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關鍵詞:現(xiàn)代教育技術;教學內容;教學方式;改革
現(xiàn)代教育技術,運用現(xiàn)代教育理論和現(xiàn)代信息技術,通過對教與學過程和教育學資源的設計、開發(fā)、利用、管理和評價,以實現(xiàn)教學最優(yōu)化為目的,是當前教育教學改革的制高點和突破口。學校發(fā)展現(xiàn)代教育技術的基本任務之一,就是開發(fā)教育軟件,建設現(xiàn)代教材體系,在傳統(tǒng)的文字教材、音像教材基礎上,研制以多媒體計算機為工具的教學課件,使之構成相互交叉的立體化教材格局。
多媒體教材,以其豐富、多樣的信息承載形式,提供圖文聲像多重感官綜合刺激,突破了單一教學媒體的局限;以靈活、方便的交互特點,提供界面友好、形象直觀的交互式學習環(huán)境,對學生認知結構的形成與發(fā)展非常有利,因而被越來越多地應用于教學當中。
在高等院校化學課程改革中,一個具有普遍性的難題就是如何更新教學內容和手段,克服高速發(fā)展的科學技術與陳舊落伍的教學內容之間的矛盾。例如,化學課程的開設是實施學生全面素質培養(yǎng)的重要組成部分,但是在傳統(tǒng)的《教學基本要求》和相關教材中,對“現(xiàn)代化學分析技術”這一集中反映當代化學學科研究方法的前沿技術卻沒有涉及。增加這部分內容,是培養(yǎng)高素質學生的需要,特別對于即將從事研究和改造物質世界的工科學生,更具有現(xiàn)實意義。
受實驗儀器價格昂貴和教學時數(shù)限制等因素的制約,目前我國大多數(shù)工科院校尚未全面配備大型的現(xiàn)代化學分析實驗儀器。某些院校即使已經(jīng)配備,也很難為大面積的本科生教學服務。有些院校曾嘗試過以課堂理論教學方式講授這些內容,然而,單一的教學手法,不僅講課難度大,消耗學時多,而且空對空的講解,收效甚微。根據(jù)這種情況,我們研制了《現(xiàn)代化學分析技術》多媒體教材,滿足了課程改革的急需,發(fā)揮了教育技術在當代教育中的制高點作用和突破口作用。
1重視發(fā)展性教學,把傳授知識、發(fā)展智能與素質培養(yǎng)統(tǒng)一起來
《現(xiàn)代化學分析技術》多媒體教材依托的是“基、寬、新、用”的原則。“基”,即“面向基礎化學教學”,做到難點分散,通俗易懂,提高學生整體的現(xiàn)代化學素質。“寬”,即“適應面寬”,增加近、現(xiàn)代科學基礎知識和理論方法的介紹以適應較大范圍的教學需要。“新”,即內容的取舍和制作手段具有“新穎性”,教材中出現(xiàn)的均為當前國內外較為先進的儀器設備和分析測試技術,在研制過程中充分運用多媒體視聽結合、圖文并茂的特點,增強了藝術效果。“用”,即“學以致用”,適當拓展應用范圍、增加學科前沿動態(tài)以及重要學術成果的介紹,使學生全面了解“現(xiàn)代化學分析技術”在科學技術各方面的應用價值,激發(fā)學生的超前意識與創(chuàng)新精神。教材所具有的良好操作性和靈活性,體現(xiàn)了“面向21世紀教學”和高質量課件的要求。
《現(xiàn)代化學分析技術》多媒體教材除了包含專業(yè)知識,還融入了現(xiàn)代信息技術、新的教育思想、教育觀念和學習方法。同時,它又是一件精心打造的藝術品(被譽為精品教材),具有很高的審美價值。對這些內容的全面接受,有利于開發(fā)智力,培養(yǎng)能力,發(fā)展創(chuàng)造思維,提高整體素質。
2充分發(fā)揮學習主體的作用,激發(fā)學習興趣,建造學習者可參與的環(huán)境
在建構主義學習理論指導下的教學模式,強調以學生為中心,在整個教學過程中教師作為學習的組織者、指導者、幫助者和促進者,為學習過程創(chuàng)建必要的學習情景,使學生在相互協(xié)作中充分發(fā)揮自己的主動性、積極性和創(chuàng)造性,主動參與到學習過程中,實現(xiàn)意義學習。顯然,在這種模式下,學生是認知的主體,學習強調的不再是對知識的記憶,而是注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造能力,以及獲取信息、分析信息、處理信息和利用信息的能力。教育技術,為創(chuàng)建這種以“學”為中心的教學模式提供了很好的技術支持。
《現(xiàn)代化學分析技術》多媒體教材采用了大量的三維動畫形象地表現(xiàn)儀器的不可見結構、原子分子的微觀結構、檢測過程和工作原理的微觀再現(xiàn)等;巧妙地利用視聽教材制作手法,通過視頻技術展示各種現(xiàn)代化大型分析儀器與實際操作;聲畫完美結合,達到烘托氣氛,提高藝術效果的目的;采用交互式多媒體編程技術完成了課件的組織與跳轉(操控),提供了連續(xù)播放和可控播放兩種功能,在可控播放中又增設了段落或知識點檢索以及快進、快退、暫停、前后翻頁等功能,使學生根據(jù)自己的知識背景和具體時間調整學習進度,符合學生個性化自主學習的要求;虛擬實驗情景的創(chuàng)設,向學習者提供了個別化的、高度合作式的教學環(huán)境,極大地調動了學生的參與意識,發(fā)揮了學生的主觀能動性,引導學生積極主動地完成學習過程;解說詞與背景音樂可隨使用者的需要靈活啟閉,具有較強的可操作性和靈活性。
3注重對學生認知方法的培養(yǎng),引導學生通過發(fā)現(xiàn)、探究和意義建構的途徑獲取知識
人的認識過程是一個感性認識到理性認識的過程。通過感覺器官直接感受到事物的表面現(xiàn)象和外部聯(lián)系,然后借助抽象思維,把握到事物的本質和規(guī)律。在《現(xiàn)代化學分析技術》多媒體教材中,根據(jù)課程內容,充分利用聲、畫、視頻等手段創(chuàng)設情景,化不可見為可見;化靜態(tài)為動態(tài);化抽象為形象;化繁瑣為簡潔,融知識性、趣味性、靈活性于一體,生動、直觀地表現(xiàn)教學內容,突出教學重點。這種教學方式,體現(xiàn)了現(xiàn)代媒體的先進性,符合學生的認知規(guī)律,有利于學生的思維發(fā)展。
教材的創(chuàng)作從一開始便抓住主要線索,圍繞教學主題,從學生學習的角度出發(fā),安排結構和知識點的展示,創(chuàng)設出具有啟發(fā)性的問題情景,激發(fā)學生求知求真的欲望和要求,并適時以問題形式引導學生,使之思維認定活動始終向有利于知識意義建構的方向發(fā)展。這樣,盡管各部分融入的教學內容(知識點)多,特技效果多,但畫面的切換、解說詞的轉折與過渡都極為自然,達到了提出具體問題,講解基礎理論,剖析基本原理,觀看實例演示,學會結果解析,明確應用范圍等教學目的,使整體教材保持了協(xié)調、美觀、連貫和流暢。
教材的素材部分,若連續(xù)播放,僅需3600秒,是使用傳統(tǒng)教學手段學時數(shù)的1/10,達到了增大教學信息量、豐富授課內容、提高教學效率的目的。短短的時間內學生不僅學到了豐富的高新科學技術知識,而且通過逼真的儀器操作過程演示,開闊了視野,提高了學習興趣,激發(fā)了積極進取和攀登科學技術高峰的激情。
關鍵詞:中職數(shù)學;數(shù)學文化;教學
中圖分類號:G718 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2014)07-205-01
在中職學校的數(shù)學教學中,數(shù)學從對學生的思維訓練轉為專業(yè)課服務的工具課,反映了對數(shù)學教育功能的認識更加全面、更加理性與成熟。數(shù)學與專業(yè)課結合緊密,滲透數(shù)學文化的機會更多,可能性更大,數(shù)學文化的教育對于亟待提高學生的素質起到了不可否認的作用。利用好數(shù)學文化的教育功能來激發(fā)學生的學習興趣,是一個值得思考的問題。
一、利用數(shù)學史料揭示,激發(fā)學生學習興趣
數(shù)學對中職生來說是枯燥、乏味的。他們認為數(shù)學難以給我們帶來了什么?學習數(shù)學有什么用?這些問題大都不被學生所了解,而從數(shù)學史中可以找到這些問題的答案。教師要通過相關的數(shù)學內容來揭示數(shù)學知識產(chǎn)生和發(fā)展過程、數(shù)學方法的形成與運用過程、數(shù)學發(fā)展的重大事件,讓學生體會人們認識數(shù)學的曲折過程。例如:在教學“函數(shù)”時,就對照初中函數(shù)的定義討論。為什么在高中還要學習函數(shù),函數(shù)概念為什么用集合來定義?在這里可以插入康托創(chuàng)立的集合論的歷史知識,并從中找出答案。學生了解了函數(shù)概念的演進過程,也就理解了函數(shù)概念的本質――數(shù)集間的一種對應關系。在教學“概率”時,讓學生了解這門學科的產(chǎn)生歷史,概率論產(chǎn)生于17世紀中葉,當時刺激數(shù)學家首先思考概論的卻是賭博分賭金的問題,在探討賭博有關的問題中產(chǎn)生了一門研究隨機現(xiàn)象規(guī)律的學科。現(xiàn)在概率論已經(jīng)成為一個非常龐大的數(shù)學分支,已廣泛應用于人口統(tǒng)計、人壽保險等范疇。讓學生了解這些史實,更加深入地理解數(shù)學的產(chǎn)生背景與發(fā)展,使學生感受到數(shù)學就在身邊。
