从文化角度看小学数学教育的模式化_数学论文

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      一个人若有了文化,便会温文尔雅、彬彬有礼、行事得体;一节课若有了文化,便会清新隽永、鲜活灵动、生机盎然.小学数学课堂亦然.有人会质疑:数学原本就是人类文化的重要组成部分,存在没有文化的数学教育么?答案是肯定的.如今数学教育被异化的现象很严重,数学素养的教育异化成了应试教育,数学文化的教育异化成了唯知识的教育,把“一个光鲜亮丽的少女变成了面目狰狞的骷髅”.可见,数学一旦变成“一种纯思维的工具”“一堆绝对真理的总集”“一种符号的游戏”,就会与厚重的历史剥离,与多彩的生活隔绝,就会失去其应有的文化内涵和鲜活的生命力.

      文化视域中的小学数学教育有着一种怎样的情态和韵味呢?笔者尝试就这一问题进行探讨与描述.

      一、明晰、规范、简洁:让学生体会数学语言的科学性

      有这样一则小故事:天文学家、物理学家和数学家坐火车在苏格兰的大地上奔驰.他们往外眺望,看到田野里有一只黑色的羊.天文学家说:“多么有趣,所有的苏格兰羊都是黑色的.”物理学家反驳道:“不!某些苏格兰羊是黑色的.”数学家慢条斯理地说:“在苏格兰至少存在着一块田地,至少有一只羊,这只羊至少有一侧是黑色的.”

      数学语言是人类创造的一种高级语言,其严密性、简洁性、逻辑性和抽象性,是其他语言所无法比拟的.它不仅摆脱了自然用语的多义性,还能以其特有的语言(概念、公式、定理、法则、模型等)对科学真理进行精确而简洁地表述.学生从小在数学课堂上感受数学语言的独特魅力,不仅能学会把语言变得精准、洗练,更能学会表达时直奔主题,直击要害.比如“两组对边分别平行的四边形叫平行四边形”这样的定义,明晰,让人一看就懂;准确,界定清楚,不会让人产生歧义和误解;简洁,用近乎不可增、减一字的方式来表述,这便通向了文学作品中所描述的“增一分则肥,减一分则瘦”的审美境界.数学的符号语言更是令人拍案叫绝,不仅高度抽象、概括,而且能超越语言的国界,展示出世界文化符号的风采.学生从小沉浸在这样的语言文化里,就是在接受“世界公民”的教育.

      二、抽象、概括、灵活:让学生感受数学思维的工具性

      有一则小故事是这样说的:一位农夫请了工程师、物理学家和数学家来,想用最少的篱笆围出最大的面积.工程师用篱笆围出了一个圆,宣称这是最优设计.物理学家将篱笆拉开成一条长长的直线,假如篱笆是无限长的,认为围起来的半个地球够大的了.数学家嘲笑了他们一番,然后用很少的篱笆把自己围了起来,说:“我现在是站在外面.”

      数学是一种思维的工具.数学思维不仅有严谨、抽象、概括的特征,而且也具有丰富的直觉和想象的特征.这些特点使得数学思维在寻求事物的本质属性、探求事物间的联系、对事物发展趋势作出预测等方面显示出惊人的优势.由这些数学思维的本质特征所决定,在现实生活中,数学已不再是一种辅助性工具,因其独特而严谨的逻辑结构和极强的迁移性,已经成为解决许多重大问题的关键性的思想和方法.它正悄然改变着我们看待事物的方式、处理问题的策略和解决问题的能力.科学史表明,一些划时代科学理论成就的出现,无一不是借助于数学的力量.“近代自然科学之父”伽利略认为:展现在我们眼前的宇宙就像一本用数学语言写成的大书,如不掌握数学的符号语言,就像在黑暗的迷宫里游荡,什么也认识不清.马克思也曾明确指出:“一门科学只有当它达到了能够成功地运用数学时,才算是真正发展了.”这是对数学的作用的深刻理解,也是对科学化趋势的深刻预见.

