淺談數學美育在中學數學教學中的作用

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摘要當前,很多學生對數學有一些誤解,他們認為數學是一門令人乏味的學科,其主要原因是他們還沒有領會到數學中的美。其實,可以說自然界中的一切都包含著數學美,如果中學數學教學不能使學生了解並感受到數學美,是教學中的一個缺陷,因而我們要重視數學美在中學數學教學中的重要作用。

淺談數學美育在中學數學教學中的作用

關鍵詞:數學、美育、中學、教學、作用。

作為人類文明和智慧的結晶——數學無處不美。英國人的學界老大羅素曾講道:“數學,如果公正地看,包含的不僅是真理,也是無上的美——一種冷峭而嚴峻的美,恰像一尊雕刻一樣。”我國著名數學家徐利治曾這樣闡述數學美,作為科學原理的數學,具有一般語言文學與藝術所共有的特點。數學在其內容結構和方法上也具有自身的某種美,即數學美。它主要包括簡單美、對稱美、和諧美、靜態美、動態美、結構美、形式美、符號美、機智美等等。這些美遍佈在生活中的各個方面,對人類社會的發展進步起著舉足輕重的作用。他還認為:“數學教學的目的之一是使學生獲得對數學的審美能力。即能增進學生對數學美的主觀感受能力。”因此,數學美育在中學數學教學中佔有很重要的作用。具體表現在以下幾個方面:

一、數學美育能培養學生對數學這門學科的學習興趣。

愛因斯坦說過:“興趣是最好的老師。” ,因而只要學生對數學產生了興趣,那他對數學問題會更加勤于思考,樂於鑽研。例如,高中數學教材就介紹了楊輝三角。在老師的引導下,讓學生感受到其對稱美、簡潔美、統一美。使他們看到小小的一個三角形竟蘊藏著如此多的數學知識。三角形是中學數學中的基本圖形之一,它包含著許多的內在規律,比如任意三角形三條中線,三條高,三條中垂線,三條內角平分線都交於一點,三條中位線都平行於底邊,且等於底邊的一半,等等這些,難道你能說這些不是一種美嗎?著名的尤拉公式eiθ=csθ+isinθ是人們公認的優美公式。原因是指數函式和三角函式在實數域中幾乎沒有什麼聯絡,而在複數域中卻發現了他們可以相互轉化,並被一個非常簡單的關係式聯絡在一起。特別是當θ=π時,尤拉公式便寫成了eiπ+1=0,就這個等式將數中最富有特色的五個數0,1,i , e , π ,絕妙地聯絡在一起。我想,無論哪個學生都會為上述一些例子中的數學美感到驚歎,感到欣喜。只要老師在教學活動中充分挖掘出一些數字、公式、定理、定律等所蘊涵的數學美,學生一定會在享受美的同時,愛上數學,只要學生對數學有了興趣,他們自然就能主動地而不是被動地去學好數學。

二、數學美育有利於培養學生的發散思維能力。

發散思維主要以數形之間的直觀想象,探索過程中的合情推理,從有限到無限的形式模擬,數學結構之間的關係猜測等思維形式為代表。在很多情況下,我們可以從不同的角度去看待一個代數式。特別是數學中數與形的完美統一——數形結合在中學數學教學活動中對於培養學生的數學美感,培養學生的發散思維能力,拓寬學生的知識視野,讓學生跳出傳統的思維模式,發揮自己思維上的主觀能動性都是很有作用的。例如,要求函式 (x∈R)的最小值。習慣的思維,這是一個求函式最值的問題,經過一系列的平方變形後再來求,這樣還要考慮變數範圍是否擴大,而且,變形過程中運算量還比較大。但是,換一種思維方法,發現函式解析式中的兩個根式都和平面上兩點間的距離公式相似,於是,我們就從幾何的角度來看待這個問題:到x軸上找一點(x,0),求它到兩定點(3,7) , (-2,9)的距離之和的最小值。這樣一個看似很複雜的問題就能用很簡單的幾何圖形反映出來。在這個問題的基礎上還可以進一步進行發散思維。例如:x,滿足x2+2=1,求函式f(x)=(x-2)2+(-3)2+1的最小值。由x2+2=1可知,點(x,)在單位圓上,從函式表示式看,(x-2)2+(-3)2表示點(x,)到點(2,3)的距離的平方。因而,問題又轉化為到單位圓上找一點,使它到點(2,3)的距離的平方最小,求最小值。這個問題還可以進一步發散。再例如,已知三稜錐S—ABC的三條側稜SA、SB、SC兩兩垂直,底面上一點P到三個側面的距離分別為2、3、7求P到S的距離。初看此題學生不知如何下手,但只要老師給予一些提示:讓我們先在平面幾何考察相類似的問題,首先上述三稜錐在平面幾何相當什麼圖形?(直角三角形)這樣上面的問題在平面幾何相當於什麼問題?(已知直角三角形SAB,SA^SB,斜邊上一點P到兩直角邊的距離分別為a、b求P到S距離。)你能解平面幾何中的這個問題嗎?上述解法可以借鑑到立體幾何從而得出原題的解法嗎?從而使學生通過類比得出了本題的解法。這樣,就引導學生從不同的側面去看待一個數學問題,從而提高了學生分析問題,解決問題的能力。

