文|胡 彬

“以史为鉴,可以知兴替”。数学史涉及数学的科学意义、文化意义和教育意义,包括具体的数学科学内容,以及历史、哲学、文化学、宗教等社会与人文科学内容。小学渗透数学史教育,应将数学史变为可触摸的教育形态,发挥其应有的育人价值。本文对数学史教育不可忽视的几个方面,进行了一些探讨。

一、不可忽视学科整合

如果把天文学比喻为探索宇宙的手掌,它的小臂就是物理学,数学就是它的大臂。从学科角度讲,美术、音乐等,都和数学历史相关。可以选择一些学生容易接受的史实,进行一些跨学科的整合,滋润数学教学,让数学不再枯燥,不再那幺的抽象。

如,在分数的教学时,笔者介绍毕达哥拉斯“用一根弦,三分弦长取其二,得五度音,再三分五度音弦长取其二,得五度音之高五度的音,如此运作12 次,就得出12 个音,也就是‘五度相生律’”。如图,对应竖琴中,在弦的1 处发Do 音,处发Fa 音,处发So音,处发Do 音,……数学是人想出来的,只存在于人的大脑中,这样的整合将数学变成可触摸的东西,利于学生认知数学。

二、不可忽视“链接”探索

教材中一些和数学史有关的“链接”性阅读和探究材料,往往容易被师生忽视。这类材料的科学、人文、精神等隐性价值,应该凸显出来,发挥它应有的育人作用。课堂教学,不可能完全复制数学发生发展的历程,这些和教学息息相关的内容,要引领学生去探索,去了解这个知识的发生、发展的过程。这种围绕数学生成历程的探索,可以帮助学生更好的理解数学、认识数学,拓宽知识面。

如,在苏教版五年级上册有“你知道吗”的阅读材料:“我国古代数学名着《九章算术》中记载了一些常见图形的面积计算方法。如三角形面积的计算方法是“半广以乘正从”(“广”指三角形的底,“从”指三角形的高),也就是用三角形底的一半乘三角形的高。着名数学家刘徽在注文中还用‘以盈补虚’的方法(如图)加以说明。”

笔者在教学时,着重引领学生进行了几个方面的探索。

1.“以盈补虚”过程的探索。学生没有三角形全等的概念,但取AC、BC 的中点,可以初步感受左边上下和右边上下两个三角形的面积分别是一样的。

2.体悟数学思想。将三角形ABC 面积计算,转化为矩形DEKM 面积计算,这是非常重要的转化思想。数学思想是数学科学最重要的骨架,小学数学就要强化数学思想的渗透,树立以数学思想方法为根基思考问题的意识。

3.拓展联系内容。进一步体会《九章算术》中矩形面积的计算方法,认识“方田术曰,广从步数相乘得积步”成就的由来。

4.建立几何图形“割”“补”的意识。“割”“补”是处理几何面积问题的重要方法,特别是未来平面几何的学习应用更广。从现在开始,就要为学生的未来学习,树立一种意识,种下一个希望。

5.体会公式建立的曲折。如,之前古埃及曾有人认为:“三角形面积等于两边之和的一半乘以第三边的一半”,现在看这显然是不准确的。科学发展的曲折,让学生认识数学家建立数学概念、原理、科学体系的艰辛及执着,也能历练学生的品格、毅力。

三、不可忽视辨析品鉴

数学史不仅追溯数学内容、思想和方法的演变、发展过程,而且还要探索影响这种过程的各种因素,以及历史上数学科学的发展对人类文明的影响。数学教育,是用学生能够理解的形式,用简单直观的方式,将其结果介绍给学生,历史的探索历程、心酸和泪水被淹没了。教学时可以向学生穿插一些历史上错误的认识,或一个问题古人如何解,现代数学体系又如何认识。通过古今视角辨析品鉴,辩证地认识数学,更好地理解数学。

在《九章算术》第三卷“衰分”中也有这样的问题:今有牛、马、羊吃了别人的禾苗,禾苗主人要求赔偿5 斗粟。羊主人说:“我羊所吃的禾苗只有马的一半。”马主人说:“我马所吃的禾苗只有牛的一半。”打算按此比率偿还,牛、马、羊的主人各应赔偿多少粟“?

书中给出算法:“取牛4、马2、羊1,作为各自的分配比率。以众比率之和为除数(即以4+2+1=7 为除数)。以5 斗乘各自比率(未并者)为被除数,以除数除被除数便可得出每一位主人应赔的数。”答:牛主人应赔偿粟2 斗升;马主人应赔偿粟1 斗升;羊主人应赔偿粟升。这明显就是现在学的按比例分配,我们的祖先这幺早就掌握了这种解法。

四、不可忽视中国数学

现代数学教育,更多的是以“公理化”化体系为基础的西方数学,传统的中国数学和中国数学文明被忽视了。我国传统数学曾经是世界数学的主流,有着它自身发展途径和独到的思想体系,不能以西方数学的模式作为数学学习的唯一途径。

《九章算术》这本书包括246个数学问题,涉及测量、农业、合伙、工程、税收、计算、解方程,以及直角三角形的属性等。利用《九章算术》渗透现代数学史教育,应该贯彻于小学和中学整个学习阶段,以它的科学内容为核心,辐射到数学史教育应有的精神和人文领域。

随着学生年龄的增长,理性认知能力的增加,这个过程需要适当关注两层意思。首先,我国是从问题出发的实用主义数学,以解决生活中的问题为主旨,这与西方以欧几里得几何为代表的所谓演绎体系旨趣迥异,途径亦殊。

其次,“在数学发展的历史长河中,数学机械化算法体系与数学公理化演绎体系,曾多次反复互为消长,交替成为数学发展中的主流。”事实上,《九章算术》中的每一个题,都可以分解成一些首尾相接的判断,这些判断组成若干个推理,这些推理再组成一个证明,其中的“论证已经具备了证明的结构,就大多数注文来说,这其中的推理都是演绎推理,大多数证明也都是演绎证明。”

当然,这种数学体系特点的理性认识,对小学生而言要浅尝辄止,贵在促进学生对数学史相关领域知识的了解。这些内容的渗透,会让学生感受中华数学文明的璀璨。

总之,从笔者观察的情况来看,目前小学数学史教育,似乎还应该加强以上几个方面的关注。通过课堂渗透、课后讲座、自主探究、专题研究等形式,感受数学家的人文精神,了解数学发展的精彩和曲折,认识概念、公式、符号等建立的智慧,浸润人文价值,满足学生精神教育成长需求。