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摘 要:數學作為一種文化,是人類思維的產物,被視為一種創造性的活動。數學文化既對數學教師及教學具有重要意義,又對學生學習數學有啟迪作用。本文圍繞數學文化在數學教育中的科學價值、應用價值、人文價值展開研究,探討數學文化在數學教育中價值的體現。旨在通過數學文化的熏陶,幫助學生培養熱愛數學知識、自主進行數學技能訓練,逐步將知識、技能內化為一種數學性格,生成良好的數學素養。
關鍵詞:數學文化;科學價值;應用價值;人文價值
中圖分類號:G632 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2013)28-188-01
數學是人類的一種文化,體現數學教育的價值,成為數學課程改革的基本理念之一。新的課程改革促使我們再一次來反思數學教育中的文化價值體現,數學應該作為一種文化走進課堂,滲入實際數學教學,努力使學生在學習數學過程中真正受到文化感染,產生文化共鳴,體會數學的文化品位。這就是要求數學學習的內容在范圍、題材和呈現方式上更多地反映社會現實,聯系學生生活實際以及數學的現實和歷史,讓數學課堂充滿生命活力。如何讓數學文化的價值融入中學數學課堂?以下是我在實踐中進行的一些探討。
一、數學文化的“科學價值”――通過數學文化豐富數學課堂,激發學生學習數學的興趣
“數學原本是有趣的。作為一名學生,不以這樣的心情去學習是學不好數學的。作為一位教師不能激發起學生的學習興趣,就不是好老師。”興趣是推動學生學習的內在動力,它決定著學生能否積極、主動地參與學習活動。在新的教育理念下,培養學生學習數學的興趣,使其變被動學習為主動學習已成為數學教學的目標之一。
(1)在數學教學中融入數學史充實教學內容。數學史是研究數學概念、數學方法和數學思想的起源與發展的一門學科。它記載了各時期數學家的數學成就及各種數學研究的思維方法。例如被開普勒譽為幾何學兩大法寶之一的勾股定理在古代中國、希臘、印度、阿拉伯以及近現代歐洲都有證明,其中畢達哥拉斯、歐幾里得、趙爽(3世紀)、劉徽(3世紀)等人的證明方法都非常精彩,完全可以引入課堂教學。
歷史上利用幾何圖形證明數學公式的方法更是妙不可言,將其引入課堂教學,不僅能夠幫助學生直觀地理解數學公式,還能使他們感受到數學的美。
在教學中,教師若能適當將數學史有機結合于教學,便能使課堂教學豐富多彩,使學生的思維得到啟迪,能力得到更好的訓練。
(2)插入數學家的故事或數學名題等活躍課堂氣氛
許多學生不喜歡數學是因為他們覺得數學課枯燥無味。如果我們在數學課堂上能適當插入數學家的故事或數學名題,不僅能活躍課堂氣氛,激發學生學習數學的興趣,還能使學生在輕松愉快的學習中擴展知識面,更重要的是促進了學生的數學思想水平的提高。
同時,還可以布置一些與教材內容相適合的閱讀材料,拓寬學生的知識面,培養學生學習數學的興趣,從而改變學生舊有觀念。如:學習解析幾何前,讓學生閱讀笛卡爾生平;在學習勾股定理時,讓學生閱讀畢達哥拉斯定理的發現,以及中國古代的弦圖等。
二、數學文化的“應用價值”――通過數學文化培養學生“用”數學的能力
數學活動是培養學生“用”數學的能力重要途徑。《數學課程標準》中關于數學教學活動是這樣要求的:教師要向學生提供充分從事數學活動的機會,幫助他們在自主探索和合作交流過程中真正理解和掌握基本的數學知識和技能、數學思想和方法,獲得廣泛的數學活動的經驗。因此,學生在老師的指導下所進行的以拓展數學知識、培養數學能力、提高數學素養為目的數學活動,可以引導學生更好的體驗數學、理解數學、運用數學,激發他們的創新意識,培養他們科學探索精神,啟迪科學思維,開拓知識視野。開展數學活動的方法與途徑主要有以下幾種:
(1)開展數學講座和數學競賽。
(2)創辦學生自己的刊物。
(3)進行初步數學建模實踐活動。
(4)進行數學小論文評比。
為什么要開設數學課?也許最簡單的一個理由就是“有用”。正如“學以致用”是我們一直所倡導的。有些教師理解數學在實際生活中的應用,常常是干巴巴的幾道應用題,所選題材也常常讓學生感覺數學距生活依然遙遠。我們強調應用是要培養學生用數學的意識,學會用數學的理論、思想和方法分析解決其它學科問題和生活、生產實際問題,真正體現數學的應用價值。
三、數學文化的“人文價值“――通過數學文化實現數學教育的德育功能
數學作為一種文化,其重要性不僅在于它與其它學科有著重要的聯系,以及它在社會實踐中有著廣泛應用,更重要的是數學的學習能訓練人的思維,完善人的個性品格。數數學教育作為學校教育的重要組成部分,以它獨特的風格,承擔著德育的任務。
(1)愛國主義教育。從《九章算術》到《陳氏定理》,都是極具說服力的史料,都是向學生進行愛國主義、民族自尊、勤奮自強的思想教育的好素材。中學數學課本中多次涉及數學家、數學發現、數學方法等方面的內容,并以習題、注解、課文、附錄等多種形式出現。這些內容都是進行愛國主義教育的生動素材。例如:劉徽的“割圓術”,祖沖之的“圓周率”,楊輝三角,華羅庚教授發起、推廣的優選法等。這些真實典型的數學史實不僅可以激發學生強烈的愛國熱情和民族自豪感,而且也激勵起學生學習的進取精神。
(2)辯證唯物主義教育。教材內容中充滿了辨證唯物主義觀點,教師可利用教材中極其豐富的辨證唯物主義內容,有的放矢的對學生進行辨證唯物主義教育,運用此觀點、立場和方法傳授知識,有助于學生形成科學思維方式和正確的世界觀。如“已知與未知”、“相等與不等”、“有限與無限”、“分析與綜合”等都充滿著“對立與統一”的辨證關系。
(3)個性品質方面的教育。數學精神是指在數學發展過程中凝結并體現出來的人類精神。數學教育必須充分揭示數學與人類文化的聯系、數學精神與人類精神的聯系,方能達到其應有的德育功能,培養學生的個性品質。數學精神主要包括以下幾個方面:數學的理性精神;數學的求真精神;數學的創新精神;數學的合作精神。
四、對“數學文化“的思考
新一輪課程改革無疑是對傳統數學教學的挑戰,從理念到內容,從方法到模式,蘊含著古今中外杰出數學人才成長史、數學演變史、數學思維發展史。。在中學數學教學中滲透數學文化,進行數學愉快教學,讓學生學會體驗、欣賞數學,是中學數學教學必須承擔的任務。
作為一名新形勢下的數學老師,對數學文化的研究應該更加深入。在平時的教育教學中,合適而巧妙地讓數學文化走進課堂,滲透到實際數學教學中,充分體現數學文化的科學價值、應用價值、人文價值,讓學生在學習數學過程中尋求數學進步的歷史軌跡,激發對于數學創新原動力的認識,真正受到文化感染,產生文化共鳴,體會數學的文化品位。當數學文化的魅力真正滲入教材、到達課堂、溶入教學時,數學就會更加平易近人,數學教學就會通過文化層面讓學生進一步理解數學、熱愛數學,進而領會數學的美學價值,從而提高學生的數學素養和創新意識。
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(一)調查對象
本校中學部十名數學教師及本年級六個班的220名同學,其中119名男生,101名女生.
