高中关于概率论教学探究论文摘要:将数学史引入课堂、在教学中广泛应用案例、积极开展随机试验以及引导学生主动探索等,有助于改进概率论教学方法,解决教学实践问题,提高教学质量.教学手段的多样化以及丰富的教学内容可以加深学生对客观随机现象的理解与认识,并激发学生自主学习和主动探索的精神.关键词:概率论;教学;思维方法在数学的历史发展过程中出现了3 次重大的飞跃.第一次飞跃是从算数过渡到代数,第二次飞跃是常量数学到变量数学,第三次飞跃就是从确定数学到随机数学.现实世界的随机本质使得各个领域从确定性理论转向随机理论成为自然;而且随机数学的工具、结论与方法为解决确定性数学中的问题开辟了新的途径.因此可以说,随机数学必将成为未来主流数学中的亮点之一.概率论作为随机数学中最基础的部分,已经成为高校中很多专业的学生所必修的一门基础课.但是教学过程中存在的一个主要问题是:学生们往往已经习惯了确定数学的学习思维方式,认为概率中的基本概念抽象难以理解,思维受限难以展开.这些都使得学生对这门课望而却步,因此如何在概率论的教学过程中培养学生学习随机数学的思维方法就显得十分重要.本文拟介绍我们在该课程教学中的改革尝试,当作引玉之砖.1 将数学史融入教学课堂在概率论教学过程当中,介绍相关的数学史可以帮助学生更好地认识到概率论不仅是“ 阳春白雪” ,而且还是一门应用背景很强的学科.比如说概率论中最重要的分布——正态分布,就是在18 世纪,为解决天文观测误差而提出的.在17、18 世纪,由于不完善的仪器以及观测人员缺乏经验等原因,天文观测误差是一个重要的问题,有许多科学家都进行过研究.1809年,正态分布概念是由德国的数学家和天文学家德莫弗(DeMoivre)于1733 年首次提出的,德国数学家高斯(Gauss)率先将正态分布应用于天文学研究,指出正态分布可以很好地“ 拟合” 误差分布,故正态分布又叫高斯分布.如今,正态分布是最重要的一种概率分布,也是应用最广泛的一种连续型分布.在1844 年法国征兵时,有许多符合应征年龄的人称自己的身高低于征兵的最低身高要求,因而可以免服兵役,这里面一定有人为了躲避兵役而说谎.果然,比利时数学家凯特勒(A. Quetlet,1796—1874)就是利用身高服从正态分布的法则,把应征人的身高的分布与一般男子的身高分布相比较,找出了法国2000 个为躲避征兵而假称低于最低身高要求的人[1].在大学阶段,我们不仅希望通过数学史在教学课堂中的呈现来引起学生学习概率论这门课程的兴趣,更应侧重让学生通过兴趣去深入挖掘数学史,感受随机数学的思想方法[2].我们知道概率论中的古典概型要求样本空间有限,而几何概型恰好可以消除这一条件,这两种概型学生理解起来都很容易.但是继而出现的概率公理化定义,学生们总认为抽象、不易接受.尤其是概率公理化定义里出现的σ 代数[3]这一概念:设Ω 为样本空间,若Ω 的一些子集所组成的集合? 满足下列条件:(1)Ω∈? ;(2)若A∈ ? ,则A∈ ? ;(3)若∈ n A ? ,n =1, 2,??,则∈∞=nnA ∪1? ,则我们称 ? 为Ω 的一个σ 代数.为了使学生更好的理解这一概念,我们可以引入几何概型的一点历史来介绍为什么要建立概率的公理化定义,为什么需要σ 代数.几何概型是19 世纪末新发展起来的一种概率的计算方法,是在古典概型基础上进一步的发展,是等可能事件的概念从有限向无限的延伸.1899 年,法国学者贝特朗提出了所谓“ 贝特朗悖论” [3],矛头直指几何概率概念本身.这个悖论是:给定一个半径为1 的圆,随机取它的一条弦,问:弦长不小于3 的概率为多大?对于这个问题,如果我们假定端点在圆周上均匀分布,所求概率等于1/3;若假定弦的中点在直径上均匀分布,所求概率为1/2;又若假定弦的中点在圆内均匀分布,则所求概率又等于1/4.同一个问题竟然会有3 种不同的答案,原因在于取弦时采用了不同的等可能性假定!这3 种答案针对的是3 种不同的随机试验,对于各自的随机试验而言,它们都是正确的.因此在使用“ 随机” 、“ 等可能”、“ 均匀分布” 等术语时,应明确指明其含义,而这又因试验而异.