数学史对数学教育的作用.ppt

数学史与数学教育 绪论 数学史对数学教育的意义 数学史对数学教育的意义 1激发学生的学习兴趣2启发学生的人格成长3改变学生的数学观树立学生的自信心 4拓宽学生的视野5了解多元文化的数学 数学史对数学教育的意义 1激发学生的学习兴趣2启发学生的人格成长3改变学生的数学观树立学生的自信心 4拓宽学生的视野5了解多元文化的数学 1激发学生的学习兴趣 夸美纽斯 兴趣是创造一个欢乐和文明的教育环境的主要途径之一 陶行知 兴趣是最好的老师 王梓坤 数学教师的指责之一就在于培养学生对数学的兴趣 这等于给了他们长久钻研数学的动力 优秀的数学教师之所以在学生心中永志不忘 就是由于他点燃了学生心灵中热爱数学的熊熊火焰 M 克莱因认为 为了激发学生的学习兴趣 每一个教师都应该是一名演员 1激发学生的学习兴趣 教师在课堂上介绍数学家的趣闻轶事 数学概念的起源 古今数学方法的简单对比等等 都能起到激发兴趣的作用 一个例子 sin2x 2sinxcosx 一个例子 sin2x 2sinxcosx S 1 2 2sint2cost 一个例子 sin2x 2sinxcosx S 1 2 2sint2costS 1 2 2sin2t 1激发学生的学习兴趣 美国数学史家琼斯 P S Jones 具体地指出 希腊著名问题 阿基米德 卡丹 伽罗瓦 高斯等人的故事 费马最后定理等等都是精彩有趣的历史话题 即使在课堂上简略提及一个问题的研究者 研究的原因 最早的解法是什么 最后的解法是什么 最大的或最好的解法又如何等等 都能激发学生的兴趣 因为学生对于人物 原因和最佳结果等有着天生的好奇心 荷马史诗 奥德赛 当主人公奥德修斯刺瞎了独眼巨人波吕斐摩斯仅有的一只眼睛以后 那个不幸的盲老人每天都坐在自己的山洞里照料他的羊群 早晨羊儿外出吃草 每出来一只 他就从一堆石子里捡出一颗 晚上羊儿返回山洞 每进去一只 他就扔掉一颗石子 当他把早晨捡起的石子全都扔光时 他就确信所有的羊儿返回了山洞 1激发学生的学习兴趣 美国数学家魏尔德 R L Wilder 认为 数学课堂上只强调数学的技术是不够的 要使学生被数学所吸引 一定要运用数学历史知识 在魏尔德看来 数学史素养对于一个合格的数学教师而言是不可或缺的 1激发学生的学习兴趣 数学故事也是新课引入时的绝佳材料 对数发明的故事正是这样的材料 一则有关韦达的故事 丢番图的墓志铭 过路人 这里埋葬着丢番图 他的童年占一生的1 6 过了1 12以后他开始长胡子 再过1 7以后结了婚 婚后5年得子 可惜儿子只活到父亲年龄的一半 丧子4年以后老人也渡完了风烛残年 数学史对数学教育的意义 1激发学生的学习兴趣2启发学生的人格成长3改变学生的数学观树立学生的自信心 4拓宽学生的视野5了解多元文化的数学 2启发学生的人格成长 蒙蒂克拉在他的 数学史 中讲述了古希腊大数学家阿基米德的故事 公元前212年 阿基米德的家乡叙拉古被罗马人攻陷 当时 阿基米德仍在专心致志地研究一个几何问题 丝毫不知死神的临近 当一个罗马士兵走进他时 阿基米德让他走开 不要踩坏了他的图形 罗马小卒残忍地用刺刀杀害了他 2启发学生的人格成长 2启发学生的人格成长 18世纪法国著名女数学家索菲 热尔曼年轻时正逢法国大革命 一次偶然在父亲的书房里发现蒙蒂克拉的书 她阅读了上述故事后 觉得数学肯定是世界上最有魅力的学科 