二、通過數(shù)學文化熏陶,培養(yǎng)優(yōu)良思想品德
較多的中職生認為數(shù)學只是與數(shù)字打交道,沒有什么意思。在教學中如果只重視基礎知識和基本技能的傳授與訓練,而忽視了美育的滲透,那學生就會把聽數(shù)學課,解數(shù)學題,看成是最頭痛的事,對數(shù)學產(chǎn)生懼怕心理。在每個單元的復習中,把已學的知識進行歸納總結,以列表的形式把知識系統(tǒng)化,例如:在教學“二項式定理”時,就介紹法國數(shù)學家法布兒學習數(shù)學的歷程。法布兒師范畢業(yè)后到了一所條件簡陋的學校教書,有一天一個年輕人登門造訪,希望他輔導一下代數(shù),可法布兒并不懂代數(shù),怎么辦?為了輔導這個年輕人,他找了一本書一頁一頁地翻看。突然書中的一章節(jié)介紹了《牛頓二項式定理》,在好奇心的驅動下,他拿起了筆一邊看一邊做起了排列和組合。不可思議的是法布兒全部搞懂了。他繼續(xù)向更多的知識發(fā)起進攻,后來又向解析幾何發(fā)起沖擊,最后在數(shù)學上取得非凡成就。數(shù)學家的學習經(jīng)歷告訴我們:在學習數(shù)學的過程中,難免遇到這樣或那樣的困難、挫折,但我們決不能放棄。
三、培養(yǎng)學生思維方式,激發(fā)用數(shù)學的意識
學習數(shù)學要學會通過把背景材料抽象成數(shù)學問題,并結合實際情況來運用所學的數(shù)學知識。我們應該鼓勵學生多接觸社會,多參加個字社會實踐活動。作為數(shù)學教師應積極的培養(yǎng)學生學數(shù)學、用數(shù)學的意識。例如:怎樣安排班級中打掃衛(wèi)生的值日表,讓每一組的同學在較短時間內完成值日工作。要指導學生從考慮選拔有責任心與領導能力的組長,愛勞動與不愛勞動的學生的分配等方面出發(fā),讓學生學會數(shù)學分類方法,數(shù)學最優(yōu)化選擇,統(tǒng)籌規(guī)劃等思維能力進行問題的解決。作為數(shù)學教師要高度的贊揚用數(shù)學的意識進行生活的學生。例如:有的同學在進行黑板報的圖案設計時,完全采用了數(shù)學中的對稱方法;有的同學在班規(guī)的指定中,充分考慮了扣分與加分的必須平衡。采用了數(shù)學中的定理守恒規(guī)律等諸如此類的生活小事,我們都可以對其行為進行贊賞,并給予理論的指點。生活中處處有數(shù)學,生活中處處用數(shù)學。用數(shù)學意識來處理生活中的小事,讓中職生能更好的認識數(shù)學,更好的應用數(shù)學,從而擺脫抽象的數(shù)學。
四、培養(yǎng)數(shù)學應用意識,形成正確的數(shù)學觀
在教學中要向學生介紹數(shù)學在相關職業(yè)崗位上的應用,如數(shù)學CT、核磁共振、天氣預報等重要技術中發(fā)揮著核心作用。介紹數(shù)學知識和數(shù)學思想方法在其它學科和現(xiàn)代生活中的應用,揭示數(shù)學與其它自然科學的聯(lián)系,展示數(shù)學文化的應用價值,讓學生感受到數(shù)學的應用價值和社會需要,以糾正其數(shù)學難而無用的錯誤思想,培養(yǎng)他們自覺學數(shù)學、用數(shù)學的意識。例如:在教學“排列組合”時,就給出這樣例題:某市有45萬人口,本地區(qū)的電話號碼是前兩位數(shù)為“29”的七位數(shù),如果按照平均3人一部電話計算,那么這樣的電話號碼是否夠用?在學習數(shù)列時,給出這樣的例題:某家庭向銀行貸款2萬元用于購房,年利率為10%,按復利計算,若這筆貸款要求分10次等額還清,每年一次,并且從貸款后次年年初開始歸還,問每年應還多少元?這些例題都是日常生活中常見的,讓學生不再認為數(shù)學是高深的的理論,而與生活密切相關,從而體會數(shù)學的實用價值,形成正確的數(shù)學觀。
總之,通過滲透數(shù)學文化能全面提升學生的數(shù)學素質。努力讓學生在學習數(shù)學的過程中受到文化的感染,產(chǎn)生文化共鳴,體會數(shù)學文化品位,體察社會文化與數(shù)學文化間的互動。讓數(shù)學散發(fā)出人性的光輝,才能真正而持久地發(fā)揮數(shù)學文化的長久功效。
參考文獻:
[1] 劉永梅.關于數(shù)學文化的幾個問題的哲學思考[J].數(shù)學教學研究,2011(18).
關鍵詞:數(shù)學 數(shù)學文化 數(shù)學教育 數(shù)學素質
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)09(b)-0157-02
Discussion on the Integration of Mathematics Culture Into College Mathematics Teaching
Du Chunwen
(School of Science,Xi’an University of Posts and Telecommunications,Xi’an,Shaanxi,710121,China)
Abstract:This paper mainly involves in the mathematics and mathematical culture,in the face of today’s ever-changing college mathematics teaching,play mathematical culture as a carrier,mathematics culture into mathematics teaching,not only can improve students’learning interest in mathematics and comprehensive quality,will also be on the university mathematics teaching to learn to great role in promoting,to enhance the whole nation’s reason will play a significant role.Specific approach is:(1)The adjustment of relationship between students and teachers of mathematics become a state of harmony;(2)College of mathematics teaching in the process of setting up the correct concept of education;(3)Deepen the content of mathematics culture,expand the cultural connotation of mathematics culture;(4)strengthen the emotional education,promote the comprehensive development of mathematics education.
Key Words:Mathematics;Mathematics culture;Mathmetics education;Mathematics quality
隨著我國教育改革的深入,高校擴招的推進,高等教育已經(jīng)由精英教育轉變成大眾教育。高等教育中大學數(shù)學教育舉足若輕。大學數(shù)學教育主要體現(xiàn)出對數(shù)學知識的傳承,對學生的各種能力和優(yōu)秀品質的培養(yǎng),還肩負著對人類優(yōu)秀文化的傳播作用。通過大學數(shù)學教育,培養(yǎng)學生的科學精神和人文素養(yǎng),使學生形成健全的科學品質和高尚的道德情操。傳統(tǒng)教育中科學精神的缺失,再加上應試教育的后果造成了學生對數(shù)學的冷漠和厭煩。很多學生覺得數(shù)學抽象枯燥乏味難懂不易接受,對大學數(shù)學的學習熱情不斷降低。大學數(shù)學的學習僅僅只是為了應付期末考試,缺乏對數(shù)學的深層次的認識和理解。這就造成了學生對大學數(shù)學學習的被動,造成了對數(shù)學文化的陌生。如何解決教師努力的教而學生被動的學習數(shù)學的狀況呢?數(shù)學教師傳授數(shù)學知識時,應該在數(shù)學教學中融入數(shù)學文化,發(fā)揮數(shù)學的文化載體作用,培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)和科學品質。通過讓學生學習數(shù)學文化,使其對數(shù)學學習產(chǎn)生濃厚的興趣,樹立遠大的理想,形成良好的學習習慣,提高學習數(shù)學的效率,為將來的數(shù)學應用打好基礎,更重要的是幫助學生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀。
