有关数学史方面的论文参考范文4篇

2022-10-04 00:19:02

数学史研究对象不仅包括具体的数学内容,而且涉及历史学、哲学、文化学、宗教等社会科学与人文科学内容,是一门交叉性学科。它山之石可以攻玉,下面虎知道为您精心整理了4篇《有关数学史方面的论文参考范文》,希望朋友们参阅后能够文思泉涌。

有关数学史的论文下载 篇一

浅析中学数学教学中数学史的运用

在中学数学教学中,教师在讲解某一知识点时,将与该知识相关的资料讲述给学生听,比如数学家研究出该知识点时采用的方法、运用的路径等,也就是说在教学过程中适当的将数学史分析给学生,从而让学生能够掌握学习数学的方法,同时还可以拓宽学生的知识面,由此可见,在中学数学教学中,数学史拥有着非常重要的作用,因此,研究数学史的应用对中学数学教学来说有十分重要的现实意义。

1 数学史的教育价值

1.1 能够培养出学生的数学创造性思维能力

在数学教学的过程中,不止要让学生掌握数学知识,还要让学生具备一定的创造性思维能力,具备利用数学知识解决实际问题的能力,这已经发展成为数学教育界的共识,为了完成这一目标,教师在进行中学数学教学时,根据数学史来设计教学内容,有利于培养学生的创造性思维。

1.2 帮助学生认识数学,理解数学思想

在实际的中学数学学习中,有很大一部分学生认为数学既枯燥又难学, 这个现象的存在除了教师的教学方法不恰当之外,学生自身的错误认识也是很重要的原因。 但是如果在中学数学教学过程中恰当的渗透相关数学史内容,不仅可以调动起学生学习数学的兴趣,还可以帮助学生认识数学,理解数学思想,掌握数学学习技巧。

1.3 培养学生的爱国主义精神

在数学方面,我国古代取得了比较灿烂的数学成就,而且有些成就的提出时间要比国外早很多,比如正负数的概念就是我国最先提出的。 在中学数学教学的过程中,通过相关数学史的介绍,让学生充分了解我国灿烂的数学文化,进而培养出学生的爱国主义精神,并增强民族自豪感。

1.4 培养文化素养

在人类发展的过程中,积累并形成了大量的文化,数学作为文化中的重要组成部分,在提高人们的文化素养方面也具有非常重要的作用。 实际上,数学史就是数学文化发展的历史,因此在中学数学教学的过程中,将数学史科学的融入进去,让学生了解并认同数学文化,进而有效的提升自身的文化素养。

1.5 激发学生的学习兴趣

在学生学习数学的过程中,兴趣是最好的学习动机,然而在现阶段的数学学习过程中,学生的学习动机并不明确,导致学生对数学的学习无兴趣,最终影响到数学教学效果。 但是在数学史中,有很多内容都能激发出学生的学习兴趣,比如巧拿火柴棒游戏、哥德巴赫猜想等,这样一来,学生学习数学的兴趣被调动起来,有效的提升了数学教学的效果。

2 数学史材料的选取标准

2.1 科学性与趣味性相结合

所谓科学性, 是指选择的数学史材料内容要符合史实,而且教师在传授数学史时,不能随意更改数学史的内容,更不能虚构数学史内容,要做到尊重历史、尊重事实。而趣味性,是指选择的数学史材料内容要生动或者曲折,以便于能够活跃课堂气氛,调动学生学习的积极性,让学生参与到数学教学过程中。在实际的教学中,教师要做到科学性与趣味性相结合,提高教学效果。

2.2 广泛性与实用性相结合

数学史涵盖的范围非常广,在选择数学史材料时,要选择能够反映不同时期、不同国家、不同文化背景的数学知识,这也是广泛性的要求; 实用性是指所选择的数学史材料要对学生的学习有帮助。将广泛性与实用性结合起来,不仅可以拓宽学生数学文化知识的知识面,还可以直接促进学生的发展,教师在进行教学的过程中,要实现广泛性与实用性相平衡。比如在讲授勾股定理的证明时,可以将国内外的证明方法都演示给学生看,以便于学生能更好地掌握勾股定理。

2.3 可接受性与目的性相结合

教师在选择数学史材料时,要充分的考虑学生的接受能力,要保证最终选取的数学史材料能够与学生所掌握的旧知识以及即将学习的新知识都有联系, 而且在数学史材料中涉及的数学知识难度要适中,以略高于学生的水平为最佳,这样才能达到教学的目的。

3 中学数学教学应用数学史的教学原则

3.1 指导性原则

在中学数学教学的过程中, 教师在选择数学史及运用数学史时,要充分的考虑学生的思考过程中,尽量的做到数学史教材化,实现数学知识与数学史的有机融合。 实际上,数学教学的效果在很大程度上受到二者有机整合的影响,一般来说,整合的过程包括数学史与相关数学知识间的融合、 数学史与学生之间的整合,只有做到有机整合,才能收获更好地教学效果。

3.2 选择性原则

在数学教学的过程中, 根据学生的实际学习水平及学习需求,有选择性、有针对性的将数学史内容融入到教学内容中,另外,根据具体的数学知识在教学中的作用,有选择的融入不同作用的数学史。

3.3 研究性原则

在数学史中,蕴含了数学知识及数学思想的演变进程。在学生学习数学知识的过程中,会因为不理解而产生困惑,学生的这种困惑通过数学史就可以很好地解决。因此,教师要详细的研究数学的概念、理论、方法等的变迁,从中总结出教学难点并重新构建,以便于能够更好的解答学生的困惑,让学生理解并掌握数学思想。