      小学生感受数学思维的工具性,更多地体现在问题解决上:水管为什么做成圆形的?人民币的面值为什么只有1元、2元、5元呢?赛跑时为什么我们靠着内道跑?板凳摇晃时为什么斜着加根木条就行了?……让学生体会到数学在生活中的广泛应用,就应该让数学学习的素材更多样、更丰富.诸如小实践、小调查、民俗小知识、生活小窍门等活动,再如环保、社区、家庭理财等问题,都可以进入小学数学课堂,进入儿童的视域.即便是生活中的成语、俗语,也可能成为教学中文化建设的宝贵资源,“朝三暮四”说的是加法交换律,“不管三七二十一”涉及乘法口诀,“三下五除二”则是算盘口诀,“万无一失”“十拿九稳”则涉及数学中的概率.当学生自觉地把数学与知识经济、信息化、现代科技、环境保护、可持续发展、和谐社会构建等勾连起来,就能增进其对社会生活的关注和了解,就能真切感受到数学的现实价值和应用价值.

      三、探索、发现、超越:让学生经历数学发展的曲折性

      现行小学数学教材是根据现代数学的分科来编写的,并主要是按照公理化的思想方法而不是知识的发生过程编排的,其不足在于学生在学习数学知识时,常常知其然而不知其所以然,对数学概念的发展过程以及数学知识之间的内部联系知之甚少.相反,如果让学生对数学史有所了解,对引入数学问题、概念、理论和方法的动机与产生的后果有一定认识,将有助于他们建立起对数学的整体认识.

      弥补小学数学教材中数学史的不足,可以有多种途径:讲故事,向学生介绍一些数学家的生平或者数学发展过程中的有趣事件、曲折历程,对学生的人格成长会有启发作用;作比较,在历史的脉络中比较数学家所提供的不同方法,可以拓宽学生的视野,培养全方位的认知能力和思维弹性;呈现历史名题,如“鸡兔同笼”“哥尼斯堡七桥问题”等.这些很多名题往往都蕴藏着生动的文化背景,对于帮助学生深刻理解数学的内容、思想、方法、语言及其应用的演变过程大有裨益.

      对数学史的渗透不必刻意追求知识的系统性,也不应局限于中国数学史,可根据教学的内容编排,结合学生的认知背景和年龄特点,经过适当的加工处理,适时嵌入,达到润物细无声的效果.如教学《圆的认识》时,教师可以先引导学生探索不同的画圆方法,然后比较这些不同方法的共通之处,在此基础上,再揭示墨子对圆的阐述:“圆,一中同长也.”这样既能还原古人在探索画圆时的曲折经历,又能很好地帮助学生克服理解古文所带来的困难,增进学生对“圆”的研究的历史渊源的认识.同样,《用字母表示数》这一内容的教学,在我们的课堂上只是一节课的时间,但在历史的长河中,代数的发展远没如此顺利.从最早的“文辞代数”,到丢番图的“缩写代数”,一直到韦达的“符号代数”,人类认识代数经历了一个跨越数百年的漫长历史过程.故而教学时,就不能简单地采用直接告诉的方法,而应该多设置一些古人探索时可能碰到的障碍,引领学生在课堂上一路“披荆斩棘”,才能让他们更好地理解“用字母表示数”其实是先人们不断筛选与优化的结果,就更能从心底里认同人类所创造的数学文化的优美与深邃.

      四、和谐、简单、奇异:让学生领略数学审美的独特性

      数学以其简洁性、对称性、和谐性、统一性、奇异性为特征表现出自身的美,引导学生去发现美、体验美、创造美是数学教育的目标之一.教学中,要努力挖掘数学世界里美的元素,从合适的视角唤醒儿童的审美需要,丰富数学教育的美学内涵,强化学生的审美体验,提升数学的文化教育价值.