 三、數學美育從某種程度上說,可以培養一個人完善的人格品質,幫助他形成良好的世界觀、人生觀、價值觀。

數學教育家辛欽說過,“根據我的多年經驗,鑽研數學科學會在青年人身上循序漸進地培養出道德色彩明顯,並進而能夠成為其主要品德因素的特點”。

1、數學教人誠實和正直。只要一個命題沒有被證明,它就暫時不能納入到真理寶庫中去,人們就有理由去懷疑,而不管提出命題的人的資歷和聲望。倘若命題得到證明,那麼它的真理性便得到認同,並被普遍採納和執行,也不存在人微言輕的現象。據說英國律師至今要在大學裡學習許多數學知識,這不是因為律師工作與數學有多少直接聯絡,而是出於這樣一種考慮,那就是經過嚴格的數學訓練,能夠使之養成一種獨立思考而又客觀公正的品格;

2、受過良好數學教育的人,在數學的學習和訓練中所形成的品質,會對其工作產生積極影響。數學的精確、嚴格,使他們在工作中減少含糊籠統、不求甚解。數學的抽象分析,使他們善於透過現象洞察事物的本質。數學中精闢的論證、精練的表述,使他們的談話和行文簡明扼要。我們不應把數學教育單純地理解成知識的傳授和技能的訓練。數學教育需要培養人的素質。學生進入社會後,也許很少直接用到數學中的某個定理和公式,但數學的思想方法、數學中體現出的精神,卻是長期起作用的。作為數學教育工作者應該在數學教育中提高人的'素質。

 四、數學美育能培養出數學家,還能培養出藝術家、哲學家等其它各個學科領域的人才。

近來的研究表明:畢加索與愛因斯坦同源。初聽起來似乎是不可思議,一個是畫家,一個是科學家,他們怎麼可能同源呢? 1905年,愛因斯坦發表了狹義相對論,1916年,他又發表了廣義相對論,而在1907年,畢加索完成了油畫《亞威農的少女》正式宣告了“立體主義”的誕生。原來,早在1902年他們兩人所在的小組同時讀過法國數學家亨利·龐加萊所著的《科學與猜想》一書,並深受其影響。這本書意旨在闡述幾何語言與物理運動之間的關係。它啟發了愛因斯坦對四維空間的研究,同時,也為畢加索把時間作為第四維引進圖畫,在單幅畫中描繪整個運動過程。事實上,數學家克萊因說過:“數學是人類最高超的智力成就,也是人類心靈最獨特的創作。音樂能激發或撫慰情懷,繪畫使人賞心悅目,詩歌能動人心絃,哲學人獲得智慧,科學可改善物質生活,但數學能給予以上的一切。”中學教學目的正是為社會,為國家多培養各方面的人才,由此可見,數學美育在中學數學教學中地位是相當重要的。數學美,它反映在教學藝術上,主要包括結構美——數學教學內容的組織應該有嚴謹的、合理的結構;形式美——教學的形式有數學實驗、數學模型、數學CAI等等;機智美——數學課的教學活動中,經常會遇到意想不到的提問或其它情況。教師的隨機應變,因勢利導,巧妙地化解矛盾。數學美育的作用還有很多,就需要數學教師通過講解、剖析、圖形、影象、幻燈片、多媒體等,使數學的內容活起來,動起來,從而賦予數學內容以美的生命,美的內涵,使學生從對數學顯性美的認識提高到對數學隱性美的認識;從感性認識提高到理性認識,進而形成數學美感,達到數學審美的最高境界——應用數學美和創造數學美。

參考文獻:

1、胡炯濤.數學教學論.廣西教育出版社.1994年版

2、戴汝潛.中學數學教學藝術.山東教育出版社.1991.1