笔者的一些认识。


【案例1】——弧度制


早晨接到一个电话,是区进修学校的G老师打来的,G老师告诉我:我校参加课堂教学比赛的P老师获得了第一名。G老师盛赞P老师的教学设计:代入感很强,比赛现场吸引了众多老师的围观,让连续听了4遍同样课题的学生非常感兴趣。

G老师的话引起了我的回忆:P老师参加比赛的课题是“弧度制”,拿到这个课题之后,我组织老师们讨论,为P老师出主意。

从教学内容上看:弧度与角度的换算是重点,弧度制的引入与1弧度角的定义是难点。

为什么要引入弧度制呢?大家七嘴八舌:

1.为了运算的简洁
——在角度制下,当把两个带着度、分、秒各单位的角相加、相减时,由于运算进率非十进制,总给我们带来不少困难。那么我们能否重新选择角单位,使在该单位制下两角的加、减运算与常规的十进制加减法一样去做呢?
——在角度制下,\(\sin x\)的导函数不再是\(\cos x\)。

2.来自于生活经验
——日常生活中,我们已经接触过许多同一物理量的不同计量制度,如长度,重量,时间等。为了交流的方便,还规定了国际单位制.弧度是角的另一种计量单位。

3.数学史的角度
——6世纪,印度人在制作正弦表时,曾用同一单位度量半径和圆周,孕育着最早的弧度制概念。欧拉是明确提出弧度制思想的数学家,1748年,在他的一部划时代著作《无穷小分析概论》中,提出把圆的半径作为弧长的度量单位,使一个圆周角等于弧度\(2\pi\),1弧度等于周角的\(\frac{1}{2\pi}\)。这一思想将线段与弧的度量统一起来,大大简化了三角公式及计算。

如何引入课题实际上也影响到“如何引入1弧度角的定义”。理解弧度制的难点就在于它是用比值来度量角的大小,用建构主义的观点来说,这是一个“不自然”。

从教学对象上看:比赛的当天,P老师面对的将是某个普通学校随意抽取的一个班,之前压根不可能认识他们。如何突破教学的重难点,把课讲得生动有趣,使得教与学完美和谐?

身为工学博士的P老师对于学科之间的结合点很有体会,她敏感地抓住了“量纲”:从学生已有的经验入手,介绍同一物理量的不同度量制度,介绍国际单位制,为“用同一单位度量长度(弧长、半径长)”埋下伏笔。轻松引入弧度制,介绍欧拉对弧度制的贡献,也引出了1弧度角的定义,而对于弧度与角度的换算,也采用了物理学中“量纲分析”的方法。

果不其然,学生对于故事性的“国际单位制”很感兴趣,自然地理解了“弧度制”,而对用“量纲分析”解释“弧度角度互化”感觉新奇并易于接受。

【思考1】 “再没有什么故事能比科学思想发展的故事更有魅力了”。数学是历史最悠久的人类知识领域之一。从远古的屈指计数到现代高速电子计算机的发明;从量地测天到抽象严密的公理化体系,在五千年的数学历史长河中,重大数学思想的诞生和发展,确实构成了科学史上最富有理性魅力的题材。

数学发展的历史,既是数学家们刻苦勤奋、锲而不舍地追求真理,以生命和热情谱写的壮丽华章,也是数学思想产生和发展的历史,数学中很多的为什么,都可以在其中找到答案.在数学教学中,以此为资料创设情境,适当介绍一些数学史的内容,使学生了解概念、定理产生和发展的过程,不仅可以激发学生的学习兴趣,而且由于更接近数学的本源,可以帮助他们更好的理解数学。

节选部分结束


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第1辑:数学与人文

主编:丘成桐、杨乐、季理真
副主编:姚恩瑜
出版时间:2010-05

《数学与人文》的首卷本登载了对主编的访谈,他们对本丛书的宗旨做了很详细的阐述。在首卷本的“数学科学”、“数学星空”、“数海钩沉”、“数学魅力”、“数学教育”等栏目中,讲述了中外数学史和众多名家的生动故事、趣闻轶事,介绍了数学教学和学术研究中的经验体会,让读者看到了数学的趣味性、严谨性和它的无处不在。《数学与人文》的创版适逢新中国成立60周年大庆,所以在首卷本中设立了新中国60年数学发展的专题。其中刊登了丘成桐教授撰写的“中国高等教育”一文,他从一个数学大师的角度纵横古今地畅谈了他所理解的中国高等教育的发展、现况、问题和展望;回顾了改革开放以来的中国数学会,讲述了国际数学家大会在我国召开的曲折过程;还介绍了三个数学分支(代数,数论,调和分析)的发展。我们期望本丛书能受到广大学生和学者的关注和欢迎,期待读者对办好本丛书提出建议,更希望丛书能成为大家的良师益友。《数学与人文》丛书是一套以大学生和青年学者为主要对象的数学科普从书,也适合中学数学老师与爱好数学的同学,同时也是社会知识阶层的有益读物。丛书的主要栏目有:人物访谈、数海钩沉、数学星空、魅力数学、数学教育、数学科学和中国数学发展等。配合一些值得纪念的人物和事件,丛书会适时出版专辑。