不然阿基米德怎会如此醉心于它 在那以后 她深深爱上了数学 并且在女性在学术上普遍受歧视时走上了数学研究的不归路 2启发学生的人格成长 美国著名数学家 诺贝尔经济学奖获得者 获第74届奥斯卡最佳影片奖 最佳导演奖的美国影片 美丽心灵 男主角的原型人物纳什 J F Nash 1928 14岁时阅读美国数学家贝尔的 数学精英 为费马的数学定理所吸引 独自证明了其中的一个定理 从此深深爱上了数学 而此前课堂上数学老师并没有让他对数学产生这样的爱好 2启发学生的人格成长 2启发学生的人格成长 2启发学生的人格成长 哥德巴赫猜想 徐迟陈景润 2启发学生的人格成长 沈元 自然科学的皇后是数学 数学的皇冠是数论 哥德巴赫猜想 则是皇冠上的明珠 真的 昨天晚上我还作了一个梦呢 我梦见你们中间的有一位同学 他不得了 他证明了哥德巴赫猜想 2启发学生的人格成长 我们不会相信一个数学故事或一本数学家传记一定造就一名数学家 但数学家的奋斗经历对学生人格成长的正面启发作用是无可否认的 数学史对数学教育的意义 1激发学生的学习兴趣2启发学生的人格成长3改变学生的数学观树立学生的自信心 4拓宽学生的视野5了解多元文化的数学 3改变学生的数学观 美国学者Bidwell曾给传统的数学课堂打了这样的比方 在课堂里 我们常常这样看待数学 好像我们是在一个孤岛上学习似的 我们每天一次去岛上学习数学 埋头钻进一个纯粹的 洁净的 逻辑上可靠的 只有清晰线条而没有肮脏角落的书房 学生们觉得数学是封闭的 呆板的 冰冷无情的 一切都已发现好了的 他认为 在教学中融入数学史 可以将学生从数学的孤岛上挽救出来 并将他们安置于一个生机勃勃的新大陆上 这个新大陆包含了开放的 生动活泼的 充满人情味的并且总是饶有趣味的数学 3改变学生的数学观 例子 圆线定理 从射影定理到相交弦定理 AP BP CP DP AP BP CP DP 3改变学生的数学观 英国数学史家J Fauvel曾总结出约20个应用数学史于数学教学的理由 其中有 增加学生的学习积极性 使数学不那么可怕 因为知道并非只有他们自己有困难 因而会感到安慰 展示了数学人文的一面 改变学生的数学观 3改变学生的数学观 为什么说数学史可以改变学生的数学观 传统的教学注重的不过是技术而已 学生心目中的数学是枯燥的 是少数人的专好 有些人有数学头脑而另一些人则没有数学头脑 数学远离社会 远离现实生活 学习数学不过是为了考试而已 数学史上的故事足以说明 数学其实是人类的一种文化活动 人人可学 人人可做 3改变学生的数学观 法布尔可以精通代数学 林肯可以精通几何学 拿破仑和加菲尔德可以做数学 这些历史名人的数学轶事告诉我们 数学其实是人类的一种文化活动 它不是少数人的专好 而是人人可学 人人可做 尽管并非人人都有数学家的才能 这就像篮球一样 人人可打 却并非人人都有运动员的天赋一样 另一方面 司汤达的学习经历告诉我们 人们在学习数学的过程中难免会遇到这样那样的困难和挫折 没有必要为此而灰心丧气 面对你的学生 你是否可试试用类似的名人轶事来改变一下学生错误的数学观 增加他们学习数学的积极性和自信心呢 大数学家也会犯错误 费马1640年当n 0 1 2 3 4时值分别为3 5 17 257 65537 它们均为素数 断言欧拉1732年当n 5时 F5 641 6700417 数学史对数学教育的意义 