(二)調查數據分析
教師問卷調查數據分析:
1.你了解數學史嗎?非常了解10%,基本了解80%,稍微了解10%.2.你在平常的教學中滲透數學史嗎?經常滲透20%,偶爾滲透80%,從不滲透0%.3.你覺得數學史融入課堂教學有必要嗎?非常有必要20%,必要70%,沒必要10%.4.你認為將數學史融入數學課堂教學這項工作實施最困難的原因是什么?考試不考,課程標準沒有明確提出40%,日常教學任務重,教學時間緊張50%,初中生年齡太小,滲透數學史沒必要10%,其它0%.學生問卷調查數據分析:1.你了解數學史嗎?非常了解0%,基本了解0%,稍微了解63.29%,不了解36.71%.
2.你的老師在平常的教學中滲透數學史嗎?天天滲透0%,經常滲透15.94%,偶爾滲透55.90%,從不滲透28.16%.3.你覺得老師將數學史融入課堂教學有必要嗎?非常有必要27.27%,有必要60.45%,隨便10%,沒必要2.28%.4.你認為將數學史融入平常的課堂教學,起到的作用中最重要的是什么?更加激發自己學習數學的興趣35.27%,加深了對數學概念的理解,更能從本質上了解數學15.60%,拓寬視野,全方位的認知和理解數學20.65%,提高數學文化修養,形成良好的數學素養23.44%,其它5.04%.
(三)由數據總結出的結論
大多數教師,意識到了數學史的有用之處,但是礙于現在一線教師的教學升學壓力,無法將數學史在日常的課堂教學中很好地滲透.而學生對數學史引入課堂持積極、歡迎的態度.他們認為這樣一來能夠增強數學教學的有趣性,改變以往數學教學的呆板、枯燥的狀態;二來有助于自己全面了解數學,提高自己的數學文化修養,來增強自己的數學素養.由此可見,我們多數的數學教師,只是把自己定義為一名數學知識的傳授者,而沒有把自己定位成數學文化的傳播者.我們忽略了教育本身的實質,也誤解了數學這門課程設置的意義與目的.教育的實質是通過發展人,來發展社會.而數學課程的設置從宏觀上來講也是為了發展人,從微觀上講是為了培養人的思維,發展人的技能與能力.數學史恰好就是一部數學思想方法發展史,它記錄了人類在數學方面思維進程的記錄,學習數學史,實質就是繼承前人優秀的數學思想.美國數學史家M•克萊因說過,“數學是一種理性的精神,正是由于這種精神,激發、促進、鼓舞并驅使著人類思維得以運用到最完善的程度”.
二、實施過程的三個注意點
1.適合的才是最好的
數學史的引用最忌生搬硬套,脫離實際教學.我們應該學會見縫插針,要將數學史的知識與自己所傳授的知識有機結合起來,這樣才能起到輔助教學的目的.
2.切勿喧賓奪主,本末倒置數學史的引用,是為了輔助課堂教學,是加餐而非正餐.每節課我們都有教學目標,教學任務.我們不能因為為了滲透數學史,而耽誤日常的課堂教學.我們應該把數學史的滲透當成常態化的任務在課堂教學中實施,不急于一次,也不急于一時.
3.多環節滲透很多數學老師誤以為,滲透數學史,就是在課堂引入的環節,介紹相關的數學家及故事,如同語文中的作者及寫作背景一樣,亦或者在涉及到有關解法時,介紹前人的一種思想.數學史應該是通過適當的手段,應用于我們教學中的多個環節.
三、對數學史融入數學課堂教學的展望與設想
將數學史融入初中的課堂教學,這是以后數學教學發展的趨勢,也是實施素質教育的體現.數學教育的目的是通過培養使學生養成一定的數學素養,來起到發展人,乃至發展社會的目的.如何將數學史較好的融入我們的課堂教學,我相信這是我們從事數學教學人的責任與義務.在此,我有一些設想與建議.
(1)在以后的教學中,每天給學生欣賞一條關于數學的名人名言,可以是關于數學概念、數學本質、數學方法、數學思想等等的.
