于是我们看到了西方中学数学课本中数学史内容的增加。丹麦的一套中学教材即由女数学史家安德逊(K.Anderson)主编,数学史完全融入了教材内容本身。波兰的中学数学课本含有丰富的数学史知识,如著名数学家生平、数学符合的起源、不同文化背景下的数学活动或数学思想(包括埃及、中国、印度、希腊的数学),等等。
数学素养包括知识、才能和思想三个方面,即数学知识、数学能力和数学思想素养。这三个方面彼此联系,层次由低到高。形成数学素养的关键是要在知识传授、才能培养及有目的有计划的素质教育中让学生理解数学蕴涵的精神、思想、观念、意义等内容,并培养他们运用数学的思想和方法去处理数学问题和现实问题的意识。数学的思想和方法、数学研究中的科学精神及数学的美,首先是从数学的发展史中总结归纳出来的。当然学生学习数学的过程也是继承人类文化的过程,因为人在本质上是文化遗传物,世世代代积累的文化要由人来继承。所以在高中阶段向学生介绍一些数学史,不仅可以激发学生的学习兴趣,还能促进其数学素养的提升。笔者通过在教学中的探索与实践,认为数学史对高中数学教育的积极作用主要体现在以下四点。
一、揭示数学知识的现实来源和应用
高中数学课程标准指出:讲数学一定要讲知识的背景,讲它的形成过程,讲它的应用,让学生感觉到数学概念、数学方法与数学思想的起源和发展都是自然的。历史往往揭示出数学知识的现实来源和应用,从而可以使学生感受到数学在文化史和科学进步史上的地位与影响,认识到数学是一种生动、基本的人类文化活动,进而引导他们重视数学在当代社会发展中之间的关系。所以说,在高中数学的教学过程中,渗透数学史的知识是十分必要的。
二、理解数学思维
一般说来,历史不仅可以给出一种确定的数学知识,还可以给出相应知识的创造过程。对这种创造过程的了解,可以使学生体会到一种活的、真正的数学思维过程,而不仅仅是教科书中那些千锤百炼、天衣无缝,同时也相对地失去了生气与天然的、已经被标本化了的数学。从这个意义上说,历史可以引导我们创造一种探索与研究的课堂气氛,而不是单纯地传授知识。这可以激发学生对数学的兴趣,培育他们的探索精神。历史上许多著名问题的提出与解决方法还十分有助于他们理解与掌握所学的内容。
三、数学历史名题的教育价值
对于那些需要通过重复训练才能达到的目标,数学历史名题可以使这种枯燥乏味的过程变得富有趣味和探索意义,从而极大地调动学生的积极性,提高他们的兴趣。对于学生来说,历史上的问题是真实的,因而更为有趣。历史名题的提出一般来说都是非常自然的,它或者直接提供了相应数学内容的现实背景,或者揭示了实质性的数学思想方法,这对于学生理解数学内容和方法都是重要的,许多历史名题的提出和解决都与大数学家有关,让学生感到他本人正在探索一个曾经被大数学家探索过的问题,或许这个问题还难住了许多有名的人物,学生在探索中获得成功的享受,这对于学生建立良好的情感体验无疑是十分重要的。
向学生展示历史上的'开放性的数学问题将使他们了解到,数学并不是一个静止的、已经完成的领域,而是一个开放性的系统,认识到数学正是在猜想、证明、错误中发展进化的,数学进步是对传统观念的革新,从而激发学生的非常规思维,使他们感受到,抓住恰当的、有价值的数学问题将是激动人心的事情。数学中有许多著名的反例,通常的教科书中很少会涉及它们。结合历史介绍一些数学中的反例,可以从反面给学生以强烈的震撼,加深他们对相应问题的理解。
四、榜样的激励作用
古希腊数学家阿那克萨戈拉晚年因自己的科学观点触怒权贵而被诬陷入狱面临死刑的威胁,但他在牢房中还在研究化圆为方问题。阿基米德在敌人破城而入、生命处于危急关头的时候仍然沉浸在数学研究之中,他的墓碑上没有文字,只有一个漂亮的几何构图,那是他发现并证明的一条几何定理。17世纪初,鲁道夫穷毕生精力将圆周率π的值计算到小数点后35位,并将其作为自己的墓志铭。大数学家欧拉31岁右眼失明,但他仍以坚韧的毅力保持了数学方面的高度创造力。由于他的论文多而且长,科学院不得不对论文篇幅做出限制,在他去世之后的10年内,他的论文仍在科学院的院刊上持续发表。通过介绍数学家在成长过程中遭遇挫折的实例,对学生正确看待学习过程中遇到的困难、树立学生学习数学的自信心无疑会产生重要激励的作用。