应用数学和力学
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让学生感受数学文化的魅力 ——关于数学文化

数学文化是指数学的思想、精神、语言、方法、观点,以及它们的形成发展;还包括数学在人类生活、科学技术、社会发展中的贡献和意义,以及数学相关的人文活动。《普通高中数学课程标准(2017年版)》在课程目标中做出了明确要求:在学习数学和应用数学的过程中,会用数学眼光观察世界,会用数学思维思考世界,会用数学语言表达世界。为了实现这个目标,在充分分析笔者所在的北京市第十一中学数学教学的情况后,我们决定在三个方面的教学上进行上述目标的达成:以日常课堂教学为主,进行学科知识体系的建立,帮助学生学习数学,建立数学思维;以校本课程为主,进行个性化教学,感悟数学思想方法;以研究性课程为主,进行数学应用,探究能力的提升。但目前,这三类课程分支在数学文化的渗透方面还有较大的亟待提升空间。于是,我们开发了以数学文化渗透为中心的课程,在促进“课标”中的教学要求达成的同时,拓展师生的数学视野,完善我校的数学教学体系。

为了实现数学文化的补充,我们采取数学文化节的方式,集中进行数学文化内容的教学实施,让师生在轻松愉快的氛围中,充分接触数学文化,感悟数学文化。此次数学文化节在认真分析数学组教师的认知结构的基础上,集中全组教师的力量进行有序开展,相互合作。通过全组教师的共同备课,设计此次数学文化节的主线是:数学文化兴趣激发(数学文化竞赛)——数学文化拾遗(展板制作)——数学文化宣讲(数学讲坛)——数学文化亲历(数学外展活动)。

设计文化竞赛,激发学生学习兴趣

数学文化的学习,不仅在于听别人讲,更在于亲身参与。为提高师生的参与度,各年级依据各学段命制以数学文化为主要内容的竞赛试卷,让学生从数学历史、数学思维、数学观点的角度,重新审视数学问题,提高学生对数学文化的兴趣,为后续教学内容的参与奠定基础。

本次数学文化知识竞赛的题目由各年级备课组独立命制,以数学文化知识为载体,考察学生的数学阅读能力和数学思维品质,兼顾趣味性。这样,学生在解答题目的过程中就不会感觉枯燥无味,反而会越做越觉得有意思。更重要的是,通过这次竞赛,学生在审题的过程中,了解了大量的数学文化知识,认识到了数学的文化价值和审美价值,深刻地感受到了数学文化的源远流长与神奇魅力,这也是我们设计这次竞赛的初衷。竞赛结束后,各年级分别评出了获奖学生,数学组为他们颁发了奖状,以示鼓励。

制作文化展板,拓展数学阅读内容

各年级在教师的引领下,围绕学段教学内容,从数学历史、数学方法、数学观点的角度拓展数学阅读内容,让学生在数学历史、理性方法、人类思维的背景下,重新理解所学数学体系。各年级将阅读所学制作成展板,通过展板设计,引领师生梳理阅读内容,四个年级的展板内容也构成了中学阶段数学文化的主体,展板的展出有利于全校学生贯穿初、高中各学段系统开展数学文化的学习。

从制作展板的实际效果看,学生们非常乐意完成这项工作。初中学生手工绘制的数学文化小报和数学模型都十分精致,而高中同学制作的电子展板内容丰富、深刻。

举办知识讲坛,深刻认识数学文化

为了让学生不仅能够通过文本阅读学习数学文化,还能对数学文化产生近距离的感悟,数学组发挥青年教师数学文化积累的优势,举行数学讲坛活动。通过教师的感悟,引领学生从高等数学、数学发展史、人类发展史的高度,感悟数学方法、数学精神。

本次文化节中的数学讲坛,邀请了中科院的教授讲述”科学数学化与数学之大用”,邀请了数学组的两位教师讲解“数系扩充”与“体验数学,感受文化”。前者有高度,有深度,后者既接地气又不失专业性。三场讲坛都受到了师生的一致好评,三位主讲人也都不约而同地对学生们表达了同样的殷切希望:“认识数学的价值,学好数学,为祖国建设尽自己的绵薄之力。”

组织趣味游戏,亲身感受数学文化

为了增加学生的数学文化课程体验,数学组在文化节的外展活动中设置了丰富多彩的数学游戏,包括“找规律”“猜谜语”“24 点”“一笔画”和“魔方”。我们特意为每个学生印制了外展活动的邀请函,也是“通关手册”,其中既有对数学游戏文化背景的解读,又有对游戏规则的讲解,更有对数学本身的多角度描述。学生通过阅读手册,既可以有序地参与活动,又可以加深对数学文化和数学本身的理解。此外,每个游戏都设置了不同难度梯度的题目供学生选择,以保证人人都能参与其中,人人都有良好的游戏体验。学生在闯关答题的过程中,既有独立思考,又有团队合作,同时还锻炼了数学表达能力,提高了数学学习兴趣,增加了数学学习的自信心。