也就是说我们在假定端点在圆周上均匀分布时,就不能考虑弦的中点在直径上均匀分布或弦的中点在圆内均匀分布所对应的事件.换句话讲,我们在假定端点在圆周上均匀分布时,只把端点在圆周上均匀分布所对应的元素看成为事件.现在再来理解σ -代数的概念:对同一个样本空间Ω ,?1 ={?, Ω}为它的一个σ 代数;设A为Ω 的一子集,则 ?2 ={?, A, A, Ω}也为Ω 的一个σ 代数;设B 为Ω 中不同于A的另一子集,则?3 = {?, A,B, A,B, AB, AB,BA,AB,Ω}也为Ω 的一个σ 代数;Ω 的所有子集所组成的集合同样能构成Ω 的一个σ 代数.当我们考虑?2 时,就只把元素?2 的元素? , A , A , Ω 当作事件,而B 或AB 就不在考虑范围之内.由此σ 代数的定义就较易理解了.2 广泛运用案例教学法案例与一般例题不同,它有产生问题的实际背景,并能够为学生所理解.案例教学法是将案例作为一种教学工具,把学生引导到实际问题中去,通过分析和讨论,提出解决问题的基本方法和途径的一种教学方法.我们可以从直观性、趣味性和易于理解的角度把概率论基础知识加以介绍.我们在讲条件概率一节时可以先介绍一个有趣的案例——“ 玛丽莲问题” :十多年前,美国的“ 玛利亚幸运抢答”电台公布了这样一道题:在三扇门的背后(比如说1 号、2号及3 号)藏了两只羊与一辆小汽车,如果你猜对了藏汽车的门,则汽车就是你的.现在先让你选择,比方说你选择了1 号门,然后主持人打开了剩余两扇门中的一个,让你看清楚这扇门背后是只羊,接着问你是否应该重新选择,以增大猜对汽车的概率?由于这个问题与当前电视上一些娱乐竞猜节目很相似,学生们就很积极地参与到这个问题的讨论中来.讨论的结果是这个问题的答案与主持人是否知道所有门背后的东西有关,这样就可以很自然的引出条件概率来.在这样热烈的气氛里学习新的概念,一方面使得学生的积极性高涨,另一方面让学生意识到所学的概率论知识与我们的日常生活是息息相关的,可以帮助我们解决很多实际的问题.因此在介绍概率论基础知识时,引进有关经典的案例会取得很好的效果.例如分赌本问题、库存与收益问题、隐私问题的调查、概率与密码问题、17 世纪中美洲巫术问题、调查敏感问题、血液检验问题、1992 年美国佛蒙特州州务卿竞选的概率决策问题,以及当前流行的福利彩票中奖问题,等等[4].概率论不仅可以为上述问题提供解决方法,还可以对一些随机现象做出理论上的解释,正因为这样,概率论就成为我们认识客观世界的有效工具.比如说我们知道某个特定的人要成为伟人,可能性是极小的.之所以如此,一个原因是由于某人的诞生是一系列随机事件的复合:父母、祖父母、外祖父母……的结合、异性的两个生殖细胞的相遇,而这两个细胞又必须含有某些产生天才的因素.另一个原因是婴儿出生以后,各种偶然遭遇在整体上必须有利于他的成功,他所处的时代、他所受的教育、他的各项活动、他所接触的人与事以及物,都须为他提供很好的机会.虽然如此,各时代仍然伟人辈出.一个人成功的概率虽然极小,但是几十亿人中总有佼佼者,这就是所谓的“ 必然寓于偶然转自之中” 的一种含义.如何用概率论的知识解释说明这个问题呢?设某试验中事件A出现的概率为ε ,0 <ε <1,不管ε 如何小,如果把这试验不断独立重复做任意多次,那么A 迟早会出现1次,从而也必然会出现任意多次.这是因为,第一次试验A不出现的概率为(1?ε )n ,前n 次A 都不出现的概率为1? (1?ε )n,当n 趋于无穷大时,此概率趋于1,这表示A迟早出现1 次的概率为1.出现A 以后,把下次试验当作第一次,重复上述推理,可见A 必然再出现,如此继续,可知A必然出现任意多次.因此,一个人成为伟人的概率固然非常小,但是千百万人中至少有一个伟人就几乎是必然的了[5].3 积极开展随机试验随机试验是指具有下面3 个特点的试验:(1)可以在相同的条件下重复进行;(2)每次试验的可能结果不止一个,并且能事先明确试验的所有可能结果;(3)进行一次试验之前不能确定哪一个结果会出现.