4 中学数学教学应用数学史的方法

4.1 通过方法的比较,引导学生发现学习

从总体上看, 教学内容可以划分为表层知识及深层知识两个层次,表层知识是指数学概念、性质、公式、定理等基本知识,而深层知识是指数学思想和数学方法。 深层知识并不是独立存在的,而是蕴含在表层知识红,需要经过分析及挖掘之后才能掌握,因此,教师在进行教学的过程中,要将相关知识的深层知识渗透给学生,让学生的认识达到质的飞跃。 在实际的教学中,教师可以对相关问题的中外解决办法进行对比, 从对比中让学生学会学习处理数学问题的方法。 比如在证明 1+2+3+……+n=1/2n(n+1)时,教师可以将数学归纳法及数学结合的方法来演示证明过程,从而让学生更好的认识数学思维。

4.2 从具体问题出发,引发学生积极思考

在数学教学过程中, 教师要尽量的将数学的创造过程反映给学生,并能够引导学生积极的对该创造过程进行思考,从而在理解的基础上予以把握,为了良好的实现这一教学目标,就需要教师根据教学内容创设恰当的情境, 让学生置身情境中去发现真理,只有这样,学生才能真正的学会数学知识。 比如等差数列教学,可以利用杨辉的“三阶幻方”来辅助教学,以提升教学效果。

4.3 利用数学史开展探究性学习

研究性学习针对的是学生的学习过程, 通过对知识的研究和探索, 从而有效地提升自身的思维能力及解决实际问题的能力。 在数学教学中,开展探究性学习要以数学史为基础,充分培养学生自主学习的能力。 对于大部分的数学概念、定理来说,都是经过推理得到的,但是教材中只是将结果呈现给学生,缺乏推理的过程,因此,教师可以通过数学史的融入,将过程呈现在学生面前,让学生进行充分的联想、分析及观察,提升学习的兴趣,引导学生主动探究。

4.4 利用历史上的名题

在数学史中蕴含了大量的名题, 这些名题教师可以直接拿来教学,比如希腊三大几何难题、《九章算术》中的应用题等。 通过历史名题的教学, 可以让学生很好地掌握数学思想及数学方法,并培养出学生的创造性思维,提升学生利用数学知识解决实际问题的能力。

4.5 利用历史上的逸闻趣事

在选择数学史内容时,除了注重知识性之外,还要具备趣味性,因此,在教学中,教师可以将一些数学家的成长过程、逸闻趣事等介绍给学生听。很多的数学家成长过程都是比较坎坷的,教师将数学家的这些经历介绍给学生, 不仅可以帮助学生建立克服困难的信心,还可以激励学生励志学好数学。

传统的中学数学教学只是单纯的传授数学知识, 这不利于学生数学思维的培养,学生也无法掌握数学思想,从而降低学生利用数学知识解决实际问题的能力。为了有效的改善这个问题,在数学教学中应用了数学史,让学生了解数学概念、定理、法则、公式等内容的演变过程,从而使学生更好的掌握数学方法,学会学习数学,真正的提高自身的数学思维及数学能力。

参考文献:

[1]缪 希学。试谈数学史在中学数学教学中的应用[J]。陇 东学院学报,2010,(05):123-124.

[2]陶良胜。浅谈数学史教育在中学数学教学中的作用[J]。宿州教育学院学报,2011,(03):75-76.

[3]亥仁古力·麦麦提。数学史在中学数学教育中的价值体现[J]。河北北方学院学报(自然科学版),2011,(04):20-22+31.

[4]肖敏芳。浅谈数学史在大学数学教学中的应用[J]。科教文汇(上旬刊),2014,(11):39-40.

[5]王传利,薄艳玲。关于数学史融入中学数学教学的思考[J]。湖南第一师范学院学报,2014,(03):29-33.

有关数学史方面的论文参考 篇二

浅析函数概念的提出与发展演变

函数在当今社会应用广泛,在数学,计算机科学,金融,IT等领域发挥着举足轻重的作用;在数学发展的历史上,函数这一概念从提出到如今渗透到数学的各个层面,都在数学学科中有着不可撼动的地位。学好函数、了解函数的发展历史不仅能提高我们对函数概念的认知度,还能有助于我们更好的运用函数解决实际问题。

1 函数产生的社会背景

函数 (function) 这一名称出自清朝数学家李善兰的着作《代数学》,书中所写“凡此变数中函彼变数者,则此为彼之函数”。而在 16、17 世纪的欧洲,漫长的中世纪已经结束,文艺复兴给人们的思想带来了觉醒,新兴的资本主义工业的繁荣和日益普遍的工业生产,促使技术科学和数学急速发展,这一时期的许多重大事件向数学提出了新的课题;哥白尼提出地动说,促使人们思考:行星运动的轨迹是什么、原理是什么。牛顿通过落下的苹果发现万有引力,又自然使人想到在地球表面抛射物体的轨迹遵循什么原理等等。函数就是在这样的一个思维爆炸的时代下渐渐被数学家们所认知和提出。

早在函数概念尚未明确之前,数学家已经接触过不少函数,并对他们进行了分析研究。如牛顿在 1669 年的《分析书》中给出了正弦和余弦函数的无穷级数表示;纳皮尔在 1619 年阐明的对数原理为后世对数函数的发展提供有力依据。1637年法国数学家笛卡尔创立直角坐标系,使得解析几何得以创力,为函数的提出和表述提供了更加直观的方式;直角坐标系可以很形象的表述两个变量之间 的变化关系,但他还未意识到需要提炼一般的函数概念来阐述变量的关系。17 世纪牛顿莱布尼兹提出微积分的概念,使得函数一般理论日趋完善,函数的一般概念表述呼之欲出。在 1673 年莱布尼兹首次使用函数一词来表示“幂”,而牛顿在微积分的研究中也使用了“流量”一词来表示变量之间的关系。函数就是在数学家们不同分支但相同意义的研究下顺应而生。