(2)每周開辟一節課,講學生感興趣的又可以啟迪思維的數學史內容,以趣味性、啟發性的故事,去感染學生,真實地讓學生感受到數學有趣、數學有用.
(3)開展數學文化藝術節,通過學生閱讀數學史書籍,或舉辦數學故事演講比賽、數學文化知識競賽等活動,讓學生接觸到更多的數學文化知識.
關鍵詞:數學文化;數學素養;文化素養
一、數學文化的定義
從狹義上講,數學文化是指數學的思想、精神、方法、觀點、語言,以及它的形成和發展;從廣義上說,除上述內涵以外,數學文化還包含數學家、數學史、數學以及數學發展中的人文成分、數學與社會的聯系、數學與各種文化的關系,等等。
二、數學文化的存在價值
在高中數學課程標準中,數學文化是一個單獨的板塊,其重要性不言而喻。20世紀初的數學曾經存在著脫離社會文化的孤立主義傾向,并一直影響到今天的中國。數學的過度形式化,使人錯誤地認為數學只是少數學天才腦子里想象出來的“自由創造物”,數學的發展無須社會的推動,其真理無須實踐的檢驗,當然,數學的進步也無須人類文化的哺育。于是,西方的數學界有“經驗主義的復興”。懷特(White)的數學文化論力圖把數學回歸到文化層面。克萊因(Kline)的《古今數學思想》《西方文化中的數學》《數學:確定性的喪失》相繼問世,力圖營造數學文化的人文色彩。
國內最早注意數學文化的學者是北京大學的教授孫小禮,她和鄧東皋等合編的《數學與文化》匯集了一些數學名家的有關論述,也記錄了從自然辯證法研究的角度對數學文化的思考。稍后出版的有齊民友的《數學與文化》,主要從數學非歐幾何產生的歷史闡述數學的文化價值,特別指出了思維的文化意義。鄭信等出版的專著《數學文化學》,特點是用社會建構主義的哲學觀,強調“數學共同體”產生的文體效應。
以上的著作以及許多的論文,都力圖把數學從單純的邏輯演繹推理的圈子中解放出來,重點是分析數學文明史,充分揭示數學的文化內涵,肯定數學作為文化存在的價值。
三、認識數學文化的民族性和世界性
每個民族都有自已的文化,也就一定有屬于這個文化的數學。古希臘的數學和中國傳統數學都有輝煌的成就和優秀的傳統。但是,它們之間有著明顯的差異。
古希臘是奴隸制國家。當時希臘的雅典城邦實行奴隸主的民主政治。男隸主的全體大會選舉執政官,對一些戰爭、財政大事實行民主表決。奴隸主之間講民主,往往需要用理由說服對方,使學術上的辯證風氣濃厚。為了證明自已堅持的是真理,先設一些人人皆同意的“公理”,規定一些名詞的意義,然后把要陳述的命題,稱為公理的邏輯推論。歐氏的《幾何原本》正是在這樣的背景下產生的。
中國在春秋戰國時期也有百家爭鳴的學術風氣,但是沒有實行古希臘統治者之間的民主政治,而是實行君王統治制度。春秋戰國時期,也是知識分子自由表達見解的黃金年代。當時的思想家和數學家,主要目標是幫助君王統治臣民、管理國家。因此,中國的古代數學,多半以“管理數學”的形式出現,目的是為了丈量田畝、興修水利、分配勞力、計算稅收、運輸糧食等國家管理的實用目標,理性探討在這里退居其次。因此,從文化意義上看,中國數學可以說是“管理數學”和“木匠數學”,存在的形式則是官方的文書。
古希臘的文化時尚是追求精神上的享受,以獲得對大自然的理解為最高目標。因此,“對頂角相等”這樣的命題,在《幾何原本》里列入命題15,借助公理3(等量減等量,其差相等)給予證明。在中國的數學文化里,不可能給這樣的直觀命題留下位置。
同樣,中國數學強調實用的管理數學,卻在算法上得到了長足的發展。負數的運用、解方程的開根法以及楊輝(賈憲)三角、祖沖之的圓周率計算、天元術那樣的精致計算課題,也只能在中國誕生,而為古希臘文明所輕視。
我們應當充分重視中國傳統數學中的實用與算法的傳統,同時又必須吸收人類一切有益的數學文化創造,包括古希臘的文化傳統。當進入21世紀的時候,我們作為地球村的村民,一定要融入世界數學文化,將數學的民族性和世界性有機地結合起來。
四、數學文化內涵
走出數學孤立主義的陰影,數學的內涵將十分豐富。但在中國數學教育界,常常有“數學=邏輯”的觀念。據調查,學生把數學看作“一堆絕對真理的總集”,或者是“一種符號的游戲”。“數學遵循記憶事實―運用算法―執行記憶得來的公式―算出答案”的模式,“數學=邏輯”的公式帶來了許多負面影響。正如一位智者所說:“一個充滿活力的數學美女,只剩下一副X光照片上的骨架了!”