在讲授随机试验的定义时,我们往往把上面3 个特点一一罗列以后,再举几个简单的例子说明一下就结束了,但是在看过一期国外的科普短片以后,我们很受启发.节目内容是想验证一下:当一面涂有黄油,一面什么都没有涂的面包从桌上掉下去的时候,到底会哪一面朝上?令我们没有想到的是,为了让试验结果更具说服力,实验人员专门制作了给面包涂黄油的机器,以及面包投掷机,然后才开始做试验.且不论这个问题的结论是什么,我们观察到的是他们为了保证随机试验是在相同的条件下重复进行的,相当严谨地进行了试验设计.我们把此科普短片引入到课堂教学中,结合实例进行分析,并提出随机试验的3 个特点,学生接受起来十分自然,整个教学过程也变得轻松愉快.因此,我们在教学中可以利用简单的工具进行实验操作,尽可能使理论知识直观化.比如全概率公式的应用演示、几何概率的图示、随机变量函数的分布、数学期望的统计意义、二维正态分布、高尔顿钉板实验等,把抽象理论以直观的形式给出,加深学生对理论的理解.但是我们不可能在有限的课堂时间内去实现每一个随机试验,因此为了有效地刺激学生的形象思维,我们采用了多媒体辅助理论课教学的手段,通过计算机图形显示、动画模拟、数值计算及文字说明等,建立一个图文并茂、声像结合、数形结合的生动直观的教学环境,从而拓宽学生的思路,有利于概率论基本理论的掌握.与此同时,让学生在接受理论知识的过程中还能够体会到现代化教学的魅力,达到了传统教学无法实现的教学效果[6].4 引导学生主动探索传统的教学方式往往是教师在课堂上满堂灌,方法单一,只重视学生知识的积累.教师是教学的主体,侧重于教的过程,而忽视了教学是教与学互动的过程.相比较而言,现代教学方法更侧重于挖掘学生的学习潜能,以最大限度地发挥及发展学生的聪明才智为追求目标.例如,在给出条件概率的定义以后,我们知道当P(A) > 0时,P(B | A)未必等于P(B).但是一旦P(B | A) =P(B),也就说明事件A的发生不影响事件B的发生.同样当P(B) > 0时,若P(A| B) = P(A),就称事件B的发生不影响事件A 的发生.因此若P(A) > 0 , P(B) > 0 ,且P(B | A) = P(B)与P(A| B) = P(A)两个等式都成立,就意味着这两个事件的发生与否彼此之间没有影响.我们可以让学生主动思考是否能够如下定义两个事件的独立性:定义1:设A,B 是两个随机事件,若P(A) > 0 ,P(B) > 0,我们有P(B | A) = P(B)且P(A| B) = P(A),则称事件A 与事件B 相互独立.接下来,我们可以继续引导学生仔细考察定义1 中的条件P(A) > 0 与P(B) > 0 是否为本质要求?事实上,如果P(A) > 0,P(B) > 0,我们可以得到:P(B | A) = P(B) ? P(AB) = P(A)P(B) ? P(A| B) = P(A).但是当P(A) = 0,P(B) = 0时会是什么情况呢?由事件间的关系及概率的性质,我们知道AB ? A, AB ? B,因此P(AB) = 0 = P(A)P(B),等式仍然成立.所以我们可以舍去定义1中的条件P(A) > 0,P(B) > 0,即如下定义事件的独立性:定义2 : 设A , B 为两随机事件, 如果等式P(AB) = P(A)P(B)成立,则称A,B为相互独立的事件,又称A,B 相互独立.很显然,定义2 比定义1 更加简洁.在这个定义的寻找过程中,我们不仅能够鼓励学生积极思考,而且可以很好地培养和锻炼学生提出问题、分析问题以及解决问题的能力,从而体会数学思想,感受数学的美.5 结 束 语通过实践我们发现,将数学史引入课堂既能让学生深入了解随机数学的形成与发展过程,又切实感受到随机数学的思想方法;把案例应用到教学当中以及在课堂上开展随机试验可以将概率论基础知识直观化,增加课程的趣味性,易于学生的理解与掌握;引导学生主动探索可以强化教与学的互动过程,激发学生用数学思想来解决概率论中遇到的问题.