數(shù)學是一門有著豐富內容的知識體系。數(shù)學和其他科學一樣是人類共同的精神財富。數(shù)學表達了人類對客觀世界深入細致的思考以及人類追求完美和諧的愿望。數(shù)學是人類文化的組成部分。數(shù)學成為了推動人類文化發(fā)展的主要力量。數(shù)學是現(xiàn)代科學技術的語言和工具。數(shù)學的思維和研究方法已經(jīng)滲透到人文社會科學和科技進步中,推動各門學科的全面發(fā)展。數(shù)學已經(jīng)成為表現(xiàn)科學的理想的最好方式,數(shù)學化已經(jīng)成為科學所追求的目標。凝聚在數(shù)學中的無比絕妙的思維方法,探索不止的數(shù)學精神,求真至善的數(shù)學品格,對于一個人全面和諧的發(fā)展具有積極影響和重要意義。
數(shù)學改變著人類的思考品質,拓展著人類的視野,豐富人類的精神世界,增進人的本質力量。歷史上偉大的數(shù)學家柏拉圖曾把數(shù)學看作是文化的最高理想。數(shù)學文化主要涉及哲學,歷史,經(jīng)濟,教育,政治,語言,藝術,思維科學及自然科學。研究數(shù)學文化是為了了解自然,利用自然規(guī)律改變人的生活。西方的數(shù)學文化研究開始于20世紀60年代。數(shù)學作為一種文化研究最早出現(xiàn)在西方數(shù)學哲學研究中。最早系統(tǒng)地提出數(shù)學文化觀的是美國數(shù)學家懷爾德,他從文化生成和發(fā)展的理論等方面提出了數(shù)學文化的概念及相關理論體系。影響比較大的著作是美國的M.克萊因的《古今數(shù)學思想》。我國數(shù)學文化在中國數(shù)學教育領域發(fā)展迅速。我國數(shù)學文化的研究時間也就只有二、三十年,但是影響巨大,發(fā)展迅速。數(shù)學文化已經(jīng)出現(xiàn)在大中小學課堂上。我國數(shù)學文化的成果也不斷增多,內容也豐富起來。著作有鄧東皋,孫小禮等人編寫的《數(shù)學與文化》,鄭毓信,王憲昌,蔡仲的《數(shù)學文化學》,齊民友的《數(shù)學與文化》,顧沛的《數(shù)學文化》,方延明的《數(shù)學文化》等等。
數(shù)學文化融入大學數(shù)學教學中,不僅體現(xiàn)了數(shù)學作為一種方法論工具的作用,更重要的是體現(xiàn)出數(shù)學信仰,具有提升民族文化理性精神的作用。該研究者認為主要做好以下幾方面。
1 協(xié)調好學生、教師和數(shù)學的關系,促進他們和諧的發(fā)展
通過對大學數(shù)學的學習,養(yǎng)成一個好的學習習慣,樹立合理的數(shù)學理想。大學數(shù)學教學中要求學生功底扎實,精通知識的思想和方法,為創(chuàng)新打好基礎,為終身學習做好知識儲備。大學數(shù)學教育一般只是強調數(shù)學的基礎性和工具性,大學數(shù)學教師通常重視對學生進行知識的傳授和計算能力,邏輯推理能力,分析和綜合能力,獨立思考問題等能力的培養(yǎng),在學生與數(shù)學的關系中起到答疑解惑引導鼓勵的作用。大學數(shù)學教育缺少對學生的數(shù)學綜合素質的培養(yǎng),缺少對學生的數(shù)學意識,數(shù)學品質和數(shù)學精神的培養(yǎng),而這些恰恰是數(shù)學文化所強調的。由于課時限制,教學內容不減少的情況下往往是教師很努力地教,變換不同的教學方法,比如探究式教學,引導發(fā)現(xiàn)式教學,情景問題式教學等等,教學方式也隨著信息技術的推進發(fā)生不斷變化,由原來的黑板書寫逐漸進入黑板書寫加多媒體技術應用中去,嘗試不同角度講解盡可能多的知識,而很多學生仍感覺大學數(shù)學難懂太抽象,對推理感到枯燥乏味,逐漸對數(shù)學學習失去興趣,對數(shù)學學習失去信心。這種場景在數(shù)學課堂上會呈現(xiàn)出一種尷尬的場面。數(shù)學文化的引入,首先提升教師的數(shù)學高度,增加教師的自信心,提升教師的數(shù)學品味,力促教師樹立終身學習的目標,讓教師的榜樣帶動學生學習,可以改變教師和學生的學習狀態(tài),使教師和學生形成互動學習,增加教師和學生學習數(shù)學的樂趣和動力。數(shù)學史的引入使教師和學生更加主動地探究知識,學習數(shù)學家的嚴謹求實,探索創(chuàng)新的科學精神和敢于向科學獻身的精神,在學習數(shù)學上保持積極向上的精神狀態(tài),更主動地領悟數(shù)學,培養(yǎng)一種向善向真向美的追求。數(shù)學哲學的探討會促進師生在數(shù)學文化上的交流。數(shù)學及其價值是什么,哪些因素影響數(shù)學的發(fā)展。數(shù)學作為一門科學,是如何構造宇宙的,如何支撐起整個科學體系的。數(shù)學在文化體系中塑造了怎樣的精神世界。教師不僅要關注學生的學習過程,關注學生的成長,還要不停提升自身的學識,在教與學的動態(tài)過程中體現(xiàn)出對大學數(shù)學的繼承和發(fā)揚。
2 形成正確的數(shù)學教育觀念
數(shù)學文化教育實質是文化素質教育。數(shù)學文化教育教會人們數(shù)學式思考和理性思維。數(shù)學文化教育包括知識,能力,思維,還包括數(shù)學思想,數(shù)學品質,數(shù)學意識,數(shù)學經(jīng)驗等等。由于時代變化,數(shù)學教育工作也要隨之變化。不僅要改變傳統(tǒng)的教學方式,教學手段,而且教育理念也要隨之變化。要不斷調整教育觀念,以適應現(xiàn)實教學的需要。很多數(shù)學知識點,都有它產(chǎn)生的背景,形成理論的過程,不僅要學習這些理論知識,還要掌握這些知識中所涉及的技巧,方法和思維,了解它們的來龍去脈,為將來在實際中的應用做好準備。僅有知識是不夠的,更重要的是理論聯(lián)系實際,能夠把學到的數(shù)學知識應用在實際中,提升自身的綜合素質,這才達到了我們學習數(shù)學的目的。教學過程中教師應該適當增加一些抽象知識的應用,以培養(yǎng)學生的學習興趣。教師要培養(yǎng)學生形成學習數(shù)學的正確方法,樹立學習數(shù)學的信心,逐步建立起一種數(shù)學無所不能,無處不在的觀念。教師相信數(shù)學,依靠數(shù)學可以改變這個世界,可以改變我們的生活,可以改變人的思想。傳統(tǒng)文化中數(shù)學主要突出它的實用性,所有的內容方法都融進具體事件中。大學數(shù)學課堂所教授的知識與之不同,只涉及內容方法,不太強調它的用途。這也是西方數(shù)學和中國數(shù)學之間的差別。傳統(tǒng)數(shù)學在天文,醫(yī)學,詩歌,繪畫,美學,建筑,經(jīng)濟,語言等方面應用廣泛,應該加強它的理性認識,將這種理性精神融入民族性格中。這也是大學數(shù)學教育很重要的目標。在平時的授課過程中教師注意對學生進行理性思維的培養(yǎng)。大學數(shù)學教師要不斷學習數(shù)學文化,提高自身的數(shù)學文化修養(yǎng),來適應當前變化的大學數(shù)學課堂。數(shù)學教育強調數(shù)學的科學價值,應該加強數(shù)學文化教育。鼓勵學生用科學技術解決實際問題的同時,也需要把學生培養(yǎng)成有思想有能力綜合素質過硬的人。
3 豐富數(shù)學文化,深化內容,完善數(shù)學功能
數(shù)學作為一種文化,主要涉及數(shù)學文化的普及,進一步揭示數(shù)學與生活的關系,如何更好地將數(shù)學融入社會科學和自然科學中,對各學科起到積極推動促進作用。各學科的發(fā)展進步可以擴大數(shù)學的范圍,深化數(shù)學的內容,反過來又可以促進數(shù)學不斷地發(fā)展。大學數(shù)學中的很多公式和定理,它們是如何被發(fā)現(xiàn)的,是誰發(fā)現(xiàn)的,這些定理和公式背后還隱藏著什么,這些定理內容是如何發(fā)展的等等,這些都是數(shù)學文化的內容。數(shù)學文化不僅強調的是數(shù)學知識方面,更重要的是強調思維和審美方面。在學習數(shù)學定理和公式時需要領悟它的數(shù)學思想,經(jīng)過大量的練習熟知所學的知識和方法,積累數(shù)學經(jīng)驗和數(shù)學意識,力促數(shù)學能力的養(yǎng)成。而在這一過程中精神上的起伏變化,從中可以感受到數(shù)學所帶來的特殊美感。數(shù)學文化具有人類文化的一般特性。數(shù)學的抽象、確定、繼承、簡潔、統(tǒng)一的文化屬性和滲透、傳播、應用、預見的功能特征被挖掘出來,數(shù)學的藝術性也深深吸引了人們的眼球。數(shù)學和藝術的創(chuàng)造中都凝聚著美好的理想和實現(xiàn)這種理想的孜孜追求。很多數(shù)學家都研究過音樂。音樂是宇宙中的普遍和諧,它與數(shù)學聯(lián)系緊密。音樂中美妙的旋律不過是數(shù)學美的一種體現(xiàn)。數(shù)學表現(xiàn)出的美好和諧在藝術中體現(xiàn)的淋漓盡致。不論是雕刻還是繪畫均能夠體現(xiàn)出數(shù)學的理性。在經(jīng)濟方面數(shù)學的應用可以與物理學相提并論。自然界的運行有其自身的運行規(guī)律和可預見性,數(shù)學就是揭示這些規(guī)律的最好工具或者語言。數(shù)學在人文學科的應用大大促進了社會學的進步。如何發(fā)揮數(shù)學在創(chuàng)新教育中的作用已經(jīng)成為教育工作者思考的問題。意識創(chuàng)新,素質創(chuàng)新還有能力創(chuàng)新都離不開數(shù)學。數(shù)學的發(fā)展和人類的文化發(fā)展緊密相連。數(shù)學的嚴密,精確,簡潔,理性影響著人類的發(fā)展。
