科学史融入初中数学课堂的思考

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  将科学史融入数学课堂教学中可以活跃学习氛围,激发学生学习的兴趣,可以拓宽学生的视野,进行爱国主义教育,对于增强民族自信心,提高学生素质,激励学生奋发向上,形成爱科学、学科学的良好风气有着重要作用。荷兰数学教育家弗莱登塔尔在谈及科学史的教育价值时,认为“年轻的学习者重蹈人类的学习过程,尽管方式改变”,所以教学应该通过科学史的融入,将“冰冷的美丽转化为火热的发现”。下面就如何将科学史融入课堂教学谈谈我的做法与体会。
  一、“见缝插针”,自然融入
  科学史的引入不必完全遵循发明者的历史足迹,进行简单的移植和嫁接,而是要挖掘相关历史文献,创造性地制作适用于教学、自然、可信的“历史外套”,使学生在经历概念的历史演进的过程中,明了概念的效用与需要,从而获得牢固的印象和透彻的认识。
  “圆”是一个古老的课题,人类的生活与生产活动和它密切相关。有关圆的知识在战国时期的《墨经》、《考工记》等书中都有记载,授课中将有关史料穿插进去,作为课本知识的补充和延伸。例如讲解圆的定义与性质时,我向学生介绍,约在公元前二千五百年左右,我国已有了圆的概念,考古说明我国夏代奴隶社会以前的原始部落时期就有圆形的建筑。至于圆的定义和性质在《墨经》中已有记载,其中,“圆,一中同长也”,即圆周上各点到中心的长度均相等;此外,还进一步说明“圆,规写交也”,即圆是用圆规画出来的终点与始点相交的线。这与欧几里得的定义相似,而《墨经》成书于公元前4~3世纪,是在欧几里德诞生时间问世的。
  二、合理选择,针对教学
  圆周率π是数学中的一个重要常数,是圆的周长与其直径之比。为了回答这个比值等于多少,一代代中外数学家锲而不舍,不断探索,付出了艰辛的劳动,其中我国的数学家作出过卓越贡献。该章的“读一读:关于圆周率π”对此作了简单的介绍,并提到祖冲之取得了“当时世界上最先进的成就”。为了使同学们认识科学的艰辛以及人类锲而不舍的探索精神,我进一步介紹:同学们都知道π是无理数,可是在18世纪以前,“π是有理数还是无理数?”一直是许多数学家研究的课题之一。直到1767年兰伯脱才证明了π是无理数,圆满地回答了这个问题。然而人类对于π值的进一步计算并没有终止,例如1610年德国人路多夫根据古典方法,用262边形,计算π到小数点后第35位。他把自己一生的大部分时间花在这项工作上。后人为了纪念他,就把这个数刻在他的墓碑上,至今圆周率被德国人称为“路多夫数”。1873年英国的向克斯计算π到707位小数。1944年英国曼彻斯特大学的弗格森分析了向克斯计算的结果后,产生了怀疑并决定重算一次。他从1944年5月到1945年5月用了一整年的时间来做此项工作,结果发现向克斯的707位小数只有前面527位是正确的。后来有了电子计算机,有人已经算到第十亿位。根据这一段教材的特点,适当选配科学史料,采用读后小结的方式,不仅可以使学生加深对课文的理解,而且人类对圆周率认识不断深入的过程也使学生受到感染,兴趣盎然,这对培养学生献身科学的探索精神有着积极的意义。
  三、采取形式,增强效果
  把科学史融入日常教学,进行思想教育,教师不仅要吃透教材的知识内容,还要努力挖掘教材的思想性,并采取多种形式,形象生动地进行教学。初三几何教材第七章第3节的例题四,是计算赵州桥桥拱的半径。上课前我请美术教师画好赵州桥的彩色图画,上课时我指着画面向同学们介绍道:“这是河北省赵县的赵州桥,又名安济桥,建于一千三百多年前的隋代大业年间(公元605~618年),是一座世界闻名的石拱桥。整个桥身是圆弧的一段,长50多米,宽9米多。这么长的桥,全部用石头砌成,没有桥墩,只有一个拱形的大桥洞,横跨在37米宽的河面上。这样巨型的跨度,在当时是首屈一指。而更显示其先进技术的,是大拱圈上的两肩各有两个拱形的小桥洞,既减轻了桥身的重量,节省了石料,还增加了洪水季节桥下的过水面积,四个小孔可以辅助渲泄洪水,减轻了洪水对桥身的冲击力,不但坚固而且美观。这种设计是建桥史上的一个创举,创造了敞肩拱的新式桥型,使拱桥的建造技术达到了一个新水平。比欧州19世纪建造的同类拱桥早一千二百多年。赵州桥经历了洪水、地震等自然界的袭击和一千多年使用的考验,依然巍然挺立,雄姿焕发,是我国宝贵的历史遗产。它表现了中国劳动人民的智慧和才干,是综合运用包括数学在内的多种科学知识的典范。下面我们就来算一算桥拱的半径……”这样引导,同学们情绪高涨,课堂气氛活跃。
  当然,我们应该认识到数学知识的学习与科学史教学之间的辩证关系,必须把握好科学史融入课堂教学的“度”,毕竟数学知识的学习是课堂教学的主阵地。科学史的融入如果能够达到“随风潜入夜,润物细无声”般潜移默化的效果,应是最佳境界。
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