总之,在概率论的教学中,应当注重培养学生建立学习随机数学的思维方法,通过教学手段的多样化以及丰富的教学内容加深学生对客观随机现象的理解与认识.另外,要以人才培养为本,实现以教师为主导,学生为主体的主客体结合的教学思想,将培养学生实践能力、创新意识与创新能力的思想落到实处,以期达到学生受益最大化的目标,为学生将来从事经济、金融、管理、教育、心理、通信等学科的研究打下良好的基础.[参 考 文 献][1] C·R·劳.统计与真理[M].北京:科学出版社,2004.[2] 朱哲,宋乃庆.数学史融入数学课程[J].数学教育学报,2008,17(4):11–14.[3] 王梓坤.概率论基础及其应用[M].北京:北京师范大学出版社,2007.[4] 张奠宙.大千世界的随机现象[M].南宁:广西教育出版社,1999.[5] 王梓坤.随机过程与今日数学[M].北京:北京师范大学出版社,2006.[6] 邓华玲,傅丽芳,任永泰.概率论与数理统计实验课的探讨与实践[J].大学数学,2008,24(2):11–14.建立数学创造性意识的学习氛围论文论文关键词:创造性思维;培养;协同培养 论文摘要:本文论述了创造性思维研究的现状,简单梳理了创造性思维研究的几种观点,并鉴于实践中对于创造性思维研究的成果的应用,列举了五种较为流传的创造……剖析高中平面向量授课方式研究论文【摘要】本文通过对高中第五章平面向量的研究,从运算的角度,教学内容、要求、重难点,本章的特点三个方面进行了总结,得出了五个方面的教学体会。 【关键词】平面向量;数形结合;向量法;教学体会……培养学生数学时刻使用意识研究论文[摘要]培养数学应用意识,促进知识内化,达到发展学生智慧的目的,是当前小学数学教学中人们关注的一个热点问题。本文从培养学生数学应用意识的理论依据及探索实践这两个方面对如何发展学生智慧问题进行探讨。……高中关于概率论教学探究论文摘要:将数学史引入课堂、在教学中广泛应用案例、积极开展随机试验以及引导学生主动探索等,有助于改进概率论教学方法,解决教学实践问题,提高教学质量.教学手段的多样化以及丰富的教学内容可以加深学生对客观……
数学史是研究数学科学发生发展及其规律的科学,简单地说就是研究数学的历史。下文是我为大家整理的关于大学数学史论文的范文,欢迎大家阅读参考!
数学史的教育功能
摘要数学史作为数学学科中的一部分,它不仅揭示了数学知识发展的来源,也揭示了数学学科对于人们发展科学文化知识的巨大作用。数学史的教学已经成为了目前学校教育工作中的一部分,利用数学史的教学可以引导学生们提高对数学学科学习的兴趣,培养创新思维,从了解数学史的根源开始,主动发现数学学科中的奥秘。针对这一系列问题,本文从四大方面分析了数学史对于数学教育工作中的功能体现,从而引起数学教育工作者的高度重视。
关键词数学史教育功能创新思维功能体现
1 数学史的教育功能之一 ——提高学生们学习数学的兴趣
兴趣是最好的老师,有了兴趣学生才会对数学冰冷的美丽产生出火热的激情。然而,为了提高学生们学习数学的兴趣,不仅仅是鼓励和题海战术这么简单,我们应该采取引导与教育相结合的方式,青少年时期正是疑问多、想法多的阶段,我们应该抓住学生们的这一特点,从解除疑问的角度来引导学生们接受和爱好数学的学习。让学生们在了解数学史的基础上,深刻记忆数学定义、定理的模型与应用。
例如:数学老师在课堂上讲授无理数的概念时,若只是将无理数的概念硬性地传授给学生,学生们似乎已经记住了无理数的特征,也能够正确判断哪些数是无理数,哪些数不是无理数,然而,这只是课堂中的短暂记忆,无法给学生们留下深刻的印象,无法在学生们的脑子里留下长久的烙印。因此,我们可以从介绍无理数的历史发展入手,将生动的无理数来源的历史背景讲授给学生们,引起学生们学习无理数的兴趣,加深对这一知识点的记忆。
2 数学史的教育功能之二——培养学生们的数学应用意识
