数学文化融入数学课堂的方式 ——听岳增成博士报告有感

之前在中国大学MOOC上知道了岳增成博士,听了他的《数学文化与数学教学》,最近研师三人行在研究“如何以数学文化形成概念脉络?”又请到了岳博。

岳博主要研究的一个领域:HPM。如何根据教学难点和认知障碍,将撤学史融.入到教学实践中发挥教育价值呢?HPM与小学教师专业发展的关系如何?

HPM视角下的数学教学的理论框架:


HPM理论框架

一个视角是:HPM

两座桥梁:数学史及数学教学?×(历史与现实、数学与人文)

三维目标:知识与技能;过程与方法;情感态度与价值观示(知识、信念、能力):

四种方式:附加式、复制式、顺应式、重构式

五项原则:趣味性、科学性、有效性、可学性、新颖性

六类价值


六类价值

其中提到岳增成的导师汪晓勤教授的HPM视角下的小学数学教学中提到了资源的不同处理方式,也便是数学文化融入数学课堂的几种方式。


四种方式

也就是拿到数学文化的资源或者数学阅读的资源,我们应该怎么去做呢?

1.附加式  展示有关的数学家图片,讲速有关数学故事等,去掉后时教学内容没有太大影响。

例子:在教学“位置的表示方法”时,讲述笛卡儿表述苍蝇位置的故事;在教学“大数的认识”时,讲述阿基米德数沙的故事;在推导圆的面积公式时讲述开普勒的故事。

链接一:笛卡儿表述苍蝇位置的故事

传说某一日,少年笛卡尔躺在床上,任思绪在抽象的世界里飘荡。忘了介绍了,笛卡尔因为体弱,有上午11点才肯起床的习惯。这时,一只苍蝇,一只如果有姓名肯定会被载入人类历史的苍蝇在嗡嗡乱舞,不停地在天花板上变换着歇脚的位置。笛卡尔盯着这个苍蝇看了一会儿,也许有了要把这讨厌的苍蝇赶走的想法。但是,笛卡尔是数学家兼哲学家呀,他把这个想法不是变成行动而是变成了一个数学问题:如何精确地给这只苍蝇定位呢?

如果选择某点(比如屋角)作为参考点,那么只要数清楚沿东西向经过几格天花板,沿南北向经过几格天花板,就能给苍蝇定位。也就是说,你只要选定一个参考点和两个方向(不一定非要是垂直的,不重叠的就行),那么用两个数就能给平面上的点定位。这就是笛卡尔坐标系的概念。

有了笛卡尔坐标系,几何和代数有了联结,从此有了解析几何这个数学领域。有了用代数分析几何的基础,几何才能向高维、抽象、弯曲空间的方向上发展。解析几何把代数的分析工具和几何的直观结合起来,提供了视觉化代数方程的途径。中国有句古话,说“天不生仲尼,万古如长夜”,想象一下,如果没有直角坐标系,今天人类的自然科学会是什么样子?

坐标系的概念脉络:


坐标系的概念脉络


坐标系的课堂结构图

引入的是数学文化的故事类,只是引发学生对数学学科的喜欢。

2.复制式 直接采用历史上的数学问题、解法等

在教学行程问题时,直接采用《九章算术》中的凫雁相逢问题或《计算之书》中的两船相遇问题;在教学两位数乘法时直接引入格子算法。(是不是铺地锦呀?)

链接一凫雁相逢问题:

在我国古代“算经十书”之一的《九章算术》上,有道著名的“凫(fú,小野鸭)雁相逢题”。题目原文是: “今有凫起南海,七日至北海;雁起北海,九日至南海。今凫、雁俱起,问何日相逢?” 题目意思是:小野鸭从南海飞至北海需要7天,大雁从北海飞至南海需要9天。现在它们分别从南海北海同时起飞,几日可以相遇?

我的解法:时间=路程÷速度和


过程

链接二格子算法问题:

格子算法也叫“铺地锦”,是500多年前的意大利发现的一种数学算法,后来在明朝与笔算等同时传入中国,该算法需要用算筹一个个地列算出来,然后再相加。

举个例子来说吧,例如46×75,我们的做法是,先分成四个算式:40×5、6×5、40×70、6×70,分别得200、30、2800、420,然后再把所有的得数加起来,得3450。这么多个算式,用算筹一个个地列算出来,然后再相加,写起来又慢又容易乱,所以,大家都觉得计算真让人烦。


铺地锦与乘法竖式

3. 顺应式根据历史材料编制数学故事,对历史的思想方法进行适当改编。

示例:根据《几何原本》第1卷命题37“同底且位于相同的两条平行线之间的三角形面积相等”提出问题:在两条平行线之间有两个同底的三角形,从中可以得到那两个三角形的面积相等(人教版(数学)五年级上册“多边形的面积”练习题)95页。


人教练习

4.重构式  借鉴或重构知识的发生,发展历史

按照“质—量—关系”的顺序,再现角概念的历史;按照“品圆—画圆—识圆—用圆”的顺序重构圆的历史。(这一点我们另行整理)

体现知识之源;方法之拓;情感之润;实践之效。

课例开发流程:


课例开发流程
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