1.數學的內涵
包括用數學的觀點觀察現實,構造數學模型,學習數學的語言、圖表、符號表示,進行數學交流。通過理性思維,培養嚴謹素質,追求創新精神,欣賞數學之美。
半個多世紀以前,著名數學家柯朗在名著《數學是什么》的序言中這樣寫道:“今天,數學教育的傳統地位陷入嚴重的危機。數學教學有時竟變成一種空洞的解題訓練。數學研究已出現一種過分專門和過于強調抽象的趨勢,而忽視了數學的應用以及與其他領域的聯系。教師、學生和一般受過教育的人都要求有一個建設性的改造,其目的是要真正理解數學是一個有機整體,是科學思考與行動的基礎。”
和所有文化現象一樣,數字文化直接支配著人們的行動。孤立主義的數學文化,一方面拒人于千里之外,使人望數學而生畏;另一方面,又孤芳自賞,自言自語,令人把數學家當成“怪人”。學校里的數學,原本是青少年喜愛的學科,卻成為過濾的“篩子”、打人的“棒子”。伴隨著先進的數學文化,數學教學會變得生氣勃勃、有血有肉、光彩照人。
2.數學素養
數學素養屬于認識論和方法論的綜合性思維形式,它具有概念化、抽象化、模式化的認識特征。具有數學素養的人善于把數學中的概念、結論和處理方法推廣應用于認識一切客觀事物,具有這樣的哲學高度和認識特征。具體地說,一個具有“數學素養”的人,他在認識世界和改造世界的活動中,常常表現出三個特點:
A.在討論問題時,習慣于強調定義(界定概念),強調問題存在的條件;
B.在觀察問題時,習慣于抓住其中的(函數)關系,在微觀(局部)認識基礎上進一步做出多因素的全局性(全空間)考慮;
C.在認識問題時,習慣于將已有的嚴格的數學概念如對偶、相關、隨機、泛函、非線性、周期性、混沌等概念廣義化,用于認識現實中的問題。比如可以看出價格是商品的對偶,效益是公司的泛函等。
更通俗地說,數學素養就是數學家的一種職業習慣。我們希望把我們的專業搞得更好,更精密,更嚴格,有這種優秀的職業習慣當然是好事。一位名家說:“真正的數學家應能把他的東西講給任何人都能使其聽得懂。因為任何數學形式再復雜,總有它簡單的思想實質。”在現代科學中,數學能力、數學思維十分重要,這種能力不只表現為死記硬背,不光表現在計算能力方面,特別表現在建模能力上,建模能力的基礎就是數學素養。思想比公式更重要,建模比計算更重要。學數學,用數學,對它始終有興趣,是培養數學素養的好條件、好方法。學生要消除對數學的畏懼感,培養對數學的興趣,增強學好數學的信心,了解更多的現代數學的概念和思想,提高數學悟性和數學意識,培養數學思維的習慣。
3.數學素養的作用