数学的主要功能是应用科学,数学是一种工具,是所有学科中最具前瞻性和科学性的自然科学,从数学知识的本身来看是十分枯燥乏味的,表面来看,学生们在课堂中所接受的是已经由大量科学家所发现和证明了的科学结晶,这些结果的产生是具有强大科学依据的,每一个结晶诞生的背后都有一个久远的历史故事,它不仅验证了科学的可靠性,同时也说明了世界奥秘的可知性。二十一世纪的青少年是与新时代接轨的一代,在学习的过程中只是了解学科的表面是不够的,我们要从数学史的教育抓起,深入探讨数学学科的伟大,从根本上培养学生们的数学应用意识,加大学习数学知识的深度与广度。
例如:我国古代名著 《孙子算经》上有这样一道题:今有鸡兔同笼,从上面看有三十五头,从下面看有九十四足,问笼子里鸡有几只?兔有几只?这道题对学生来说是十分有趣的,既让他们掌握了方程的基本思想,又让他们感觉到学习的新知识的价值所在;
又例如:在《九章算术》中记载了一道有趣的数学题:有一个边长为一丈的正方形水池,在池中央长着一根芦苇,芦苇露出水面1尺,若将芦苇拉到池边中点处,芦苇的顶端恰好到达水面。问水有多深?芦苇有多长?这是一道作为《探索勾股定理》的习题,通过练习,同学们可以在熟练应用勾股定理的同时,体会到勾股定理在实际问题中的应用。
再例如:公元三世纪我国数学家赵爽证明了勾股定理的弦图。老师在课堂上对于这种验证方法的介绍,可以通过数学知识重组再创造,分析当年数学家赵爽的探索过程,使其证明思路逐渐展现在如今的课堂中,帮助学生们理解与掌握勾股定理的内容与应用。
从以上例子中可以看出,数学史的诸多命题历史悠久,具有说服力和兴趣性,我们在利用数学史知识讲授数学课程的时候,既能够为学生们介绍大量的数学历史故事,让学生们深入了解数学中各种定理、模型的来源,加深对其的记忆,又能够扩大学生们的知识面,让学生们了解到数学(下转第189页)(上接第139页)学科的科学性和前瞻性,从认识历史、认识科学家、认识世界的角度学习科学文化知识是现如今加强学生们素质教育的关键。
3 数学史的教育功能之三——提高学生们的数学素养
对于任何一门学科的学习,都应该拥有这门学科的学习精神,数学是一门体现人类文明发展史的学科,它融汇了人类智慧的结晶,在历史悠久的中国,有着成千上万的科学家前仆后继,为数学学科的发展作出了卓越的贡献。数学史作为数学学科中的一部分,是如今提高学生们的素质、普及数学科学知识、增强个人科学素养的关键学科。老师应该在传授数学知识的同时,将数学的发展、科学家的成就、每一项成果的来之不易一并传授给学生们,让学生们认识到数学知识的可贵、数学知识的力量、数学知识的魅力。例如:在浙教版《义务教育课程标准实验教科书-数学》的六册书的阅读材料中,介绍了法国的笛卡尔、费马;中国的杨辉;德国的卢道夫等不少历史上的数学家及其重要成果。提高了学生们的学习兴趣,扩大了学生们的知识面,从实际案例中启发学生们学习科学文化知识的重要性。从而提高了学生们的数学素养。
4 数学史的教育功能之四——培养学生们对世界观的正确认知
从数学悠久的历史来看,中国从古至今涌现出了一批优秀的数学家,刘徽、祖冲之、祖咂、杨辉、秦九韶、李冶、朱世杰等,他们的数学成就流传至今,为中国的科学事业奠定了坚实的基础,为后代人对认识世界、改造世界的观念提供了强有力的科学依据。数学是一门自然科学,是上千万科学家智慧的结晶,是科学的真理体现,是对大千世界正确的认识,它是客观存在的科学,是唯物主义的认证。因此,作为数学教育工作者,有责任、有义务在传授知识的同时,培养学生们正确的世界观、人生观、价值观,相信科学,杜绝唯心主义,摆脱迷信思想,利用数学史的介绍勉励学生们对科学文化知识的正确认知,对世界观的正确理解。
总之,数学史在数学教学中的渗透,从提高学生们学习数学的兴趣,培养学生们的数学应用意识,提高学生们的数学素养,培养学生们对世界观的正确认知这四个方面来看是十分重要的。将数学的抽象运算方法融入到数学史的介绍当中,开阔学生们的思路,增强学生们科学知识结构的形成,是目前提高青少年素质教育的关键。我们要加大力度完善数学教学的模式,增加数学史教学的课程安排,有效实施文化教育与素质教育的适当结合,从而提高数学教学的整体质量。
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数学史在大学数学教学中的意义与价值