4 加強情感教育,促進數(shù)學學習
數(shù)學不僅是科學技術的理論基礎和工具,而且也是推動人類社會發(fā)展進步的主要力量。數(shù)學能夠解放人們的思想,能夠使人們創(chuàng)新進取。數(shù)學能使人產(chǎn)生情感上的觸動,使人能夠感受到其中的美和樂趣,也可以使人產(chǎn)生喜歡或者厭煩,使人能夠對數(shù)學產(chǎn)生留戀的情感。數(shù)學文化的引入,可以極大的吸引人們的關注,除了獲取知識和技能本身以外,可以獲得有關意識,思維,習慣,綜合素質等方面的知識。興趣是學習的最大動力。在情感上要激發(fā)人們的興趣,使得人們對數(shù)學無限喜愛。數(shù)和形的和諧感,幾何學的雅致感,數(shù)學語言的簡潔精確性,數(shù)學方法的多樣性都深深吸引人們。數(shù)學定理的證明,要求人們全神貫注,絞盡腦汁,冥思苦想,證明的過程是艱苦的,證得結果后那種豁然開朗,撥云見日的感覺非同一般。數(shù)學中的演繹推理帶給人們嚴密邏輯的訓練,培養(yǎng)人們不畏艱難銳意進取的精神。而這一過程是通過長時間訓練和長時間思考積累形成的,最終獲得解決問題的靈感和智慧。
數(shù)學文化本身是一個復雜的知識體系。它要求人們掌握數(shù)學知識和數(shù)學技巧,更重要的是全面提高人們的數(shù)學綜合素養(yǎng)。教師在大學數(shù)學教育中融入數(shù)學文化教育,提升整個民族的理性精神,對于整個民族的發(fā)展,對于推動社會全面進步將會起到不可磨滅的作用。
參考文獻
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(一)通過數(shù)學基礎課程的教學,培養(yǎng)學生使用“工具”的能力
高等數(shù)學基礎作為學科必要的數(shù)學工具,用來處理和解決本學科中普遍存在的數(shù)量化問題。在小教專業(yè)所開設的這門學科中,加強了基礎性與專業(yè)性的兼顧,并且在整體觀下滲透數(shù)學的發(fā)展史、數(shù)學的方法論及多種應用實例,使學生對數(shù)學的基本概念、思想方法、歷史知識和實際應用有比較系統(tǒng)的認識,能更好地培養(yǎng)學生洞察、剖析、整合和遷移的能力,真正將數(shù)學知識轉化為智慧。現(xiàn)代信息技術的應用是提高教學質量的重要手段和措施。一方面是學好《計算機應用基礎》中的OFFICE辦公軟件,可以練習用WORD公式編輯器完成數(shù)學作業(yè)的書寫。OFFICE作為一種現(xiàn)代化工具,對成人學生在工作崗位相當有用。那么我們在針對這種成人學生的課程時,應鼓勵學生自己動手實現(xiàn)與課程相關的多媒體制作,進行電子演示,成績計算等等。另一個方面是學會一些必要的專業(yè)軟件,比如用mathematica作圖,求逆矩陣,求導數(shù),計算不定積分和定積分,這樣可以幫助學生熟練應用信息技術,又可以提高學生對數(shù)學學習的興趣。在講解概論時,也可以利用計算機的圖象處理功能,先畫幾何圖形,把抽象的概念具體化,讓學員有一個直觀的認識,然后通過動態(tài)演示展現(xiàn)問題的形成過程,講清問題的來龍去脈,加深學員對概念的理解。
(二)利用數(shù)學文化的塔身支撐功能,激發(fā)學生的求知欲
《數(shù)學思想與方法》是中央廣播電視大學小學教育專業(yè)的一門必修課。課程通過數(shù)學思想與方法的發(fā)展,啟發(fā)學生學習數(shù)學的思路,而且可以通過數(shù)學家的事跡來影響和感染學生,激發(fā)他們的求知欲,將人文素質教育和德育教育在數(shù)學教學過程中自然而然地順利貫徹。認識數(shù)學科學在人類社會生活中的地位和作用,這不僅使學生了解數(shù)學的發(fā)展和應用,而且是學生理解與掌握數(shù)學的一個有效途徑,從而提升學生的數(shù)學素養(yǎng),使學生對人類認識數(shù)學的歷史、現(xiàn)狀和新的發(fā)展趨勢有所了解,有助于學生正確處理教材,尋求有效的教學方法,也有助于學生全面深刻理解數(shù)學知識。興趣和目標是學生學習的動力,學生通過對數(shù)學思想與方法的認識,能更好地掌握實施數(shù)學思想與方法教學的特點,并能運用這些理論指導小學數(shù)學教學實踐。通過各個教學環(huán)節(jié),逐步培養(yǎng)學生實施數(shù)學思想與方法教學的能力和綜合運用所學知識分析問題、解決有關實際問題的能力,為成為適應新世紀需要的高素質的小學教師打下堅實基礎。
(三)開展專項研討,加強學生綜合素質和能力的培養(yǎng)
小學教育專業(yè)開設的《小學數(shù)學教學研究》課程就相當于金字塔的塔尖。這門課是建立在數(shù)學和教育學的基礎上,并綜合運用心理學、認知科學、思維科學、邏輯學等相關學科的成果于數(shù)學教育而形成的一門綜合性的交叉學科。學生通過課程學習,系統(tǒng)地獲得小學數(shù)學教育教學的基本理論與方法,懂得數(shù)學教育的特殊規(guī)律,并能運用這些理論指導小學數(shù)學教學實踐。通過各個教學環(huán)節(jié),使學生獲得數(shù)學教育的新思想、新觀念,逐步培養(yǎng)學生的教材分析能力、數(shù)學教學能力和數(shù)學教育研究能力。小學數(shù)學教學方法研究包括:創(chuàng)設數(shù)學學習情境,進行數(shù)學合作學習、探究學習等,這些研究能力需要在研究性學習中得到培養(yǎng)。具體可采取以下做法:
第一,開展課堂討論啟發(fā)學生,讓學生發(fā)現(xiàn)問題和思考問題,調動學生興趣。
第二,通過專題立項,組織小教專業(yè)的教師進行研究性學習。這是當前新課程改革倡導的學習方式,可以更好地培養(yǎng)其教學研究能力。也可根據(jù)當前教育改革的熱點問題,結合課程學習,在進行課題立項的基礎上形成若干專題供小學數(shù)學教師分組合作研究,以提高他們對教材的研討,以達到金字塔的頂峰,使教學達到最佳效果。
摘要:數(shù)學史是學習數(shù)學、認識數(shù)學的工具。人們要弄清數(shù)學概念、數(shù)學思想和方法的發(fā)展過程,增長對數(shù)學的通識,建立數(shù)學的整體意識,就必須運用數(shù)學史作為補充和指導。
關鍵詞:高中數(shù)學史
《普通高中數(shù)學課程標準(實驗)》(以下簡稱《標準》)明確提出:數(shù)學探究、數(shù)學建模、數(shù)學文化應貫穿于整個高中數(shù)學課程之中。“數(shù)學課程應適當反映數(shù)學的歷史、應用和發(fā)展趨勢,數(shù)學對推動社會發(fā)展的作用,數(shù)學對社會的需求,社會發(fā)展對數(shù)學發(fā)展的推動作用,數(shù)學科學的思想體系,數(shù)學的美學價值,數(shù)學家的創(chuàng)新精神。數(shù)學課程應幫助學生了解數(shù)學在人類文明發(fā)展中的作用,逐步形成正確的數(shù)學觀。”為此,教育部將數(shù)學史正式列入高中數(shù)學選修課程。
由于數(shù)學思想和方法是數(shù)學知識的核心和本質,是數(shù)學思想素養(yǎng)的重要組成部分,所以數(shù)學史課程應透過歷史集中對數(shù)學的基本概念、數(shù)學思想和方法的發(fā)生、發(fā)展予以總的描述,并從中揭示數(shù)學發(fā)展的基本方向,以及數(shù)學發(fā)展與社會和其他科學之間的關系。數(shù)學史與數(shù)學哲學、科學哲學,與社會中、文化史的各個方面都有密切的聯(lián)系,內容涉及什么是數(shù)學。數(shù)學與人類思想的革新、數(shù)學和其他科學技術的關系。數(shù)學和社會進步等方面,不僅具有溝通文、理的性質,而且有助于深刻理解數(shù)學的文化內涵,對于培養(yǎng)文、理兼通,“學、才、識”兼?zhèn)涞臄?shù)學專業(yè)人才有重要意義。“學、才、識”即知識、能力以及見識和思想,其中“識”更是引導知識和能力走向何方的根本性問題。如果數(shù)學教育只停留在數(shù)學理論本身的學習上,甚至對數(shù)學理論的實質也沒有深入探究,學生就不可能理解依托于數(shù)學知識體系之上的數(shù)學思想和信仰,貫穿于數(shù)學研究活動中的科學精神(包括科學的實證精神、理性精神、批判精神)和數(shù)學的美感及鑒賞能力,與數(shù)學的社會功能密切相關的倫理準則等數(shù)學文化的底蘊,更不會形成“才”與“識”。因此,學習數(shù)學史是以“素質教育”為目標的數(shù)學教育的內在要求,它對于培養(yǎng)學生的人文主義精神以及數(shù)學觀念、數(shù)學能力、數(shù)學整體意識有特殊意義。
