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基于数学文化的高中数学课例研修探析

职占江
  
速读·中旬
2022年3期
河南大学数学与统计学院 河南 开封 475004

◆摘要:随着课程改革的深入以及数学核心素养的提出,数学文化正在被越来越多的教育者所重视。本文立足高中数学课堂实践,通过课例研修聚焦课堂知识,并将深厚的数学文化内涵渗透到课堂中去,以提升高中生的数学核心素养。

◆关键词:数学文化;课例研修;数学核心素养;课堂教学

2003年的《普通高中数学课程标准(实验)》首次将“数学文化”作为官方词语提出,并强调数学是人类文化的重要组成部分。本文通过课例研修,阐述在数学课堂教学中如何更好的融入数学文化,落实立德树人的根本任务。

一、朔源数学知识,激发学生兴趣

数学文化源远流长,其背后有无数值得挖掘与分享的知识,教师在教学过程中,通过溯源相关概念知识,与学生分享数学史上的名人轶事,带领学生感受数学文化深厚的历史底蕴。

【案例一】复数的概念教学片段

师:请同学们回忆一下我们都学习过哪些数?你能完整地说出各种数之间的区别与联系吗?

师:人类为了解决计数方面的问题,出现了自然数。随着科技的不断发展成熟,数的概念也在逐步发展。自然数已经不能满足人们在实际生活中遇到的等分问题,于是引进了分数。

师:在数学的发展历程中,出现过三次数学危机。第一次数学危机出现在古希腊,当时人们认为只有1、2、3......这些整数才是数字。到了公元前5世纪,希帕索斯发现了一个颠覆人们理念的现象:等腰直角三角形的三条边长不可能都是整数。为了解决这一问题,人们引进了“无理数”的概念。

师:请同学们思考类比,解决方程在有理数集中无解的问题,我们引进了,那么面对方程该如何解决呢?

教师通过讲解历史上第一次数学危机的故事,既激发了学生的学习兴趣,又能将数学史、数学故事融入课堂,让学生们更加完整系统地掌握知识,并构建起数系的相关知识框架。

二、走进数学生活,感悟数学之美

我国著名数学教育家张奠宙教授从“真、善、美”三个维度对数学核心素养进行划分,强调要引导学生欣赏数学的智慧之“美”。教师在进行教学时,要向学生展示数学符号、图形之中的美感,引领学生挖掘数学之美。

【案例二】抛物线教学片段

师:请大家回忆二次函数的图像,大家觉得这个图像是什么呢?

生:二次函数的图像是抛物线。

师:大家观察观察,生活中都有哪些抛物线呢?

生:打篮球投球的时候,球的运动轨迹是抛物线;彩虹和石拱桥是抛物线。

师:我们通过“几何画板”来观察一下抛物线的形成过程。在平面内选取一个定点F,L是不经过点F的定直线,H是L上任意一点,过点H作MH垂直于L,线段FH的垂直平分线交MH于点M,拖动点H,这样我们就能得到一条抛物线。

师:请同学们接着思考,若平面内有一点P,它到定点F和定直线L的距离之比是常数e(e>0),则点P的轨迹是什么?

生:当0<e<1时,点P的轨迹是椭圆;当e>1时,点P的轨迹是双曲线。

师:当e=0时,它的轨迹又是什么图形呢?当e=1时呢?

学生们讨论后,教师用几何画板将结果展示给同学们,可以直观地看到如果e=0不符合所规定的前提条件“L不经过点F”,如果e=1,动点P到定点F和定直线L的距离相等,此时P的运动轨迹是一条抛物线。

三、融会数学文化,贯通学习方法

教师在教学过程中要让学生意识到,数学学习仅仅是知识的简单叠加,更重要的是其中包含着深厚的文化内涵,强化学生的数学文化认知。

【案例三】指数函数应用教学片段

师:在现实生活中,指数模型可以用来研究银行利率、细胞分裂等问题。例如,在2021年5月1日,在余额宝中存入10000元。若年收益率为2.2830%,以当天为准,一年按照365天计算。求:(1)存款时间与存款之间的函数解析式;(2)计算存款30天后的预期收益?

学生们小组讨论思考,教师在巡回指导的过程中讲解年收益率、利率、单利、复利、折旧率等知识。

师:我们先算存款1天后收益,再算第二天后收益,以此类推。

生:年收益率与日收益率之间的关系是。存款时间与存款之间的函数解析式是。

师:对于实际问题,我们还要注意自变量的取值范围。通过几何画板观察该函数的图像,它具有什么样的性质呢?

生:在定义域内是一个单调增函数,过定点。

教师选择了与生活相关的案例,激发学生的学习欲望,让学生们初步体验了数学建模的思路与方法,培养提升了学生们数学建模的核心素养。

数学文化不仅包括数学思想和精神,也包括数学的方法形成,课堂教学中融入数学文化不是一蹴而就的事情,需要长期的潜移默化。教师要掌握各种有效方法,帮助学生了解更多的数学文化知识,把课堂气氛调动起来,使学生从中获得乐趣以及学习的动力,让数学学习超越知识本身,从而成为一种文化和内涵。“千金在手,不如一技在身”,把数学思想与方法贯穿于学生们的整个学习过程,在课堂上融会贯通,跳出题海,掌握本质,定能使师生都受益匪浅。

参考文献

[1]祁平,任子朝等.基于数学文化视角的命题研究[J].数学通报,2018,57(09):19-24.

[2]汪晓勤,邹佳晨.基于数学史的数学学科德育内涵课例分析[J].数学通报,2020,59(03):7-12.

[3]赵文君,张晓霞等.课例研究中理论与实践的冲突与融合:活动理论视角[J].数学教育学报,2021,30(03):32-37.

作者简介

职占江(1979.09—),男,汉,河南温县人,博士,副教授,研究方向:数学教育,河南大学数学与统计学院。

通讯作者

陈珂心

基金项目:河南省教师教育课程改革研究项目(2020-JSJYZD-016)。

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