摘 要: 如今,越来越多的教育工作者对数学史教育在数学教学中的多方面作用给予了充分认可。本文结合大学数学教学的特点,着重探讨了数学史在大学数学教学中的意义与价值。
关键词: 数学史 高等数学 教学改革
1.数学史
数学史是研究数学概念、数学方法和数学思想的起源与发展,以及其与社会政治、经济和一般文化的联系的一门科学,蕴涵了丰富的数学思想的历史。它不仅追溯数学内容、思想和方法的演变、发展过程,而且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。数学的发展绝不是一帆风顺的,数学的发展在不同的历史阶段,受到政治、宗教等各种社会因素的干扰。历史上无理量的发现,微积分和非欧几何的创立,乃至费马大定理的证明,等等,无一不是数学家们经历了曲折艰难最终探索出来的。因此,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。
2.数学史在大学数学教学中的意义与价值
我国的数学教学一直注重形式化的演绎数学思维的训练,而忽视了培养学生对数学作为一门科学的思想体系、文化内涵和美学价值的认识。但由于受传统教学课时和内容上的安排的影响,大学数学的教学往往存在课时少,内容多的矛盾。广大教师为了完成教学任务,达到“会考试”的效果,往往在课堂上只注重数学知识的传授,而忽视了数学的思想性和趣味性。目前数学史的教育价值也早已被一些学者所认识。2005年在中国召开了“第一届数学史与数学教育会议”,由此看出,充分发掘数学史在数学教学中的作用越来越受到重视。要发展数学史教育首先要提高人们对数学史教育重要性的认识,虽然目前学术界对数学史教育在数学教学的功效引起一定的重视,但这并不够。数学并不是一些枯燥定理的堆砌,而是人类文明、人类文化高度发展的结晶。
数学家庞加莱说:“若欲预见数学的将来,正确的方法是研究它的历史和现状。”数学史是人类文明给后人留下的路标,具有独特的教育功能。数学史的学习在大学数学教学中的意义与价值主要体现在以下几个方面。
(1)数学史是数学文化的最佳载体
传统的数学教学一般只涉及数学的两个层面:数学的概念、命题,数学的思想和方法。现如今,数学作为一种文化现象,早已是常识,那么,我们就应该用较为宽泛的眼光来看数学或数学文化。数学作为人类创造的文化之一,它并不是超文化的。数学课程应适当反映数学的历史、应用和发展趋势。数学文化除了数学知识本身,还包括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,等等。数学史正是数学文化教育的最佳载体。
(2)数学史是激发兴趣的有效途径
几乎所有学科都强调激发学生学习兴趣的重要性,而数学学科尤为突出,在著名数学家成才规律的探索中,中外学者不约而同地将“对数学浓厚的兴趣”列为第一位要素。在教学过程中,要善于激发学生对数学学科的兴趣,正如爱因斯坦所言:“兴趣是最好的老师。”大学阶段的学生无论是逻辑思维能力还是自控能力都已经基本发展成熟,且大学阶段的数学知识内容已经非常注重体系的严密性和完整性,学习方式也从中学时期的“要我学”变成“我要学”,学习兴趣显得尤为重要。
纵观数学发展史,许多数学名家并非一开始就是从事数学研究的,很多人是因偶然的机会而对数学产生了兴趣,才走上了专业化发展道路。解析几何的创始人笛卡尔,从小游手好闲,偶遇一次街头数学问题悬赏解答,强烈的兴趣使他对数学入了迷,那年他已经近二十岁了。
数学史上的许多经典问题,仍然吸引了一代又一代数学学习者投入其中,如欧拉研究过的七桥问题,我国的七巧板游戏等,都是激发学生学习兴趣的良好素材,在教学中要有意识地发掘其教育价值。
(3)数学史是理解数学的必由之路
数学课程通常给出的是一个系统的逻辑论述,好像从这一结论到那一个定理是很自然的事情,其实历史的发展并非一帆风顺,通过数学史的学习可以使同学们认识到,一个学科的发展是从点滴积累开始的,有的甚至需要几百年时间。比如我们熟悉的四色原理从产生到最终解决花了三百多年,在解决问题过程中,衍生出了众多应用数学的分支,从不同侧面影响着社会生活。