2 函数概念的提出和初步发展

1718 年,瑞士的数学家约翰·伯努利(Johann Bernoulli)把函数定义为“一个变量的函数是指由这个变量和常量以任何一种方式组成的一种量”。伯努利把变量 x 和常量按任何公式构成的量叫做 x 的函数,表示为 yx.值得一提的是伯努利家族是一个科学世家,3 代人中产生了 8 位科学家,后裔中有不少人被人们追溯过,这是非常罕见的。约翰·伯努利的函数定义在为后世的函数发展提供了便利。

1755 年,瑞士数学家欧拉(Leonhard Euler)把函数定义为“如果某些变量,以某一些方式依赖于另一些变量;即当后面这些变量变化时,前面这些变量也随之变化,就把前面的这些变量称为后面这些变量的函数”。欧拉的定义与现代函数的定义很接近。在函数的表达上,欧拉不拘于用数学式子来表示函数,破除了伯努利必须用公式表达函数的局限性,他认为函数不一定要用公式来表示,他曾把画在坐标系上的曲线也叫做函数,他认为函数是“函数是随意画出的一条曲线”

3 十九世纪的函数-对应关系

19 世纪是数学史上创造精神和严格精神高度发扬的时代,几何,代数,分析等各种分支犹如雨后春笋般竟相发展;函数进入 19 世纪后,概念理论得到了极大的拓展和完善。

1822 年傅立叶发现某些函数可以表示成三角级数,进而提出任何函数都可以展开为三角级数;提出着名的傅立叶级数。使得函数的概念得以改进,把世人对函数的认识推到了一个新的层次。

1823 年,法国数学家柯西从定义变量开始给出了函数的定义,指出无穷级数虽然是定义函数的一种有效方法,但定义函数不是一定要有解析表达式,他提出了“自变量”的概念;他给出的定义是“在某些变数间存在一定的关系,当一经给定其中某一变量的值,其他变数的值可随着而确定时,则将最初的变数叫自变量,其他各变数叫做函数。”这一定义与现在中学课本中的函数定义基本相同。

1837 年,德国数学家狄利克雷指出:对于在某区间上的每一个确定的值,都有一个或多个确定的值,那么 y 就叫做 x的函数。狄利克雷的函数定义避免了以往以往函数定义中依赖关系来定义的弊端,简明精确,为大多数数学家所接受。

4 现代函数-集合论的函数

自从德国数学家康托尔提出的集合论被世人广泛接受后,用集合的对应关系来表示函数概念渐渐占据了数学家们的思维。通过集合的概念把函数的对应关系、定义域以及值域进一步具体化。1914 年豪斯道夫在《集合论纲要》中用“序偶”来定义函数;库拉托夫斯基在 1921 年又用集合论定义了“序偶”。这样就使得豪斯道夫的定义更加严谨。

1930 年,新的现代函数定义为:若对集合 M 的任意元素X 总有集合 N 确定的元素 Y 与之对应,则称在集合 M 上定义一个函数,记为 Y=f(x)。元素 x 称为自变量,元素 Y 称为因变量。

5 函数发展对当代社会的意义

函数的发展,对当代社会的生产生活产生了重大的影响;函数概念也随着时代的不断进步而分成了网状的分支,从简单的一次函数到后来复杂的五次函数方程的求解;从简单的反函数,三角函数到后来的复变函数,实变函数。这些函数的常用性质,以及函数的求解都随着人们对函数概念理论的不断深入而发现,进而无数人对其更加深入了研究探讨,函数思想理论也深入渗透到社会各个领域。从教师教学中的函数思想到解决实际问题的数学建模;从计算机编程领域的 C 函数到调控市场经济的概率理论研究,函数无时无刻不在发挥其强大的作用。了解函数概念发展的过程,就是不断挖掘理解函数内涵的过程,可以使人们对这个客观的世界更加深入的了解,有助于人们丰富视野,并不断的加以发展,适应不断变化的社会需要。

参 考 文 献

[1]陈路飞。函数发展史[J]。数学爱好者,2006(,2)。

[2]庞懿智。函数的发展史对函数的教学的启示[J]。未来英才,2014,(7)。

[3][美]Victor J.Katz. 数学史通论第二版[M]。高等教育出版社,2004.02.

[4]彭林,童纪元。借助函数概念的发展史引入函数概念[J]。中学数学,2011,(11)。

有关数学史的论文下载 篇三

中国古代及近现代数学史探究

中华民族是一个具有悠久历史和灿烂文化的民族,在灿烂的文化瑰宝中数学在世界数学发展史中也同样具有许多耀眼的光环。研究中国的数学发展历程有着重要的现实意义。

1 中国古代数学的发展史。

1.1起源与早期发展。数学是研究数和形的科学,是中国古代科学中一门重要的学科。中国数学发展的萌芽期可以追溯到先秦时期,最早的记数法在殷墟出土的甲骨文卜辞中可以找到记数的文字。如独立的记数符号一到十,百、千、万,最大的数字为三万,还有十进制的记数法。