數(shù)學教學的重要任務之一就是要學生了解數(shù)學知識產(chǎn)生的背景。應通過生動的史料知識讓學生知道數(shù)學知識產(chǎn)生、發(fā)展的歷史進程。例如,為了讓學生了解函數(shù)概念的產(chǎn)生背景。并從中獲得深刻的理解。可通過瑞士數(shù)學家約翰柏努利對函數(shù)概念進行了擴張,把“由變數(shù)X和常數(shù)所構成的式子,叫做X的函數(shù)”。再后來歐拉將可以“解析表示的量”稱為函數(shù)。此后又經(jīng)過了三次擴張,才得到如今中學教材中函數(shù)的概念。只有當學生了解函數(shù)的多次擴張的發(fā)展史,才能更好地認識和掌握它。
新課程理念下的數(shù)學史教學,已不僅僅是融人數(shù)學教學,而是要更多地起到“體現(xiàn)數(shù)學的文化價值”和傳播“數(shù)學文化”的作用。因此,講授數(shù)學史的教師必須轉變原有的對數(shù)學史知識的觀念和教學態(tài)度,不能僅僅只介紹一些數(shù)學家的故事和數(shù)學趣味故事,羅列數(shù)學的發(fā)展歷史,將數(shù)學史課當成歷史課,而是必須結合自身實際和教學要求,通過大量閱讀數(shù)學史料,領悟數(shù)學史料中包含的數(shù)學思想方法,來充實自身的數(shù)學史知識,將數(shù)學史中寶貴的精神財富傳授給學生。例如M?克萊因的《古今數(shù)學思想》、李文林的《數(shù)學史概論》等等,都是很好的數(shù)學史方面的材料。
一節(jié)新課,好的引入能引起學生的注意力,激發(fā)起學生的求知欲望。運用數(shù)學史知識導入新課。能讓學生了解相關知識的來龍去脈。例如在學習等比數(shù)列時。可以向學生介紹古代印度國王獎賞國際象棋發(fā)明者的故事來引入。這樣,學生的學習熱情定能高漲,也就有可能進入學習狀態(tài)。一堂課的收尾也會令人回味無窮、浮想聯(lián)翩。產(chǎn)生強烈的求知欲。譬如陳景潤的老師在講完整數(shù)的性質后這樣說:“自然科學的皇后是數(shù)學,數(shù)學的皇冠是數(shù)論,而哥德巴赫猜想則是皇冠上的一顆明珠,這是一顆金光閃耀的明珠,你們誰能把這顆明珠摘到手呢?”正是老師的這番話在陳景潤心中播下了哥德巴赫猜想的種子。《標準》指出:“教師要創(chuàng)設適當?shù)膯栴}情境鼓勵學生發(fā)現(xiàn)數(shù)學的規(guī)律和問題解決的方法,使他們經(jīng)歷知識形成的過程。”因此,教師可以根據(jù)教學內容和教學目標,以生產(chǎn)、生活為基礎,創(chuàng)造一個實用、新穎、相對合理的問題情境,在探索與研究的數(shù)學學習氣氛中,讓學生通過觀察、探索、反思,體會真正的數(shù)學思維過程,享受數(shù)學思辨的樂趣,從而激發(fā)學生的學習興趣和好奇心,調動學生學習的積極性和主動性,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和探索精神。因此,恰當?shù)剡\用數(shù)學史知識作為教學結尾,能激起學生的學習情感,使其“余音繞梁。三日不絕”。
[關鍵詞]素質教育天文學科學精神
南開大學沒有天文專業(yè),但有全校性天文學公共選修課,屬通識類課程,更是大學生素質教育類課程。當代自然科學有六大基礎學科:數(shù)、理、化、天、地、生。天文學是人類最古老的,也是當代最活躍的自然科學之一。據(jù)《新千年美國國家研究理事會研究報告》稱:“在美國,每年有超過20萬大學生選修天文課程,對于他們之中的很多人,天文是學習過的唯一科學課程。天文學為公眾認識人類在宇宙中的地位和科學的本質提供了窗口。天文學家在美國的科學教育中扮演著重要的角色。天文學同物理學、數(shù)學、地球科學等的綜合聯(lián)系,使之成為向廣大聽眾講授科學的一個特別恰當?shù)妮d體。”
人類天生就是追星族。遠古時代,在與大自然進行生死搏斗中的古人類,即使對自然規(guī)律尚無所知,也難抑制對美麗星空的遐想;仰觀日月星辰的運行,居然獲得了農(nóng)耕或游牧的重要啟示。天長日久,漸漸發(fā)展出一門研究天體運動、探索宇宙奧秘的天文學。明末清初,著名學者顧炎武說:“三代以上,人人皆知天文”,在夏、商、周以前,中華民族的人文初始階段,天象知識已經(jīng)相當普及。1987年在河南濮陽發(fā)掘的仰韶文化遺存中,竟有由蚌殼和人骨擺放組成的青龍、白虎和北斗的星象圖案,經(jīng)碳14測定,年代為距今6460±135年,把中華民族的先民們仰觀天文的歷史推前到殷墟甲骨文之前又3000年。這一重要發(fā)現(xiàn)的出土實物,現(xiàn)已移放在北京天安門廣場東側國家博物館古代中國陳列廳展出。
2007年5月14日,總理在同濟大學即席演講,引用黑格爾的話:一個民族有一些關注天空的人,他們才有希望;一個民族只是關心腳下的事情,那是沒有未來的。2007年9月4日《人民日報》發(fā)表溫總理詩作:“仰望星空”。德國大哲學家康德在他的名著《實踐理性批判》說:“世界上有兩件東西能夠深深地震撼人們的心靈,一件是我們心中崇高的道德準則,另一件是我們頭頂上燦爛的星空。” 人生于世,轉瞬百年。蕓蕓眾生,滄桑多變,世態(tài)炎涼。惟有遙遠的天體,給人以恬靜、永恒的感覺。昭如日月,燦若明星,歷來是文學藝術謳歌的對象,精神領域崇高的寄托。仰望星空,無論是幾十年前還是幾十年后,無論你身在地球上什么地方,燦爛的群星總以它那無比的莊嚴和靜謐,向你展示著神秘而和諧的宇宙圖景,使你心馳神往,無限遐思,心靈得到凈化。天文學的基本知識,對于當代追求高尚知識素養(yǎng)的人,無論從事何種職業(yè),都是值得學習的。如果對天體和宇宙當中的事情一無所知,便不能算作是一個知識全面的人。
天空中那耀眼的太陽,皎潔的月亮,閃爍的恒星,迷蒙的銀河,長尾巴的彗星,飄落夜空的流星雨……探索這些神秘而遙遠的天體是人類永恒的欲望。宇宙多么宏大,而人類何其渺小。但渺小的人類居然可以探測如此宏大的宇宙,追詢它如何創(chuàng)生、怎樣演化。人類的智慧才是宇宙中真正的奇跡。在宇宙演化進程中誕生的人類, 在研究宇宙的同時,也認識自身,認識人類在宇宙中的地位。
南開大學從1993年起開設天文學選修課,至今已歷19年,37學期,選修人數(shù)11968人。1997年天文選修課輻射至天津大學,歷24學期,選修人數(shù)7919人;2005年輻射至天津濱海學院, 歷14學期,選修人數(shù)1954人。三所大學選修總人數(shù)21841人。天文選修課分文理兩班。理科班的課名為“天文學概論”,使用的教材《天文學新概論》,2000年8月出第一版,2002年2月出第二版,2005年12月出第三版,由武漢市華中科技大學出版社出版。2009年8月,《天文學新概論,第四版》改由科學出版社出版,至2012年1月,第四版已第三次印刷。12年間總共出版4版,11次印刷。發(fā)行3.57萬冊。2008年6月還在臺灣出版《天文學新概論》繁體字版,由高雄市麗文文化事業(yè)股份有限公司出版。文科班的課名為“宇宙掠影”,使用的教材《文科天文》,科學出版社2010年6月第一版。前期曾使用過的教材《宇宙掠影》,2006年1月由河南人民出版社出版。2007年5月也在臺灣由高雄市麗文文化事業(yè)股份有限公司出版《宇宙掠影》繁體字版。前中國天文學會理事長、南京大學天文系蘇定強院士評價《天文學新概論》:“很符合當前國際上天文學研究的重點范圍,不僅介紹天文知識,還聯(lián)系人文思想、文學和哲學方面的話題。是對大學生進行科學素質教育很好的教材。”南京大學天文系肖耐園教授認為本書“是同類型書籍中出類拔萃、獨樹一幟的優(yōu)秀著作”。國家天文臺李競研究員撰文指出:《天文學新概論》“恰如其分地反映了當代天文學的時代特征。10年間從一版出到四版在天文書刊界實為罕見。”
課程講解的重點內容為:地月系—太陽系—銀河系—河外星系—星系團—超星系團—總星系各層次天體的系統(tǒng)知識和最新研究進展情況;恒星物理方法,主序星、雙星、不穩(wěn)定星、星團、星云,恒星演化機理;黑洞及其探測,伽瑪射線暴,引力透鏡;大爆炸宇宙論,背景輻射,暗物質與暗能量,時空的起源與歸宿;人類探索宇宙的新視野和地外文明探索。采用多媒體教學方式,展示大量的天體和宇宙探測新發(fā)現(xiàn)的圖片、動畫、小電影等。天氣特別晴朗的時候,帶領同學戶外認識星空,用小型天文望遠鏡觀測月亮、行星和部分深空天體。有條件時組織學生去國家天文臺參觀實習。當發(fā)生特殊天象或重大天文成果、最新天文發(fā)現(xiàn)等時機,結合課堂及時講授或通過“南開周末論壇”面向全校學生普及天文知識。例如:2011年10月21日舉辦的“解讀2011年諾貝爾物理學獎——超新星、暗能量和宇宙加速膨脹”;2012年3月30日舉辦的“521日環(huán)食和66金星凌日天象預告”等。前中國天文學會理事長、北京天文臺臺長李啟斌曾評價:南開大學的天文選修課是全國做得最好的。