下面舉一個例子,看看數學素養的作用。18世紀,德國哥德堡有一條河,河中有兩個島,兩岸與兩島間架有七座橋。問題是:一個人怎樣才可以不重復地走遍七座橋而回到原地?這個問題好像與數學關系不大,它是幾何問題,但不是關于長度、角度的歐氏幾何。很多人都失敗了,歐拉以敏銳的數學家眼光,猜想這個問題可能無解(這是合情推理)。然后他以高度的抽象能力,把問題變成了一個“一筆畫”問題,能否從一個點出發不離開紙面而畫出所有的連線,使筆仍回到原來出發的地方。“一筆畫”的要求使得圖形有這樣的特征:除起點與終點外,一筆畫問題中線路的交岔點處,有一條線進就一定有一條線出,故在交岔點處匯合的曲線必為偶數條。七橋問題中,有四個交叉點處都交匯了奇數條曲線,故此問題不可解。歐拉還進一步證明了:一個連通的無向圖,具有通過這個圖中的每一條邊一次且僅一次的路,當且僅當它的奇數次頂點的個數為0或為2。這是他為數學的一個新分支――圖論所作的奠基性工作,后人稱此為歐拉定理。
這個例子是使用數學思維解決了現實問題。1928年,英國物理學家狄拉克(Dirac)在研究量子力學時得到了一個描述電子運動的Dirac方程,由于開平方,得到了正負兩個完全相反的解。也就是說,這個方程除了可以描述已知的帶負電的電子的運動,還描述了除了電荷是正的以外,其他結構、性質與電子一樣的反粒子的運動。1932年,物理學家安德森(Anderson)在宇宙射線中得到了正電子,并于1936年獲得諾貝爾物理學獎。我國物理學家趙忠堯1930年正在加洲理工學院讀研究生,他的試驗結果一出來,在他隔壁辦公室的安德森立刻意識到試驗結果表明一種尚未認知的物質出現了,于是,進一步做工作將獲得成功。趙忠堯與諾貝爾獎擦肩而過。
把“復雜問題”轉化為“簡單問題”的思考――從探索四面的重心問題談起:
問題1:為什么三角形三條中線的交點稱之為三角形的重心,它是如何被發現的?
問題2:如何求一個四面體的重心?
實驗:用針頭頂著三角形木板的重心,木板保持平衡,這就驗證了三角形三條中線的交點確實是三角形的重心。可以說我們對三角形重心的認識也就停留在驗證這樣的層面上。
至于四面體的重心問題,猜測:四面體的重心應該是四個頂點和相對底面重心連線的交點,但無法像三角形那樣可以通過實驗進行驗證。
數學的重要功能之一就是教給人們認識客觀世界的方法。而處理復雜問題的基本方法之一就是盡可能把問題簡單化,直至該問題足夠簡單為止。如尋求四面體的重心問題,首先退而尋找三角形的重心,由于三角形的重心問題仍不夠簡單明了,我們能否再退到更為明顯的問題呢?