在春秋时期出现中国最古老的计算工具---算筹,使用算筹进行计算称为筹算,中国古代数学的最大特点就是建立在筹算基础之上。古代的算筹多为竹子制成的同样长短和粗细的小棍子,用算筹记数有纵、横两种方式,个位用纵式,十位用横式,以此类推,并以空位表示零。这与西方及阿拉伯数学是明显不同的。

在几何学方面,在《史记·夏本记》中记录到夏禹治水时已使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具,勾股定理中的“勾三股四弦五”已被发现。

1.2中国数学体系的形成与奠基时期。这一时期包括秦汉、魏晋、南北朝,共400年间的数学发展历史。中国古代的数学体系形成在秦汉时期,随着数学知识的不断系统化、理论化,相应的数学专书也陆续出现,如西汉初的《算数书》、西汉末年的《周髀算经》、东汉初年的《九章算术》以及南北朝时期的《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》等一系列算学着作。

《周髀算经》编纂于西汉末年,提出勾股定理的特例及普遍形式以及测太阳高、远的陈子测日法;《九章算术》成书于东汉初年,以问题形式编写,分属于方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程和勾股九章,特点在于注重理论联系实际,形成了以筹算为中心的数学体系。

中国数学在魏晋时期有了较大的发展,其中赵爽和刘徽的工作被认为是中国古代数学理论体系的开端。赵爽证明了数学定理和公式,详尽注释了《周髀算经》,其中一段530余字的“勾股圆方图”注文是数学史上极有价值的文献。刘徽的杰作《九章算术注》和《海岛算经》,是我国最宝贵的数学遗产。

在南北朝时期数学的发展依然蓬勃,出现了《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》等算学着作。最具代表性的着作是祖冲之、祖父子撰写的《缀术》,圆周率精确到小数点后六位,推导出球体体积的正确公式,发展了二次与三次方程的解法。

1.3中国古代数学发展的盛衰时期。宋、元两代是中国古代数学空前繁荣,硕果累累的全盛时期。出现了一批着名的数学家和数学着作,其中最具代表性的数学家是秦九韶和杨辉。秦九韶在其着作的《数学九章》中创造了“大衍求1术”(整数论中的一次同余式求解法),被称为“中国剩余定理”,在近代数学和现代电子计算设计中起到重要的作用。他所论的“正负开方术”(数学高次方程根法),被称为“秦九韶程序”。现在世界各国从小学、中学、大学的数学课程,几乎都接触到他的定理、定律、解题原则。杨辉,中国南宋时期杰出的数学家和数学教育家,他在1261年所着的《详解九章算法》一书中,给出了二项式系数在三角形中的一种几何排列,这个三角形数表称为杨辉三角。“杨辉三角”在西方又称为“帕斯卡三角形”,但杨辉比帕斯卡早400多年发现。

随后从十四世纪中叶明王朝建立到明末的1582年,数学除了珠算外出现全面衰弱的局面。明代最大的成就是珠算的普及,出现了许多珠算读本,珠算理论已成系统,标志着从筹算到珠算转变的完成。在现代计算机出现之前,珠算盘是世界上简便而有效的计算工具。但由于珠算流行,筹算几乎绝迹,建立在筹算基础上的古代数学也逐渐失传,数学出现长期停滞。

2 中国近现代数学的发展史。

中国近现代数学发展时期是指从20世纪初至今的一段时间,开始于清末民初的大批留学生的回国后,各地大学的数学教育有了明显的起色,很多回国人员后成为着名的数学家和数学教育家,在世界都具有重要的影响,为中国近现代数学发展做出了重要贡献,这些着名的数学家及其贡献主要有:

2.1陈景润及其代表作。陈景润是世界着名解析数论学家之一。1966年,陈景润攻克了世界着名数学难题“哥德巴赫猜想”中的(1+2),在哥德巴赫猜想的研究上居世界领先地位,距摘取这颗数论皇冠上的明珠(1+ 1)只是一步之遥,于1978年和1982年两次收到国际数学家大会的邀请,在其他数论问题的成就在世界领域也是遥遥领先的。

2.2华罗庚及其贡献。华罗庚是近代世界着名的中国数学家,对数学的贡献是多方面的。在数论、矩阵几何学、典型群、自守函数论、多个复变函数论、偏微分方程及高维数值积分等领域都做出了卓越的贡献。他解决了高斯完整三角和的估计,推进华林问题、塔里问题的结果,在圆法与三角和估计法方面的结果长期居世界领先地位,着作有《堆垒素数论》、《数论导引》、《典型域上的多元复变量函数论》及合着《数论在近似分析中的应用》。他在普及应用数学方法、培养青年数学家等上都有特殊贡献。

2.3苏步青及其成就。苏步青是中国科学院院士,国内外享有成名的数学家。主要从事微分几何学和计算几何学等方面的研究。他在仿射微分几何学和射影微分几何学研究方面取得出色成果,在一般空间微分几何学、高维空间共轭理论、几何外型设计、计算机辅助几何设计等方面取得突出成就,对培养中国早期的数学人才曾起了巨大的推进作用。

2.4吴文俊及其贡献。吴文俊是数学界的战略科学家,现任中国科学院院士,第三世界科学院院士。曾获得首届国家自然科学一等奖(1956)、中国科学院自然科学一等奖(1979)、第三世界科学院数学奖(1990)、陈嘉庚数理科学奖(1993)、首届香港求是科技基金会杰出科学家奖(1994)、首届国家最高科技奖(2000)、第三届邵逸夫数学奖(2006)。他在拓扑学、自动推理、机器证明、代数几何、中国数学史、对策论等研究领域均有杰出的贡献,他的“吴方法”在国际机器证明领域产生巨大的影响,有广泛重要的应用价值。