2007年國家教育部、財政部在全國高等學校范圍內,立項建設首批100個國家級教學團隊。“南開大學科學素質教育系列公共課教學團隊”是其中唯一的科學素質教育類國家級教學團隊。團隊共分8個課程組,12門課程。“天文學概論”和“宇宙掠影”兩門均位列其中。另10門課程為:數(shù)學文化、世界科技文化史、基礎生命科學、基礎生命科學實驗、科研方法論、環(huán)境倫理學概論、前進中的物理學、物理演示實驗、研究性學習、大學文科數(shù)學。這些課程對于普及科學知識、倡導科學方法、推崇理性思維、傳播科學思想、弘揚科學精神,發(fā)揮了其他課程難以替代的素質教育功能。天文選修課的教學面向全校所有專業(yè)的學生,特別注重科學精神與人文精神的融合。在傳授現(xiàn)代天文知識的同時,培養(yǎng)學生正確的世界觀、人生觀、價值觀,使學生在科學素質、文化素質、思想素質上全面提高。
2009年,“南開大學科學素質教育系列公共課教學團隊”獲國家級教學成果二等獎。教育部在有關文件中稱:“在全國開展教學成果獎勵活動是國家實施科教興國戰(zhàn)略的重要舉措。……獲獎項目在總體上代表了當前我國高等教育教學工作的最高水平。”中國科學技術協(xié)會2010年評選全國優(yōu)秀科技工作者,天文界入選5人中就有南開大學天文選修課教師蘇宜教授。
2010年6月12-13日,由教育部高等教育司主辦的“人文素質教育與科學素質教育的融合高層論壇”在南開大學舉行。包括清華大學、北京大學、南京大學、南開大學、復旦大學、天津大學、東南大學等高校近300人匯集南開大學與會。出席的高層人士有:中國高等教育學會會長周遠清(原教育部副部長、清華大學副校長),教育部高等教育司司長張大良,教育部文化素質教育指導委員會主任楊叔子(原華中科技大學校長),教育部文化素質教育指導委員會顧問王義遒(原北京大學常務副校長),教育部文化素質教育指導委員會顧問張豈之(清華大學思想文化研究所教授),教育部文化素質教育指導委員會顧問胡顯章(原清華大學黨委副書記)等。論壇的主題是:大學應該培養(yǎng)什么樣的人?——探索有中國特色的人才培養(yǎng)模式,探討進一步加強和推進文化素質教育等的相關問題,交流文化素質教育經(jīng)驗,尤其是在人文素質教育與科學素質教育的融合中取得的成果。南開大學的蘇宜教授以“人文素質教育中的宇宙情懷”為題,在大會報告中介紹了南開大學開設天文選修課的情況,及其對本科生科學素質培養(yǎng)方面所起到的作用。
論壇最后達到的主流認識是:大學應該培養(yǎng)兼有人文精神和科學精神的、有創(chuàng)造能力的、適應21世紀需要的現(xiàn)代化高素質人才。回顧以前,曾經(jīng)有過的提法是:大學教育的目的是傳授知識,培養(yǎng)能力。后來才注意到素質的問題。素質是什么?——知識和能力內化為人的穩(wěn)定性的品格,這就是素質。
1995年開始在全國52所高校開展文化素質教育的試點工作。早期的重點放在對理工科大學生的人文素質教育上,開設文學、歷史、哲學、藝術等人文社會科學方面的課程。后來提高到為全體大學生進行人文素質跟科學素質的教育。現(xiàn)在又提出科學和人文融合,不是混合、湊合和勉強的結合。人文素質教育和科學素質教育雙翼齊飛,相互融合。科學呼喚人文,人文導引科學。不能用通識教育簡單代替文化素質教育。楊叔子院士提出:“高等教育是育人還是制器?” 愛因斯坦(對加州理工學院學生)說:“你們不僅要關心設計圖紙,首先要關心人,關心經(jīng)濟怎么分配。”教育質量的標準在于:人的發(fā)展與社會發(fā)展的統(tǒng)一。科學創(chuàng)造到了一定的程度,再上一個臺階,往往就是人文的過程。文化就是以文“化天下”。科學用腦,人文用心,一種公平心,一種同情心,一種價值觀,一種態(tài)度,一種感情。人們生活水平提高了,科學技術發(fā)展了,但人的道德卻在下降,這就是素質教育缺失的表現(xiàn)。
現(xiàn)在中國有大學2000多所,學生2900萬以上。中國是世界上教育規(guī)模最大的國家,但遠不是高等教育的強國。中國大學生占全國同齡人口23%以上,他們的人文素質和科學素質得到提高,就可望整個國民的素質得到提高。
南開大學的“人文素質教育中的宇宙情懷”大會報告,引用南開大學校黨委書記曾經(jīng)在全校德育工作會議上總結的:“天文學課程并沒有在課堂上講政治思想問題,而是寓德育于科學知識之中,居然改變了學生對事業(yè)的看法,成為人生的轉折點,發(fā)揮著不可替代的作用。”以下列舉部分學生選修天文課后獲得的實際感悟:
“兩年多的大學生活過得散散漫漫。沒有理想,沒有激情,不知目標、不知方向。直到選上《天文學概論》,我看到遙遠的宇宙、浩瀚的星空。感到人生的短暫、個人的渺小。我開始猛醒、開始振作,從此改變散漫的生活。(天大環(huán)境工程)”
“聽蘇宜老師的宇宙掠影課,我如癡如醉。寧靜、安詳、和諧的星空凈化了我的心靈,陶冶了我的情操,讓我學會理解,懂得包容。與其說是給人以知識的課,倒不如說更像是一堂人生的課,我收益良多。(南開圖書檔案)”
“感謝天文學課程,激勵我們甩開郁悶的困擾,不再抱怨學習的辛苦,不再計較學分、成績,為了明事、明理,探求未知而自覺學習。我相信,美麗的星空會讓我們的人生更加美麗!(天大自動化)”
“我曾沉溺于星相算命,經(jīng)常上網(wǎng)看每周、每月的星座運程、愛情特征、交友指數(shù)等來安排和指導自己……是宇宙掠影課讓我明白了這有多么無知可笑。我徹底擺脫了星座迷信的陰影,欣賞自然的美麗,享受人與自然的和諧。(南開法學)”
“自從選修天文,我又一次體會到久違的學習的樂趣。驚喜的發(fā)現(xiàn),我原來可以學得這么快樂,聽得那么清楚明白。燦爛的星空洗去了我的浮躁和不如意的感覺。豁然開朗的我,不再自卑、不再徘徊,徜徉在美好的學習生活中。(天大英語)”
“一直相信人是詩意的棲居。寧愿相信月中的玉兔,而不相信環(huán)形山,因為我認為美的比真的更有價值。直到走進天文學課堂,我受到前所未有的震撼,心靈在更廣闊的空間里飛翔。天文奧秘中閃耀的是人類理性的光芒,這種理性的美是感性的美所不可比擬的。(南開中文)”
“天文學中蘊含的人類思想的美麗,使我明白了什么才是生命的真正價值。曾經(jīng)一度不愿也不肯原諒從前的戀人。現(xiàn)在,也做到了釋然和毫無怨言。(南開計算機)”
“我是一個有心理疾病的學生,對人生抱著絕望的態(tài)度,有過輕生的傾向。天文課的學習、自然界極致的美一次次震撼著我的心靈,再次燃起了我幼時對大自然的興趣之火。現(xiàn)在我必須忘卻煩惱,感受豁達,走出疾病的陰影,走向光明的未來。(南開生物)”
“學了天文學,我心目中的世界不再是原來那個狹小的空間。燦爛的群星已經(jīng)震撼了我的心靈,使我更加地熱愛科學、熱愛生活。似乎有點玄乎,但的確我有這種感受。(南開化學)”
2009年起,中國科學院國家天文臺對在國內設置天文專業(yè)或有天文學研究方向的高校,設立本科生獎學金,獎金額每人3000元,旨在鼓勵本科生立志獻身天文事業(yè),促使我國天文學科優(yōu)秀人才的迅速成長。受獎高校共24所。其中有天文本科專業(yè)的4所:南京大學、北京大學、北京師范大學、中國科學技術大學。有天文碩士、博士點或天文研究課題的19所:清華大學、天津大學、武漢大學、上海交通大學、華中科技大學、廣州大學、廈門大學、河北師大、天津師大、華中師大、上海師大、沈陽師大等。既沒有天文本科專業(yè),也設有天文碩士、博士點或天文研究課題的大學只有一所:南開大學。原因在于國家天文臺看好南開大學的天文公選課在培養(yǎng)國家天文專門人才方面發(fā)揮的作用。開課以來,已有約20名本科學生考入國家天文臺等單位攻讀天文學研究生、博士生。南開大學已連續(xù)三屆共有6位同學(物理4名,數(shù)學1名,軟件1名)獲得中國科學院國家天文臺本科生獎學金。
南開大學兩門天文學選修課《天文學新概論》和《宇宙掠影》已由超星數(shù)字圖書館爾雅大學堂全程錄像。《天文學新概論》課已在互聯(lián)網(wǎng)上播出,共62集。《宇宙掠影》課正在后期制作之中。歡迎登陸有關網(wǎng)站觀看及下載。網(wǎng)址為:Http://省略/或Http://省略/ 。
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[關鍵詞]地方理工類大學數(shù)學教育教學改革
[作者簡介]侯衛(wèi)華(1963-),女,河北滄州人,天津理工大學,副教授,研究方向為高等數(shù)學教育和密碼學;朱秀民(1965-),男,河北承德人,天津理工大學,副教授,研究方向為高等教育管理。(天津300384)
[課題項目]本文系天津理工大學2009年教學改革項目“理工類高等學校數(shù)學教育比較暨基于學生興趣、需求之上的數(shù)學教育改革研究”的階段性研究成果。(項目編號:YB09-08)