从数学史看,数学成果的流传主要是数学思想方法的流传,所以我们在学习知识的过程中,只有了解数学研究的历史背景,分析前人的方法,才能透过现象看本质,得到有益的启示,激发出思想的火花,并真正学会“像数学家那样思考”。
(4)数学史是思想教育的良好素材
数学史在课本中的反映是经过提炼的,自然淡化了发展中艰苦漫长的历程。通过数学史的学习,同学们会获得学习的勇气,不会因为学习中的挫折而沮丧。中外数学家刻苦钻研,严谨创新和为了科学事业而勇于献身的例子比比皆是,在解决数学史上的三大危机时,许多数学家甚至为此付出了生命,这些都是极好的思想教育的材料。
欧拉终身为数学奋斗,所有的领域都留下欧拉研究的痕迹,长期的劳累使他双目失明,在此以后的17年,仍忘我地献身于数学研究。牛顿出身于农民家庭,1661年考入剑桥大学。1665年,伦敦地区流行鼠疫,剑桥大学暂时关闭。牛顿回到了家乡,在乡村幽居了两年,终日思考各种问题、探索大自然的奥秘。他平生的三大发明――微积分、万有引力、光谱分析都萌发于此。后来牛顿在追忆这段峥嵘的青春岁月时,深有感触地说:“我的成功当归功于精力的探索。”“没有大胆的猜想就做不出伟大的发现。”学生听了数学家的事迹,必然会备受鼓舞,从而认识到只有经过自己奋斗,才能取得成就。通过这些数学史实和事例能够帮助学生树立超越世界数学先进水平的胆识,培养学生的科学态度和优良品质。
3.结语
数学史是人类的认识史、发明史和创造史,其中蕴涵着可供后人借鉴的巨大思想财富,广大教育工作者已经认识到它的重要作用。数学史可以将逻辑推理还原为合情推理,将逻辑演绎追溯到归纳演绎,通过挖掘历史上数学家解决问题的真谛学生不仅可以学到具体的现成的数学知识,而且可以学到“科学的方法”,更深刻地领略数学文化。在大学数学教学中融入数学史对强化课堂效果是一种很行之有效的做法,会起到良好的作用。最后引用19世纪英国数学家格莱舍的一句话作为结语:“任何企图将一种科目和它的历史割裂开来,我确信,没有哪一种科目比数学的损失更大。”
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对中学数学教学的几点思考 进入新世纪以后,我们面临的问题很多,其中最关键的就是怎样使产业升级,在这方面起重要作用是人才。究竟需要什么样的人才呢,专家们指出需要以下四种素质的人才:第一,有新观念;第二,能够不断从事技术创新;第三,善于经营和开拓市场;第四、有团队精神。为此数学教学中应加强学生这四个方面能力的培养。 一、在数学教学中培养学生的新观念、新思想 新观念中不仅包含对事物的新认识、新思想,而且包含一个不断学习的过程。为此作为新人才就必须学会学习,只有不断地学习,获取新知识更新观念,形成新认识。在数学史上,法国大数学家笛卡尔在学生时代喜欢博览群书,认识到代数与几何割裂的弊病,他用代数方法研究几何的作图问题,指出了作图问题与求方程组的解之间的关系,通过具体问题,提出了坐标法,把几何曲线表示成代数方程,断言曲线方程的次数与坐标轴的选择无关,用方程的次数对曲线加以分类,认识到了曲线的交点与方程组的解之间的关系。主张把代数与几何相结合,把量化方法用于几何研究的新观点,从而创立解析几何学。作为数学教师在教学中不仅要教学生学会,更应教学生会学。在不等式证明的教学中,我重点教学生遇到问题怎么分析,灵活运用比较、分析、综合三种基本证法,同时引导学生用三角、复数、几何等新方法研究证明不等式。 例 已知 a>=0,b>=0, 且 a+b=1, 求证 (a+2) (a+2) +(b+2) (b+2)>=25/2 证明这个不等式方法较多,除基本证法外,可利用二次函数的求最值、三角代换、构造直角三角形等途径证明。若将 a+b=1(a>=0,b>=0) 作为平面直角坐标系内的线段,也能用解析几何知识求证。证法如下:在平面直角坐标系内取直线段 x+y=1,(0=<x>=1), (a+2) (a+2) +(b+2) (b+2)看作点(-2,-2)与线段x+y=1上的点(a,b)之间的距离的平方。