3 研究中国数学发展史的重要意义。

与自然科学相比,数学是一门积累性科学,国内外许多着名的数学大师都对数学史都有着深远的研究。研究数学发展史可以为我们提供经验教训和历史借鉴,使我们的科学研究方向少走弯路或错路。从数学发展史中,我们要明白数学是一种文化,是形成现代文化的主要力量,是文化极其重要的因素。数学的概念来源于经验,与自然科学的生活世纪密不可分,在经过数学家严格的加工与推理后形成数学这门科学。研究数学的发展历史,弄清一个概念的来龙去脉,一个理论的兴旺和衰落,影响一种重要思想的产生的历史因素,有利于了解数学的现状,指导数学的未来,更好地接受以及学习数学,从历史的发展中获得借鉴和汲取教益,促进现实的科学研究,从而使数学与我们的生活更加贴切。

参考文献:

[1]王青建。数学史:从书斋到课堂[J]。自然科学史研究,2004,2:152.

[2]郁组权着。中国古算解趣[M]。北京:科学出版社,2004,10:138-141:216-218.

[3]李文林。数学史概论(第二版)[M]。北京:高等教育出版社,2002.

有关数学史方面的论文参考 篇四

浅析数学史的教育价值与具体应用

随着数学、 科学技术和社会的发展, 人们对数学有了越来越深刻的认识, 对数学和数学教育、 数学史与数学教育的关系有了越来越深刻的认识, 对数学教育取向的数学史研究及其教育价值的发挥也越来越重视。 本文就数学教育取向的数学史的学科性质, 它与数学教育的密切联系,怎样通过数学史学习加强数学教育、 发挥数学史的教育价值, 以及融数学史与数学教学中存在的困难和问题做初步探讨。

1 数学史的学科性质

数学史是研究数学发展历史的学科, 是数学的一个分支, 也是科学史下属的一个重要分支。数学史与数学研究的各个分支、 社会史、 文化史的各个方面都有着密切的联系。数学史研究数学原理、 概念、 思想和方法等的起源与发展, 及其与社会、 政治、 经济和一般文化、 教育的联系, 它不仅追溯数学原理、 概念、 思想和方法的演变、发展过程, 而且还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所带来的影响。 数学史的研究对象不仅包括具体的数学内容及其发展的历史分期, 而且涉及历史学、哲学、 文化学、 教育学、 宗教学等社会科学与人文科学内容。 因此, 数学史是一门综合性、 交叉性学科。

本文所指的数学史, 不是那种为历史而研究历史的纯数学史, 而是为教育而研究历史的数学史, 也就是数学教育取向的数学史, 其关注点侧重于以对数学发展作出贡献的着名历史人物的可歌可泣的、 丰满鲜活的数学创造事迹为载体, 追溯数学原理、 概念、 思想和方法的演变、 发展过程, 探索影响这种过程的各种因素, 以及历史上数学发展对人类文明所带来的影响。

2 数学史的教育价值

数学是历史最悠久的人类知识领域之一。 从远古屈指计数到现代高速电子计算机的发明, 从量地测天到抽象严密的公理化体系, 在五千余年的数学历史长河中, 重大数学思想的诞生与发展确实构成了科学史上最富有理性魅力的题材。 与自然科学相比, 数学更是积累性科学, 其概念和方法更具有延续性。 数学已经广泛地影响着人类的生活和思想, 是形成现代文化的主要方面。 因而, 数学史是从一个侧面反映的人类文化史, 又是人类文明史的最重要的组成部分。 许多历史学家也通过数学这面镜子, 了解古代其他主要文化的特征与价值取向。

数学科学作为一种文化, 不仅是整个人类文化的重要组成部分, 而且始终是推进人类文明的重要力量。 对于每一个希望了解整个人类文明史的人来说, 数学史是必读的篇章。 可以说不了解数学史就不可能全面了解整个数学科学。 数学史在整个人类文明史上的这种特殊地位, 是由数学作为一种文化的特点决定的。 数学史无论对于深刻认识作为科学的数学本身, 还是全面了解整个人类文明的发展都具有重要意义。

数学史在数学教育中的重要作用早在 19 世纪就已经被一些西方数学家所认识。 法国着名数学家亨利·庞加莱 (J. H. Poincare,1854~1912)指出: “如果我们想要预见数学的未来, 适当的途径是研究这门科学的历史和现状。”[1]数学史家卡约里(Cajori,1859~1930)说: “数学史的重要性表现在数学为人类文明所作出的贡献。

人类进步与科学思想的发展密切相关, 数学与物理的研究乃是智力进步的可靠记录。”[1]

19 世纪末以后, 欧美众多着名数学家、 数学史家和数学教育家都提倡在数学教学中直接或间接地利用数学史, 数学史的教育价值受到数学家们的大力提倡。[2]

在 1904 年德国海德堡召开的第三届国际数学家大会上, 美国着名数学史家、 数学教育家史密斯(D. E. Smite,1860~1944)与其他国家的几个数学家、 数学史家和数学教育家在提出的一项决议中指出: “数学史在今天已成为一门具有无可否认的重要性的学科, 无论从数学的角度还是从教学的角度来看, 其作用变得更为明显, 因此, 在公众教育中给与其恰当的位置乃是不可或缺的事。” 该项决议希望在大学里开设精密科学史课,包括数学与天文学史、 物理与化学史、 自然科学史、 医学史四部分。 该项决议还建议在中学课程中介绍精密科学的历史。[3]