[中圖分類號]G642.3[文獻標識碼]A[文章編號]1004-3985(2012)20-0135-02
大學的性質和功能隨著社會的不斷發(fā)展而變化,由政治、經(jīng)濟、文化等因素所決定。社會性是大學的本質屬性之一,大學是社會的產(chǎn)物,要隨著社會的發(fā)展而不斷變化,大學要為社會的發(fā)展、人的發(fā)展服務,這是大學的本質特征。我國進入“大眾化”高等教育階段已有數(shù)年時間,有學者基于我國進入高等教育“大眾化”階段的成因和過程,認為這僅僅是一個數(shù)字上的概念,與質的標準還有很大的差距。地方性理工類大學作為高等教育“大眾化”的主要承載者之一,在“大眾化”背景下,要轉變傳統(tǒng)的“精英教育”理念,為更好地“為人的發(fā)展服務”做好數(shù)學教育改革。本文擬對這個問題談點粗淺看法。
一、數(shù)學教育改革的三個視點
首先,從成因看,我國高等教育“大眾化”并不像很多發(fā)達國家那樣是經(jīng)濟和教育高度發(fā)展的結果,而是一定程度上源于政府拉動內需的政策和民眾對高等教育的迫切需求。在這種情況下,民眾成了大學辦學成本的主要分擔者之一,對接受怎樣的高等教育,民眾不再像“精英教育”階段那樣僅僅是旁觀者、聽從者,而要進行一定程度地參與,提出自己的想法和要求,大學教育有義務、有責任盡量滿足他們的合理要求,現(xiàn)實上學生對數(shù)學教育改革的呼聲已經(jīng)很高。因此,就學校外部辦學因素而言,“大眾化”的成因決定了數(shù)學教育從傳統(tǒng)“精英教育”模式向“大眾化”教育模式改革的必然性。
其次,從實現(xiàn)方式看,很多發(fā)達國家是通過建立獨立于傳統(tǒng)精英大學系統(tǒng)之外的“第二種高等教育”來實現(xiàn)的,而我國則主要是通過擴大原有大學的招生規(guī)模來實現(xiàn)。作為“大眾化”主要承載者的地方性理工大學招收的學生發(fā)生了很大變化,由原來的“精英型”變?yōu)榱恕按蟊娦汀保瑢W生文化基礎參差不齊,學習狀態(tài)千差萬別,學習目標高低迥異。就學校內部辦學因素而言,“大眾化”實現(xiàn)方式?jīng)Q定了數(shù)學教育從傳統(tǒng)“精英教育”模式向“大眾化”教育模式改革的必要性。
最后,在數(shù)學教育從傳統(tǒng)“精英教育”模式向“大眾化”教育模式改革的具體問題上還必須遵從教育部的有關要求。高等學校工科數(shù)學課程指導委員會提出:“基礎理論教學以必需、夠用為度,以掌握概念、強化應用為教學重點,盡量減少理論論證,加強理論應用的內容。”數(shù)學教學屬于基礎理論教學的范疇,新形勢下數(shù)學教育改革要圍繞教育部的要求進行。
二、數(shù)學教育改革的指導思想——“教以致用”
高等學校工科數(shù)學課程指導委員會提出基礎理論教學要以“必需、夠用”為度,實際上就是要求高等學校在數(shù)學教學上要“教以致用”。但在實際數(shù)學教學實踐中,“學以致用”和“教以致用”卻未能得到很好的落實。
通過調研我們了解到,目前很多地方性理工大學在數(shù)學課程設置、學時分配、教學組織方式和教學方法上還是延續(xù)過去的做法,同一個專業(yè)開設相同的課程,在內容上往往過于強調知識、學科的系統(tǒng)性和完整性,內容多而雜,忽視了各專業(yè)對數(shù)學知識實際的需求情況和不同學生數(shù)學學習的目的性。雖然隨著“大眾化”的新形勢,一些學校進行了諸如分級教學、計算機輔助教學、強化數(shù)學實驗教學、加強建模教學等多種改革形式,但因為沒有從學生“學以致用”這個根本上考慮“教以致用”問題,致使學校數(shù)學教育效果很難從根本上得到改善。筆者曾經(jīng)在一些地方性理工類大學的教師和學生中做問卷調查,調查對象共420人,其中教師20人,學生400人。在學生問卷中,認為目前數(shù)學課程的學習效果從總體上看是“一般”“不太好”和“不好”的學生多達67%;認為目前制約數(shù)學學習效果的因素是“學生素質不齊、目標不同卻混班上課”的占73.2%;認為目前數(shù)學教學存在的主要問題是“未能按需施教”的占71.5%。在教師問卷中,認為目前數(shù)學教學效果“一般”“不太好”和“不好”的教師占72%;認為數(shù)學課程設置需要改革的占75.8%。不難看出,“教以致用”原則的真正落實問題確實是當前地方性理工類高校數(shù)學改革的根本問題。
三、數(shù)學教育改革的務實選擇——“別類分門,因需施教”模式
“教以致用”有兩個內涵:一是在教學內容設置上,要立足于學生的“用”;二是在教學方法上,要適應學生的“學”。在“大眾化”背景下,學生的不同基礎和多元需求,要求教學做到“教以致用”,就一定要“別類分門,因需施教”。
“別類分門,因需施教”模式就是依學生需求先將學生分門別類,再科學合理地排定教學內容,有針對性地實施教學方法,使不同基礎、不同需求的學生都能夠最大限度地收獲學習效果。該模式是高等學校課程“科學設計模式”的具體體現(xiàn),即在指導思想上強調理性思維,主張根據(jù)與時俱進的原則,在科學分析現(xiàn)實的基礎上,按一種新思路和新規(guī)范來編制課程,是適應“大眾化”背景下學生的多樣基礎和多重需求的新思路,是在科學分析基礎上實施的理性選擇。在高等學校課程內容選擇上,主要遵循“適時原則”“經(jīng)濟原則”“量力原則”和“滿足原則”等。實施“別類分門,因需施教”模式,可以充分考慮學生的基礎差異,最大限度地適應學生的需求;可以對課程內容和形式進行優(yōu)化選擇,使每門課程的投入最少而效益最大,做到內容適宜、量力而行;學生可以根據(jù)自己的基礎和目標情況選擇到適合學習平臺,從而收獲最好的學習效果,獲得滿足感和成就感。
(一)“別類分門”——學生和課程分類
從理論上講,大學數(shù)學教育的目的是為專業(yè)課學習提供數(shù)學工具、培養(yǎng)學生理性思維能力和科學思想方法、提高學生科學審美意識。這也是國家、社會對高等學校開展數(shù)學教育的基本要求。從學生角度來看,可能對后兩個目的認識不到位,更關注眼前的現(xiàn)實需求。
兼顧國家、社會的要求和學生的現(xiàn)實需求,地方性理工大學在數(shù)學課程學習上可以嘗試將學生分為三大類:只需接受數(shù)學通識教育的學生,為了專業(yè)學習還需學習更多相關數(shù)學知識的學生,為了考研等還需學習更多數(shù)學知識的學生。相應地,數(shù)學課程也分為三大類,即“數(shù)學文化基礎”“專業(yè)數(shù)學”和“深造數(shù)學”。
“數(shù)學文化基礎”課程是面對所有專業(yè)的學生設置的。課程內容主要包括數(shù)學發(fā)展史知識、高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論和數(shù)理統(tǒng)計的基礎知識以及線性規(guī)劃、建模等數(shù)學應用方法介紹。課程著眼于培養(yǎng)大學生理性思維能力和科學思想方法,提高大學生科學審美意識。開設“數(shù)學文化基礎”課程可以有效地培養(yǎng)學生的綜合素質,使學生初步了解數(shù)學對現(xiàn)代科技、現(xiàn)代文明的支撐作用,認識到理性思維能力和科學思想方法的重要性,掌握大學數(shù)學的基礎知識以及通過線性規(guī)劃、數(shù)學建模等解決實際問題的思想和方法。鑒于“數(shù)學文化基礎”課程的性質和特點,宜安排在大學第一學期開設,學分為3學分。“專業(yè)數(shù)學”課程面向理、工、管等對數(shù)學知識需要較多的專業(yè)而設置。各專業(yè)可以根據(jù)專業(yè)課學習需要選擇需要開設的數(shù)學課程。開設在不同專業(yè)的同一門課程,可根據(jù)專業(yè)需求不同,在內容上進行取舍,相應的課程名稱可以賦以不同的標記,課程宜安排在“數(shù)學文化基礎”課程學習之后開設。“深造數(shù)學”課程面向有志于考研深造的學生開設,內容以國家考研統(tǒng)考的數(shù)學內容為主,同一門課程出現(xiàn)在不同的門類中可賦以不同的標記,課程宜安排在“數(shù)學文化基礎”課程學習之后開設。
(二)“別類分門”——實施及其可行性
實施上述的“別類分門”,需要三個前提:學生要能夠自主自由選擇、學校教學管理部門要能夠在人才培養(yǎng)計劃編制原則框架內對三類課程統(tǒng)籌安排、教師有因需施教的能力。三個前提既緊密聯(lián)系,又相互制約。
第一個前提主要是學生自主選擇時間和學生思想認識上的選擇條件問題。學生要能夠自主自由地做出適合自己的選擇,對大學生涯及其事業(yè)前程有基本規(guī)劃,對大學數(shù)學有基本了解,對自己的學習基礎和能力有清醒的認識。因此,學生的選擇時間最好安排在第一學期期末進行。通過學習“數(shù)學文化基礎”課程對大學數(shù)學的學習有了初步的感受,再加上學校對“別類分門,因需施教”模式的宣傳,學生已經(jīng)完全有能力做出適合自己的恰當選擇。