      戴维斯(P.Davis)和赫斯(R.Hersh)在《数学经验》一书中指出:“数学中的审美判断是可以培养的,可以由上一代人传递给下一代人,由教师传递给学生,由作者传递给读者的,”这无疑表明了数学教育在培养学生的审美情趣上能大有作为.例如,在认识1、2、3、4、5·…时,教师可以呈现一粒葡萄和一串葡萄的图片,渗透“一和多”辩证思想的美妙,“一和多是不能分离的、相互渗透的两个概念,而且多包含于一中,同等程度地如同一包含于多中一样”.(恩格斯语)再如,蝴蝶的双翅、平行的双轨、成对的窗户、明亮的双眼等展示着大自然和人类创造中对“2”的情有独钟;三人为众、三木为森、三日为晶,则向学生描述着以“3”来构字的美学法则……正方形的规则、三角形的稳定、圆的完美、七巧板的神奇,即便是乘法口诀的编排,同样能让学生领略朗朗上口的句式、阶梯式的递进等带来的简洁与奇异美,建筑物的对称、电梯的平移、芭蕾舞演员的快速旋转,即便是一个小方格、小圆片,也能通过平移、旋转设计出精美的图案,这种形式美、对称美同样能让学生为之叹服.

      数学符号的简洁、数学语言的精确、数学结构的完整、数学思想的精深,无不让学生感受到数学的和谐与神秘、抽象与统一,达到令人神往、使人陶醉的境地.正如克莱因所说:“数学是人类心灵最独特的创作.音乐能激发或抚慰情怀,绘画使人赏心悦目,诗歌能动人心弦,哲学使人获得智慧,科学可改善人的物质生活,但数学能给予以上的一切.”

      五、震撼、突破、解放:让学生体验数学创造的力量感

      “教育的过程是一个持续不断的生长过程.”(杜威语)教育的目的就是要让人不断地超越原来的“旧我”,持续完善其价值生命、精神生命,最后成长为一个“新我”.学生数学学习的过程,就是一个不断超越自我的过程,具体表现为认知螺旋上升、思维不断历练、解决问题的思路不断出现新的突破.一开始学数学,会感到被很多“清规戒律”所束缚,但随着学习的深入,它们会一个个被打破,一开始只能6减2,到后来2也可以减6了;一开始7除以3除不尽就没有办法了,后来可以写出有余数的除法,再后来写成

就行了;一开始只有数字才可以相加,后来字母也可以相加、符号也可以相加.数学无禁区,一开始有些“清规戒律”,但随着学习的不断深入,自由的空间会显得越来越大,学生数学能力所能施展的舞台也越来越大,原有的“清规戒律”会被不断打破.回首数学学习的历程,有一种个体的内心自由不断得到解放的感觉,这种类似于“再生”的感受已经区别于我们通常所说的“幸福感”“愉快感”,而是一个更高层次的生命价值自我实现的感觉了.

      数学的另一大魅力在于它常常超出人们的经验,既在现象上令人匪夷所思,又在数据上令人由衷信服,让人产生一种奇妙的震撼感.随着对数学理解的不断深入,你会发现,原来世界上还蕴藏着如此奇妙的规律.比如,无论怎样一个三角形,它的内角和竟然都是180°.再如,学过圆的周长公式后,引导学生研究这样一个问题:一根足够长的铁丝,紧贴地球赤道围成一圈,如果把这根铁丝再放长10米,问:在地球和铁丝之间形成的缝隙,能够通过一只高为0.1米的老鼠还是一头高1.5米的牛?学生凭直觉认为,地球半径如此大,相对而言,10米微不足道,因此大多数同学都会选择不论是老鼠还是牛均无法通过.但通过验证计算两圆间的距离(设地球的半径为R米)为(2πR+10)÷2π-R=10/2π(米)≈1.59米,结果与学生的直觉正好相反.这种直觉认知与经过形式分析的逻辑认知之间的冲突,能让学生更好地理解数学,提高直觉认知能力,并能更深地感受到数学的内在魅力,从而激发学生利用数学知识探索科学规律的好奇心.爱因斯坦曾回忆说,当他在中学几何中学到“三角形的三条高线必交于一点”时,受到了极大震撼,他觉得这个世界上一定有更多这样的“奥秘”还没被人发现,这对他的一生起到了决定性的影响,下定了他从事科学研究的决心.

      可见,数学文化一旦融入教学,数学就会更加清新隽永、平易近人.这不仅可以帮助儿童全面而深入地理解数学的内涵,感受数学文化的熏陶,产生文化共鸣,体察社会文化和数学文化之间的互动,还能引领学生求真、持善、臻美,并进入理解数学、喜欢数学、热爱数学的佳境.

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