一、数学故事在教学过程中的意义
(一)提高课堂教学的层次性和效率
故事性的教学往往能够促进师生共同参与,突出学生的主体地位。数学故事以“史”为主,从历史观的角度深刻诠释了数学知识的来龙去脉。数学课堂进行数学故事研究,本质上是一种历史的回望——回望历史,回望起点,回望经典,回望过程,因而回望规律和发展方向。师生在这种“回望”的探究过程中,能够将数学知识的“源”与“流”逐渐明晰,层层递进,从而最大限度地提高课堂教学效率。
(二)调动和激发学生的学习兴趣
数学故事中蕴含着诸多丰富多彩的问题、思想和方法,如哥德巴赫猜想、“鸡兔同笼”问题的由来及解决办法、格子乘法等。在数学教学过程中,数学故事能够为学生提供“问题、思想和方法”探究的机会,促使学生经历知识的发生发展过程,从而积累数学活动经验,获得成功的体验。
(三)体现数学知识的和谐性
数学史或数学故事告诉我们,所有的公式、概念、定理、公理都不是凭空想象出来的,而是有其自然产生和发展的过程。以前人的经验为基础,以历史的角度研究数学知识的来源和趋向,才能保证数学课堂上的每一种新的知识都是“有理有据”,自然而然。这既符合学生的认知,又将数学知识再现于课堂教学之中,充分体现了数学知识的和谐统一。
二、数学故事在课堂教学过程中的应用
(一)数学故事在概念教学中的应用
数学概念具有抽象性,而小学生的思维具有形象性的特点。为了让学生直观地感受或是直接理解概念,需要教师在课堂教学过程中以故事性、历史性知识链接数学概念。在对自然数的认知过程中,教师可通过图文并茂的形式贯穿中国古代计数方式,教给学生手指计数、算筹计数、石块贝壳计数、结绳计数、珠算计数等历史故事,一方面在故事的趣味性当中增强学生的数学历史知识,另一方面通过计数发展历史脉络提高学生的逻辑思维能力。在分数和小数的教学过程中,渗透分数和小数的产生过程,以分数和小数的历史演变为突破口(《孙子算经》、《九章算术》),以分数和小数的构成为具体内容,引导学生正确理解分数的分子、分数线、分母和小数的整数部分、小数点、小数部分的意义,使分数和小数的相关概念更加深入学生内心。方程的教学就更加离不开数学故事的引导。史书记载大约3600年前,古埃及人就已经发现了含有未知数的等式,公元825年左右,《对消与还原》一书中就已经详细讨论了方程的解法。这些关于方程的故事无疑是课堂教学的必要素材,对于学生理解方程及其解法具有极其重要的作用。对于比例中的黄金分割,更是学生深化对比例认识和理解的最佳资源。从毕达哥拉斯听到打铁声表达出比例数理的方式开始,到欧几里得《几何原本》对黄金分割比的几何表示,使得比例由数向图进行了历史性的跨越,也使得学生在理解“数与形”的转化形式上,更加清晰明了。
(二)数学故事在数学命题教学中的应用
在数学上,把概念基础上所规定的或推导出的法则、运算律、性质、定理、公理等,统一称为命题。小学数学教材中的命题分类很多,大致分为欧几里得几何公理体系、皮亚诺算术公理体系、运算律、数与运算的性质、运算法则等内容。但从称谓上辨别,可知欧几里得几何公理体系与皮亚诺算术公理体系的相关知识教学完全可以采用数学史与数学故事方式进行教学。现行小学数学教材几何教学以欧几里得《几何原本》为蓝本,其内容多为基础几何。《几何原本》是数学公理体系的雏形,共有13卷,从23个定义、5个公理、5个公设出发,证明了465个命题,虽然其中很多论题存在争议,但欧式几何在培养学生演绎推理证明的逻辑推理能力方面的地位和作用仍无可替代。而皮亚诺算术公理体系是以意大利数学家皮亚诺为核心所创立的自然数公理,即自然数在逻辑上的最高度和最简练的概括,由自然数的一组最少个数的独立性之所组成,同时使得自然数的一切其他性质,均蕴含与他们之中,即都可以由它们演绎而得。例如先有1,称1的后继数为2,2比1大1,表示为2=1+1,称2的后继数为3,3比2大1,表示为3=2+1,......通过这样的逻辑关系,就定义了所有自然数,同时又定义了加法。这样的数学课堂教学,学生一定乐于接受。
(三)数学故事在数学结构教学中的应用
数学知识结构是数学概念、命题的关联所形成的模型和体系。就目前来讲,将数学概念和命题串联起来进行课堂教学的难度极大,对于教师素质要求和学生承受力是一个严峻考验。其中最大的难点在于关联,即数(数量)和数(数量)的关联、图形与图形的关联、数和形的关联等。而这些问题在笛卡尔解析几何理论中,有明确的答案。法国数学家笛卡尔在研究了代数与几何的关系基础上创立了解析几何学,完美地将数形统一在一个知识结构中,建立了初步的网状知识结构。如分数、小数与数轴,运算与图形,解决问题与线段图等之间建立的关联,基本来源于解析几何。教师在进行数学知识结构梳理或教学时,经常性地以数学家小故事或是数学史知识引导学生按照顺序性、逻辑性和事物发展的规律去发现问题、思考问题、解决问题,能够最大限度地把握数学整体脉络,提高课堂效率,促进学生思维能力提升。
数学核心素养,不仅体现的是学生对于数学核心能力的认知和掌握,最根本的,是集中体现历史文化和精神文明特质。21世纪的学生,应该在历史中享受学习的快乐,在文化的熏陶中感受精神的魅力,在文明的传承中发展自身的个性。数学文化的培养,并非一朝一夕,需要众多的一线工作者共同努力,一道将核心素养植根在数学课堂的每个角落。
参考文献:
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[3]王永春.实数的构造理论[M].人民教育出版社,2019:77.