1激发学生的学习兴趣2启发学生的人格成长3改变学生的数学观树立学生的自信心 4拓宽学生的视野5了解多元文化的数学 4拓宽学生的视野 不同时空的数学家往往会作出同样的数学发现 一个概念 定义 定理 公式当然不会仅仅局限于课本中的某一种思想方法 拥有数学教材中有关概念 定理 思想方法产生和发展的历史知识 无疑会大大拓宽我们的视野 进而丰富和提升我们的课堂教学 尺棰命题和芝诺悖论惠施庄子 庄子 芝诺亚里士多德 物理学 盖天说 周髀算经 天圆地方老子 大直若曲 大方无隅惠施 山与泽平 地与天齐 4拓宽学生的视野 例子等比数列求和的例子教科书方法莱因得纸草欧几里得 几何原本 中的方法 教科书方法 莱因得纸草 欧几里得 几何原本 中的方法 历史上许许多多精彩的思想方法被排斥于我们的教材之外 了解历史之后 我们当然不能说教材上的 错位相减法 是唯一适合于课堂教学的方法 在历史方法的对比中 学生开阔了视野 在不知不觉中还学会了欣赏数学 4拓宽学生的视野 实际上 类似的例子比比皆是 如被开普勒誉为几何学两大法宝之一的勾股定理 古代中国 希腊 印度 阿拉伯以及近现代欧洲都有证明 毕达哥拉斯 欧几里得 赵爽 刘徽等人的证明都完全可以引入课堂教学 张奠宙教授认为 一堂勾股定理定理课 实际上应该就是一堂数学史课 4拓宽学生的视野 4拓宽学生的视野 用数学问题的历史上的解法与课堂上学生自己的解法进行比较 会产生很好的效果 寻找知识间的联系 拓展知识 例子 余弦定理 秦九韶公式 海伦公式 历史方法的启示 并迁移到解决相关问题 例子 勾股定理和余弦定理的证明见附录 4拓宽学生的视野 余弦定理的证明 4拓宽学生的视野 4拓宽学生的视野 4拓宽学生的视野 勾股定理和余弦定理的证明 数学史对数学教育的意义 1激发学生的学习兴趣2启发学生的人格成长3改变学生的数学观树立学生的自信心 4拓宽学生的视野5了解多元文化的数学 5了解多元文化的数学 数学从来不是某一个国家 民族或个人的专利 每一种文化都有其自己的数学 数学历史让学生了解到不同文化背景下的数学思想 从而理解数学的多元文化意义 5了解多元文化的数学 多元文化视野中的勾股定理证明方法古巴比伦时期 公元前1900 1600年 数学泥版文献中的一些几何或代数问题表明 勾股定理早在公元前两千年就已在两河流域文明中得到了广泛应用 5了解多元文化的数学 普林顿322 5了解多元文化的数学 在西方文献中 勾股定理一直以古希腊哲学家毕达哥拉斯的名字来命名 但迄今并没有毕达哥拉斯发现和证明勾股定理的直接证据 5了解多元文化的数学 在希腊数学中 关于勾股定理的明确证明见于欧几里得的 几何原本 5了解多元文化的数学 由于 几何原本 的广泛流传 欧几里得的证明是勾股定理所有证明中最为著名的 希腊人称之为 已婚妇女的定理 法国人称之为 驴桥问题 阿拉伯人称之为 新娘图 新娘的坐椅 在欧洲 又有人称之为 孔雀的尾巴 或 大风车 5了解多元文化的数学 在中国古代 勾股定理的特例以及一般情形的叙述见于公元前2世纪成书的天文数学著作 周髀算经 公元3世纪 赵爽和刘徽分别对勾股定理作证明 他们运用的都是出入相补原理 5了解多元文化的数学 梅文鼎的证明 5了解多元文化的数学 其它证法总统证法风车证法达芬奇证法 5了解多元文化的数学 勾股定理的证明层出不穷 至今已多达近四百种 历史告诉我们 数学是全人类共同的遗产 不同文化背景下的数学思想 数学创造都是根深叶茂的世界