到了 20 世纪 70 年代, 数学史对数学教育的重要意义已成为西方数学教育家们的共识, 数学史与数学教育之间关系的理论研究也引起广泛关注并提到了国际数学教育的议程中。 1972 年, 在第二届国际数学教育大会上, 成立了数学史与数学教学关系国际研究小组 (简称HPM,1976 年开始隶属于国际数学教育委员会), 这标志着数学史与数学教育关系作为一个学术研究领域的出现。[3]

在我国, 数学史的教育价值也早已被一些学者所认识。 近年来, 论述数学史教育价值的文章不断增多, 在数学教学中融入数学史的呼声越来越强烈, 特别是《普通高中数学课程标准(实验)》的颁行把数学史融入数学教学的行动从幕后推到了前台。 2005 年 5 月在西安召开了我国第一届数学史与数学教育会议, 这表明, 数学史与数学教育这一领域已经得到我国数学史与数学教育界的普遍关注。

总之, 数学教育取向的数学史的教育价值早已被人们所认识, 关于数学史与数学教育的关系的研究正在不断深入, 融数学史于数学教学已经从理念逐步变为行动, 也成为通过数学教育对学生进行德、 智、 美育的切入点。 通过数学教育取向的数学史的学习, 进一步认识数学史与数学教育的内在密切联系, 在数学教育教学过程中发挥数学史的教育价值, 优化学习者的知识结构, 提高人才培养质量。

概括而言, 数学教育取向的数学史的教育价值主要在于以下几个方面:

2.1 给数学教学积累丰富的教育性资料

数学具有严谨的逻辑性、 高度的抽象性、 应用的广泛性、 深刻的文化性、 知识的延续性、 独特的优美性等特点。 作为数学教师, 只有通过数学史积累丰富的教育性资料, 才能获取相关知识点(如,数学概念、公式、定理和方法等)的教学启示, 为丰富和活跃数学教育教学活动打好基础。

数学史对于数学教师而言不仅是教学中必需的知识, 而且也是形成数学思想和方法以及培养专业精神和科学探索精神的源泉。

荷兰着名数学史家迪克斯特休 (E. Jan Dijk-sterhuis,1892~1965) 强调数学史在师范教育中的重要作用时指出: “中学数学教师的主要任务是向下一代传授数学知识, 并且, 如果可能的话, 激起他们对于人类千百年以来在该领域中所取得成就的热爱与崇敬。 对于这些师范生来说, 关于这门学科历史演进的知识乃是一种财富, 这种财富不仅是宝贵的, 而且是不可或缺的, 它---自然还需要掌握现代数学知识---将使他们能够令人满意地完成自己的职责。 他们经常需要去关心过去数学发展的各个阶段, 他们必须把这些阶段讲得清晰一些, 对孩子有吸引力一些。 孩子们必须通过这种方式得到思维的训练。”[3]

2.2 为数学课程和教学设计提供丰富的史料

近几年来, 在国内外数学教育改革中, 强调数学的文化价值, 使数学史知识得到广泛的关注。

数学史已成为数学课程和数学教学设计的丰富史料, 已成为数学教学内容的有机组成部分。

《义务教育数学课程标准 (2011 年版)》 指出“数学文化作为教材的组成部分 , 应该渗透在整套教材中。 为此, 教材可以适时地介绍有关背景知识, 包括数学在自然与社会中的应用, 以及数学发展史的有关资料, 帮助学生了解在人类文明发展中数学的作用, 激发学习数学的兴趣, 感受数学家治学的严谨, 欣赏数学的优美。” 《普通高中数学课程标准(实验)》把 “数学史选讲” 作为选修课加以开设, 并在理念部分指出: “数学是人类文化的重要组成部分。 数学课程应适当反映数学的历史、 应用和发展趋势, 数学对推动社会发展的作用, 数学的社会需求, 社会发展对数学发展的推动作用, 数学科学的思想体系, 数学的美学价值, 数学家的创新精神。 数学课程应帮助学生了解数学在人类文明发展中的作用, 逐步形成正确的数学观。” 在选修课系列 3-1 “数学史选讲” 中列出了可供选择的 11 个专题, 并提出了具体要求: “通过生动、 丰富的事例, 了解数学发展过程中若干重要事件、 重要人物与重要成果, 初步了解数学产生与发展的过程, 体会数学对人类文明发展的作用, 提高学习数学的兴趣,加深对数学的理解, 感受数学家的严谨态度和锲而不舍的探索精神。”“完成一个学习总结报告。 对数学发展的历史轨迹、 自己感兴趣的历史事件与人物, 写出自己的研究报告。”“本专题由若干个选题组成, 内容应反映数学发展的不同时代的特点, 要讲史实, 更重要的是通过史实介绍数学的思想方法, 选题的个数以不少于 6 个为宜。” 这将会大力推动数学史和数学教学的融合, 进一步发挥数学史的教育价值。[4][5]

2.3 深化对数学原理、 概念、 思想和方法的理解

数学有产生发展的特定历史过程。 只有懂得数学发展史, 才能深刻理解数学。 在数学教学中融入数学史内容, 让数学教学鲜活起来, 有助于学生对数学概念、 方法和原理的理解与认识的深化, 帮助学生理解数学及其价值, 形成正确的数学观。 数学家研究数学的时候带着激情在思考,一旦研究有了确切结果, 呈现在我们面前的则是冰冷的美丽学术形式。 因此, 我们要通过数学史的学习, 了解当时的数学家为什么和如何研究数学。 一个数学原理、 一个具体的数学概念, 一个有效的数学思想方法究竟是怎样产生的? 一个数学符号是怎样演变形成的? 为什么古希腊人要用公理化方法展开数学, 从而形成演绎几何体系?