由于点到一直线的距离是这点与该直线上任意一点之间的距离的最小值。而 d*d=( -2-2-1|)/2=25/2, 所以(a+2) (a+2) +(b+2) (b+2)>=25/2。“授之以鱼,不如授之以渔”,方法的掌握,思想的形成,才能使学生受益终生。 二、在数学教学中培养学生的创新能力 创新能力在数学教学中主要表现对已解决问题寻求新的解法。“学起于思,思源于疑”,学生探索知识的思维过程总是从问题开始,又在解决问题中得到发展和创新。教学过程中学生在教师创设的情境下,自己动手操作、动脑思考、动口表达,探索未知领域,寻找客观真理,成为发现者,要让学生自始至终地参与这一探索过程,发展学生创新能力。如在球的体积教学中,我利用课余时间将学生分为三组,要求第一组每人做半径为10厘米的半球;第二组每人做半径为10厘米高10厘米圆锥;第三组每人做半径为10厘米高10厘米圆柱。每组出一人又组成许多小组,各小组分别将圆锥放入圆柱中,然后用半球装满土倒入圆柱中,学生们发现它们之间的关系,半球的体积等于圆柱与圆锥体积之差。球的体积公式的推导过程,集公理化思想、转化思想、等积类比思想及割补转换方法之大成,就是这些思想方法灵活运用的完美范例。教学中再次通过展现体积问题解决的思路分析,形成系统的条理的体积公式的推导线索,把这些思想方法明确地呈现在学生的眼前。学生才能从中领悟到当初数学家的创造思维进程,激发学生的创造思维和创新能力。 三、在数学教学中培养学生经营和开拓市场的能力 一切数学知识都来源于现实生活中,同时,现实生活中许多问题都需要用数学知识、数学思想方法去思考解决。比如,洗衣机按什么程序运行有利节约用水;渔场主怎样经营既能获得最高产量,又能实现可持续发展;一件好的产品设计怎样营销方案才能快速得到市场认可,产生良好的经济效益。为此数学教学中应有意识地培养学生经营和开拓市场的能力。善于经营和开拓市场的能力在数学教学中主要体现为对一个数学问题或实际问题如何设计出最佳的解决方案或模型。如证明组合恒等式Cnm=Cnm-1+Cn-1m-1,一般分析是利用组合数的性质,通过一些适当的计算或化简来完成。但是可以让学生思考能否利用组合数的意义来证明。即构造一个组合模型,原式左端为m个元素中取n个的组合数。原式右端可看成是同一问题的另一种算法:把满足条件的组合分为两类,一类为不取某个元素a1,有Cnm-1种取法;一类为必取a1有Cn-1m-1种取法。由加法原理及解的唯一性,可知原式成立。又如,经营和开拓市场时,我们常常需要对市场进行一些基本的数字统计,通过建立数学模型进行分析研究来驾驭和把握市场的实例也不少。这类问题的讲解不仅能提高学生的智力和应用数学知识解决实际问题的能力,而且对提高学生的善于经营和开拓市场的能力大有益处。 四、 在数学教学中培养学生团队精神 团队精神就是一种相互协作、相互配合的工作精神。数学教师在教学中多设计一些学生互相配合能解决的问题,增进学生协作意识,培养他们的团队精神。如我又在讲授球的体积公式时,课前我让20名学生用厚厘米的纸板依次做半径为10、、9 …… 厘米圆柱,列出各圆柱的体积计算公式并算出结果。又让40名学生用厚厘米的纸板依次做半径为10、、 …… 、厘米圆柱,列出各圆柱的体积计算公式并算出结果。课堂上我先把球的体积公式写在黑板上,然后让学生用两根细铁丝分别将两组圆柱按大到小通过中心轴依次串连得到两个近似半球的几何体。让大家比较它们的体积与半径为10厘米的半球体积,发现第二组比第一组的体积接近于半球的体积,如果纸板厚度变小得到的几何体体积愈接近于半球的体积,帮助学生发现了球的体积公式另一证法。同时不仅向学生讲教学过程中的实验材料为什么让大家各自准备,而且有意识地让学生损坏串连到一起的几何体和各自的小圆柱。通过这些使学生认识到只有齐心协力才能达到成功的彼岸。数学教学具有不仅使学生学知,学做;而且使学生学共同生活,学共同发展的目标任务。参考资料:
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