設想一根粗細均衡的木棒,它的重心顯然位于它的中點,這是一個非常明顯的基本事實。抽象成數學命題就是:線段的中點就是該線段的重心。由此我們不難推導出三角形和四面體的重心。
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我們把解決上述問題的一般思路歸納如下:體―面―線;四面體重心―三角形重心―線段的重心。
為更好地了解廣立學院數學教育與人文教育融合的情況,我們以獨立學院大學數學教育與人文教育融合的現狀與需求為主線在廣西若干所獨立學院中開展抽樣問卷調查,并對問卷結果進行了匯總和分析。本文針對調查統計結果分析獨立學院數學教育與人文教育融合存在的問題,并結合筆者的教學實際,談談如何在大學數學課堂教學中融入人文教育的體會。
二、研究過程與方法
(一)研究對象及問卷發放情況
本研究在廣西壯族自治區獨立學院學生群體中進行抽樣問卷調查。發放問卷750份,回收662份,回收率88.3%。剔除無效問卷后,參與統計的有效問卷647份,占回收問卷97.7%。
(二)研究工具
本研究采用的自行編制“獨立學院大學數學教育與人文教育融合方面調查問卷”主要包含學生的基本情況,學生對所在高校大學數學課程考核方式和數學類課程課堂組織形式,所在高校數學教育與人文教育的融合情況等內容。本研究的統計匯總分析工具是SPSS17.0。
三、獨立學院大學數學教育與人文教育現狀與需求的統計分析
通過問卷,我們對獨立學院大學數學教育教學課堂組織形式、大學數學教育與人文教育關系以及學生對大學數學課程的認知情況等內容作了專門的調查。調查顯示,僅有31.8%的被調查學生喜歡數學課程,僅有33.1%的學生認為數學學習有利于專業學習,僅有26.6%的學生認為數學教育能提高人文素質,這說明在獨立學院學生群體中絕大部分學生數學基礎差對數學學習不感興趣,并認為數學枯燥無味,同時也存在對數學課程學習的重要性和數學教育與人文教育的關系認識不足的問題。另一方面,調查顯示僅有20.4%的教師常在課堂講授數學發展史,僅有22.1%的教師組織過“小組討論、小組報告會、寫研究報告”等課堂活動,僅有39.7的教師使用多媒體教學,這些結果從另一個側面反映了獨立學院的數學教師對人文教育融入日常教學的重要性認識不足,沒更新教學理念和改進教學方法和教學手段。造成這種局面與獨立學院發展歷史短,青年教師多,大部分教師的教學經驗不足和自身的數學史和人文知識匱乏等因素有關。令人可喜的是,調查顯示,有近一半的學生認為數學學習對其考慮問題和解決問題幫助很大,有42.8%的學生認為開卷考試與專業相結合寫論文的評價方式既能考核學生的數學能力又能提高文化素質,有26.6%學生認為大學數學課程能達到陶冶情操,感受和欣賞數學美,提高人文素質的目的。這些表明在大學數學教育教學中開展人文素質教育,舉辦各種與數學相關的活動等,提供各種平臺讓學生與數學對話,解釋各種數學精神,讓學生深刻體會大學數學的人文價值,提高學生學習數學的興趣和數學素養是非常必要的,重視數學教育與人文教育的融合,對全面實施素質教育具有重大意義。
四、大學數學課堂教學中融入人文教育的實踐
人文素質教育融入大學課堂教學研究由來已久,一般采用兩種策略將人文精神融入到日常教學中。一種是直接添加式的,在不改變課堂教學內容前提條件下直接將數學史和人文精神等加入到相關教學內容中;另一種是根據教學內容主動跟數學史、數學思想與人文精神進行融合,改變課堂教學內容順序和教學方法,這種融合的方式對教師自身的數學素養和授課對象的素質有一定關聯,因此,直接添加式融合人文精神策略應用比較廣泛。為了踐行落實科學教育與人文教育融合的大學數學教育理念,筆者近年來在大學數學課堂教學中就如何融入人文教育問題進行了實踐探索。下面結合教學實踐,談談在大學數學課堂教學中融入人文素質教育的幾點體會和做法。