他们所处的时代背景如何? 中国古代数学的特点和古希腊数学的特征有何不同? 等等。 弄清这些问题, 对学生理解数学很有好处。 在这方面, 值得研读的数学名着之一是美国着名数学史家 M·克莱因(Kline Morris,1908~1992)1972 年出版的着作《古今数学思想》(1979 年有中译本)等。

丹麦数学家、 数学史家邹腾 (H. G. Zeuthen,1839~1920) 早在 1876 年的一篇数学史论文中就强调数学专业的学生学习数学史的必要性, 他指出: “学生不仅获得了一种历史感, 而且, 通过从新的角度看数学学科, 他们将对数学产生更加敏锐的理解力和鉴赏力。”[3]对于一个数学教师而言, 如果没有数学史方面的知识积累和修养, 很难把数学课上好。

2.4 激发学习兴趣和爱国热情

融数学史于数学教学, 使学生了解数学与人类文明发展的密切关系, 可以激发学生的学习兴趣, 活跃课堂气氛, 提高教学效果。 数学史可以使学生了解数学的发展, 了解中国古代数学的辉煌成就, 了解中国近代数学落后的原因和中国现代数学研究发展的现状, 充分介绍中国现代数学家的贡献, 以激发学生的爱国热情, 培养胸怀宽广的奉献精神, 振兴民族科学。华罗庚 (1910~1985)、 陈景润 (1933 ~1996)、 陈省身 (1911~2004)等着名数学家的光辉事迹, 中学物理教师陆家羲(1935~1983) 在数学研究上取得的成就和献身精神等等, 不仅是进行数学专业教育的典型材料,而且是进行思想教育、 启发人格成长的良好材料。实现数学教育的德育功能, 数学教育取向的数学史学习是不可缺少的内容。数学是全人类的共同财富。 在科学发现上,各个国家和各个民族应该彼此借鉴, 互相学习,共同提高。 要把外国的一切优秀文化, 包括数学成就都充分尊重, 吸收过来。 “洋为中用”, 为祖国建设服务, 实际上就是爱国主义教育。

人类的数学文明最早起源于巴比仑, 其次是埃及。 巴比仑的泥板、 埃及的纸草书上的数学记载都在公元前 1000 年以上。 即便是后来的古希腊的数学文明也远早于中国。 中国古代数学虽然出现得比地中海文明要迟许多, 但是具有自己的特点, 同样为人类作出了重要贡献。 我国着名数学家吴文俊院士曾经十分深刻地指出, 中国古代数学的优秀传统是“算法数学”。中国算学虽然缺乏古希腊式的公理化演绎体系, 却十分准确地用算法的形式表达出来。20 世纪 70 年代, 吴文俊从研究中国古算受到启发, 并结合现代计算机技术进行思考, 发展出了世界领先的“数学定理机器证明”方法(世称“吴方法”)。 这样的古为今用, 才是真正的爱国主义, 才能真正激发起民族自豪感。

2.5 强化应用和创新意识

提高学生对数学的宏观认识, 数学教师的任务不仅要把书本上的内容讲清楚, 还要对数学发展的来龙去脉有清楚的介绍。 一个优秀的教师,不仅要授人以业, 还要授人以法, 进而授人以道。

教师要掌握这些“法”和“道”, 必须宏观地理清数学发展的脉络, 深入理解数学的本质。 对于进行数学创新来说, 数学史研究更具有指引作用。 数学史中记载了许多数学家发明发现的生动过程,向学生介绍这些过程, 有助于学生理解掌握创造的方法、 技巧, 从而增强其创造力。 如公元 263年, 刘徽对我国数学古籍《九章算术》的注释中提出了计算圆周长的 “割圆” 思想。 “割之弥细, 所失弥少, 割之又割, 以至于不可割, 则与圆周合体, 而无所失矣”, 这些对极限思想的朴素生动的描写, 对后人是一种创新激励。 大量的数学史料, 对于培养学生坚韧不拔的探索精神, 形成良好的认知结构和知识结构都具有重大意义。

2.6 提高人文修养

许多数学家都是文理兼修的饱学之士, 他们都具有辩证的认知结构和文理贯通的知识结构。因而, 历史上数学家的业绩与品德也会在青少年的人格培养上发挥十分重要的作用。 在高等学校里, 通过数学史学习, 可以使数学系的学生在接受数学专业训练的同时, 获得人文科学方面的修养, 文科或其它专业的学生通过数学史的学习可以了解数学概貌, 获得数理方面的修养。 通过数学史学习可以对学生进行人文教育, 进行美育熏陶。 在中小学数学教育中恰当地融入数学教育取向的数学史, 对学生进行人文教育和美育熏陶,是数学课程改革中值得重视的一个重要课题。

3 在数学教学中融入数学史应注意的问题

如何在基础教育数学教学中渗透数学教育取向的数学史, 是一个国际数学教育界共同关心的问题。 1998 年, 国际数学教育委员会在法国马赛组织了一次 “数学史与数学教育” 的专题研讨会。

这次会议的主题是数学文化, 要求数学教学充分反映数学的文化底蕴, 从课程内容, 概念形成,证明方法, 习题配置等各个方面, 全方位地使数学史融入、 丰富和促进数学教学。