(一)切實轉變數學教學觀念,更新教學理念,形成數學文化育人觀
人文教育融入大學數學教學的過程不是一蹴而就的,不是簡單的直接添加到教學內容的過程,而是一場改變教學模式、更新先進教學理念的思想變革行動。數學教師不僅僅是數學知識和數學思想的傳授者,更應是數學精神和人文文化的傳播者;學生不只是單純的學數學知識和掌握解題方法技巧的受教育者,更應是知識的創造者,在受到數學文化的熏陶后利用已有的數學知識、數學思想方法和數學思維形成正確的學習方法、科學的世界觀和價值觀。為了更好實踐人文教育與數學教育的融合,教師轉變教學觀念,更新教學理念是首要的。大學數學課堂內容要體現多元化發展態勢,既要注重專業知識的傳授,又要注重文化素質的培養。通過數學知識的教與學,幫助學生形成良好的氣質和品質,不斷提高數學素質和人文素質。
(二)教師要多角度和多維度的在教學過程中滲透人文素質教育
美國當代數學家克萊因指出:“數學不僅是一種方法、一種藝術或一種語言,更主要的是數學是一門有著豐富內容的知識體系,其內容對于自然科學家、社會科學家、哲學家、邏輯學家和藝術家十分有用,同時影響著政治家和神學家的學說;滿足了人類探索宇宙的好奇心和對美妙音樂的冥想;甚至可能有時以難以覺察到的方式但毋庸置疑地影響著現代歷史的進程。”這段話加深了我們對數學的認識和理解,同時也提醒了我們大學數學課程中蘊涵著豐富的數學文化、哲學思想和人文精神,需要教師從多角度和多維度去關注和挖掘。要充分挖掘不同課程教學內容中隱含的哲學思想和人文精神,并精心組織教學,讓學生理解數學思想和掌握數學方法同時感受數學文化的熏陶,從而實現數學的科學教育與人文教育的有機結合。近年來,筆者通過充分挖掘教學內容中隱藏的哲學思想、美學思想和人文知識,精心設計課堂教學內容,努力將人文教育有機地融入大學數學課堂教學過程中,在潛移默化中使得學生掌握數學知識同時樹立科學的世界觀和方法論,同時感受了美的熏陶。在微積分教學實踐中,筆者將微積分中蘊涵的人文精神和哲學思想滲透于課堂教學的各個環節。通過介紹微積分的起源、數學三次危機、各章節重要概念的發展由來和其數學文化背景等教學環節讓學生了解數學家們探索知識的艱苦歷程,體會到知識的價值;在定理的引入和證明過程中引導學生感悟數學歸納與演繹、合情推理、數學的嚴謹之美,誘導證明大膽猜想,充分體會發現發明的成就感,不斷養成主動創新和立志超越的科學精神;通過介紹微積分與其他學科的關系,教學中重視數學在不同學科中交叉應用,建立數學模型解決實際問題,讓學生充分體驗數學的實用性,提高學習興趣及后續課程的興趣。在概率論與數理統計教學中精選例題,巧妙地將哲學思想和思想政治教育融入課堂教學中。比如小概率事件原理及二項式概率計算中,針對例題:某人進行射擊,設每次射擊的命中率為0.02,獨立射擊400次,試求至少擊中兩次的概率。讓學生自己動手計算其結果發現命中兩次的概率幾乎為1,而每次命中概率非常小,但當試驗次數多次獨立重復發生時,小概率事件發生幾乎是必然的。借助例題讓學生明白量變到質變,“千里之堤毀于蟻穴”,“不積跬步,無以至千里;不積小流,無以成江海”哲學思想,在今后學習和生活中不能輕視小概率事件,細節決定成敗。針對獨立學院中很多同學“裸考”參加英語四級考試現象,在概率論課堂教學中選取例題:假設四級考試設有85道選擇題,每題4個選項,需至少答對51題(即正確率60%以上)才能通過考試,問某學生如果靠運氣通過四級考試的概率是多少”。題目一出學生都非常有興趣嘗試做做,經過一系列運算后結果顯示,至少答對51題的概率約等于零,也就是說,完全靠“蒙答案”準備“裸考”的學生達到及格分的可能性趨近于零。例題激發了學生的興趣同時也加深對知識的理解,同時還起到了用科學事實鼓舞和告誡學生只有通過腳踏實地的努力學習才能取得好成績,巧妙地寓思想教育于課堂教學中。
五、結束語