数学文化观念下的数学史教学, 要把握各民族文化发展的历史进程, 看到世界各国的科学技术是如何各自发展, 又如何彼此融合, 互相促进。

数学是人类追求真理的文化结晶。 我们要从数学史中汲取对我们今天有用的文化内涵。

3.1 融数学史于数学教学应重视科学性 、 实用性、 趣味性和广泛性

(1) 科学性是指教师向学生传授的数学史知识必须是正确的。 应该尊重历史, 尊重事实, 既不可随意编造, 也不能无端拔高, 更不可进行艺术加工, 不可把数学史当作故事, 随意虚构。

(2) 实用性是指所讲的数学史对学生的数学学习及将来工作有直接帮助作用。 例如, 初等数学中的数的起源与记法、 发现无理数的过程、 圆周率、 勾股定理、 笛卡尔对直角坐标系的贡献等等; 高等数学中的微积分的概念、 函数的概念、非欧几何的创立, 不仅史料丰富, 而且内容精彩, 非常适合于课堂教学, 对学生理解所学的知识有很大的帮助。 但受课时的限制, 所选内容要精当, 要有所侧重。

(3) 趣味性是指课堂教学要有趣味, 学习内容可以激发学生的学习兴趣。 数学史上惊心动魄、引人人胜的例子不胜枚举, 教师应恰当选材, 使课堂教学娓娓动听。 讲授时要合理地运用语言,全身心地投入表达, 语调与情节配合, 知识性与趣味性共生, 应避免照本宣科或哗众取宠, 要寓教于乐, 注重实际效果。

(4) 广泛性是指选取的数学史知识要涉及面广。 数学是几千年来全人类孜孜以求、 不断探索、历尽千辛万苦共同取得的理性财富。 在整个数学科学发展长河中, 数学是在人类社会变革推动之下, 各国数学家相互交流学习, 共同探索的结果。因此, 在进行数学教育取向的数学史教学时注意选择不同时期、 不同国度的史料。 这样才能全面地、 真正地、 准确地展示数学史的全貌。

3.2 融数学史于数学教育关键在教师

(1) 教师应有广博的数学史知识以及政治 、经济、 哲学、 文化、 历史、 地理等多方面的知识, 教师应加强数学史知识的学习和多学科知识的充实, 丰富自己的阅历。 这样讲课才能得心应手, 将课讲活讲透。 不能将数学史知识生搬硬套地应用到数学教育中。

(2) 数学史知识是穿插在授课内容中的, 不能喧宾夺主, 应以完成授课计划为主。 在授课过程中自然引出, 不应过分渲染, 忽视了正常的教学内容。 正确把握好数学史和课堂教学内容的主次。

(3) 除课堂教学外, 应为学生提供适当的参考文献, 引导学生阅读课外读物, 例如, 各种专题论述、 人物介绍、 学科进展等, 使学生开阔眼界, 启发和引导学生进行正确阅读, 继而进行自学, 使学生终身受益。

(4) 数学史中教书育人的作用是其他数学课无法取代的。 这要求教师应有积极主动的态度,为人师表, 在理想、 道德、 情操方面为学生树立榜样, 提高学生的数学素质和思想素质, 要把爱国主义和国际意识统一起来。

3.3 努力改变 “高评价, 低应用” 的现象

如何将数学史融入数学教学, 是近几年来国际 上 数 学 史 与 数 学 教 学 关 系 国 际 研 究 小 组(HPM) 关注的中心话题, 一些国际知名的 HPM研究者相继对数学史融入数学教学的层次、 过程、 形式和途径进行了深入探讨。 但是, 由于数学教育的复杂性及其现实条件, 真正具有普遍推广价值的研究结果比较少。 在我国, 尽管有很多学者大声呼吁“应该讲点数学史”, 而探讨如何去做的实质性试验研究明显偏少。 于是, 世界各地在融数学史于数学教学方面不同程度地都存在“高评价,低应用”的相悖现象。 这个问题在我国进行基础教育数学新课程改革的今天显得更加突出。

究其原因, 从数学教师的角度来看, 主要有 “四无”, 即手头无资料, 胸中无知识, 课程中无设计, 课堂上无时间; 从考试的“指挥棒”作用上来看, 主要有 “三不”, 即考试不要求, 平时不检查, 学生不愿意花时间; 从教学资源方面来看,主要有 “二少”, 即研究投入少, 教学案例少。 因而导致教学资源(包括显性的和隐性的)不足, 进而影响学生综合素质的提高。因此, 我们要增强教学资源开发意识, 加强试验研究, 努力改变 “高评价, 低应用” 的相悖现象。 国家数学课程标准的颁行, 考试制度的改革, 将会对融数学史于数学教学、 发挥数学史的教育价值有一个实质性的推进。

参考文献:

[1] 杜瑞芝 。 数学史辞典 [M]。 济南 : 山东教育出版社 ,2000, 8.

[2] 汪晓勤 , 欧阳跃。 HPM 的历史渊源 [J]。 数学教育学报, 2003, 12(3): 24-27.

[3] 张维忠 , 汪晓勤 , 唐恒钧 , 等。 文化传统与数学教育现代化 [M]。 北京: 北京大学出版社, 2006, 4.

[4] 教育部。 义务教育数学课程标准(2011 年版 ) [M]。 北京: 北京师范大学出版社, 2012, 1.

[5] 教育部。 普通高中数学课程标准 (实验 )[M]。 北京 : 人民教育出版社, 2003, 4.

[6] 李文林 。 数学史教程 [M]。 高等教育出版社 , 纽约 :施普林格出版社, 2000, 8.

[7] 李永新, 等。 中学数学教育学概论 [M]。 北京: 科学出版社, 2012, 6.

[8] 张楚廷。 数学文化 [M]。 北京:高等教育出版社, 2000, 7.

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