第二個前提主要是三類課程的安排時序和學分設計問題。一般說來,高等學校數(shù)學基礎類課程主要指高等數(shù)學、線性代數(shù)和概率論與數(shù)理統(tǒng)計三門課程。在地方性理工大學人才培養(yǎng)方案中,上述數(shù)學課程大都安排在前兩個學年進行,總學分為17分。其中第一、第二學期開設“高等數(shù)學”課,11學分;第三學期開設“線性代數(shù)”課,3學分;第四學期開設“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”課,3學分。按照“別類分門,因需施教”模式構思,所有專業(yè)將在第一學期開設“數(shù)學文化基礎”課,這在時序上對高等數(shù)學的安排產(chǎn)生了影響,在內容上對三門課程后續(xù)教學也產(chǎn)生了一定的影響。但考慮到“數(shù)學文化基礎”課程中已經(jīng)包含了部分高等數(shù)學、線性代數(shù)和概率論與數(shù)理統(tǒng)計的基礎知識,因而這種影響可以通過教學內容的整合和學分的調整予以一定程度的消除。對“專業(yè)數(shù)學”,可以在第一學期開設“數(shù)學文化基礎”,按照“學以致用”的指導思想,以“夠用”和“理論簡化”為原則,把這三門課程的后續(xù)學習內容進行調整,相應的學分也進行調整:將“高等數(shù)學”安排到第二、第三學期進行,總學分調整為分;“線性代數(shù)”和“概率論和數(shù)理統(tǒng)計”還分別安排在第三學期和第四學期進行,學分都調整為2學分。調整后的學習內容更加合理和科學,對專業(yè)學習的支撐更加有力。對“深造數(shù)學”來說,“線性代數(shù)”和“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”兩門課可以安排在第三、第四學期進行,學分保持3學分,“高等數(shù)學”則安排在第二、第三學期進行,總學分調整為分;或者將“高等數(shù)學”安排在第二、第三學期進行,總學分調整為11學分,“線性代數(shù)”安排在第三學期,學分保持3學分,“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”安排在第四學期進行,學分為2學分。總的來看,選擇“深造數(shù)學”,總學分比以前略有增加,內容卻增加了針對性。但由于打破了以往按專業(yè)、班級排布課程、時間的規(guī)律,學生的自由選擇勢必給課程表的編排造成不小的影響。必要時上課時間可以考慮安排到在晚上或者周末進行。
第三個前提是在“別類分門,因需施教”模式下,教師要具備三類數(shù)學教學應有的能力和水平,包括教學大綱的制定、教學內容的統(tǒng)籌和教學方法的實施等。
(三)“因需施教”——內容和方法的針對性
在“別類分門,因需施教”模式中,“別類分門”是手段,“因需施教”是實質。“因需施教”包含內容和方法兩個方面。在內容上,要圍繞門類的具體教學目標來選定和設計;在方法上,要根據(jù)不同門類數(shù)學的教學目標、知識特點、重點難點和學生的素質及學習態(tài)度,選擇不同的教學方法。
“深造數(shù)學”的教學內容應以教育部頒布的考研大綱為主。雖然每年考研大綱時有微調,但基本內容、主要內容變化不大,都是圍繞一定的專業(yè)方向設計的。考研數(shù)學內容在范圍和難度上應以考研大綱為基準,根據(jù)考研大綱的要求,確定理論內容的講解程度和應用內容的訓練分量。在教學方法上,“深造數(shù)學”教學應著眼于培養(yǎng)學生分析和解決數(shù)學理論問題的能力,重在精講多練、融會貫通。對所有理論內容,要深入淺出地進行系統(tǒng)性精講,然后優(yōu)選例題和習題,舉一反三地鞏固強化知識點和演練解題技巧,同時精選真題和模擬題,進行實戰(zhàn)式綜合性訓練。“專業(yè)數(shù)學”的教學內容則要根據(jù)各專業(yè)知識的學習需要來考慮。內容的確定一定要有專業(yè)教師的意見,要經(jīng)過專家論證并可隨時進行與時俱進的調整。在教學方法上,“專業(yè)數(shù)學”教學應著眼于培養(yǎng)學生應用數(shù)學知識分析和解決專業(yè)實際問題能力,關鍵是要最大限度地與專業(yè)問題相結合。可以多采用實驗教學方法,通過建模形式開展“研究性學習”,以問題為導向,充分調動學生的好奇心,不僅使學生從中看到數(shù)學學習的必要性和重要性,更使學生掌握應用數(shù)學知識解決專業(yè)問題的能力。“數(shù)學文化基礎”課程內容具有通識教育性質。對其中數(shù)學史部分的教學要注重趣味性,對高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論和數(shù)理統(tǒng)計基礎知識的教學要注意介紹性,對線性規(guī)劃、建模等數(shù)學應用方法的教學要注重一定的實際性和訓練性。
在進行了以“教以致用”為指導的、以“別類分門,因需施教”為特點的數(shù)學教育改革后,總的來看,強化了地方性理工類大學中文科類專業(yè)學生的數(shù)學思想和數(shù)學意識的教育,強化了理、工、管類專業(yè)的學生的教學內容、教學方法的針對性,由此必將對全面提高高等學校教育質量起到一定的推動作用。
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關鍵詞: 自主創(chuàng)新 《自然辯證法》課程 案例應用
《自然辯證法》課程是高校碩士研究生思想政治理論課的教材,是以理論為指導,研究自然界和科學技術發(fā)展一般規(guī)律、人類認識自然和改造自然一般方法,以及科學技術在社會發(fā)展中的作用的課程。2012年高教版教材《自然辯證法概論》的編寫,增加了“創(chuàng)新型國家”這一內容,旨在培養(yǎng)學生運用科學技術觀,推動科學技術的創(chuàng)新和創(chuàng)新型國家的建設。針對這一內容,除了采取傳統(tǒng)授課方法外,更適宜采取案例教學法。從學習理論看,案例就是庫恩所稱的“范例”,具有情境性、具體性、易遷移的特點。因此,從課程目標和定位看,《自然辯證法》課程在這部分內容的案例應選取與科學研究相關的典型范例,使學生產(chǎn)生一種親切感,創(chuàng)設引人入勝、新奇不解的學習情境,起到觸類旁通的功效。自改革開放以來,我國現(xiàn)代化建設進程中出現(xiàn)重大科學技術問題,在該內容的教學設計上,我國科學家的自主創(chuàng)新案例有助于這一教學目標的實現(xiàn)。
一、自主創(chuàng)新的內涵
同志指出:“建設創(chuàng)新型國家,核心就是把增強自主創(chuàng)新能力作為發(fā)展科學技術的戰(zhàn)略幾點,走出中國特色自主創(chuàng)新道路,推動科學技術的跨越式發(fā)展。”[1]創(chuàng)新型國家的一個重要特征就是自主創(chuàng)新能力較強。自主創(chuàng)新的實質是通過擁有自主知識產(chǎn)權的獨特核心技術及在此基礎上實現(xiàn)新產(chǎn)品的價值的過程,其成果一般體現(xiàn)為新的科學發(fā)現(xiàn),以及擁有自主知識產(chǎn)權的技術、產(chǎn)品、品牌等[2]從廣義上講,基于本土科技知識進行創(chuàng)新、形成具有中國特色的科技成果,都可視為自主創(chuàng)新的范疇。本文所探討的科技自主創(chuàng)新案例主要聚焦于中國古代科學技術的當代自主創(chuàng)新,即我國科學家在繼承傳統(tǒng)科學技術的基礎上,利用傳統(tǒng)的科學技術資源和方法,解決了現(xiàn)代科技問題,并在國際上產(chǎn)生重大影響,作出獨特的原創(chuàng)貢獻的案例。
二、我國科學家自主創(chuàng)新案例應用的可能性
案例教學以案例的收集為出發(fā)點。中國具有豐富的傳統(tǒng)科技資源,幾千年的科技傳統(tǒng)形成了獨特的體系、思想與方法,并在許多方面取得了舉世矚目的成就,為世界科技的發(fā)展作出了積極貢獻。李約瑟的鴻篇巨制《中國科學技術史》,洋洋灑灑七大卷三十四分冊,對中國古代科技的整理研究挖掘歷經(jīng)半個多世紀,至今仍未全部出版完成,便是中國古代科技資源極其豐富深厚的一個明證。李約瑟對此感慨道:“隨著時間的流逝,證明這是一個絕對的金礦。古代和中古時代的中國科學成就,一再表明足以使人眼花繚亂。”[3]面對這座“金礦”,一些當代中國科學家的自主創(chuàng)新已經(jīng)有力地顯示了傳統(tǒng)科學在當代的巨大價值,這些資源至少通過以下兩種類型為案例教學提供了可能。
1.傳統(tǒng)科學思想方法解決現(xiàn)代科學問題的案例。這方面最為典型的案例是數(shù)學家吳文俊的自主創(chuàng)新工作。吳文俊在深刻領域與繼承中國傳統(tǒng)數(shù)學的基礎上,融合西方數(shù)學和當代計算機技術,一舉解決了幾何定理機器證明的問題,開啟了具有濃郁中國特色和強烈時代氣息的新的研究領域――數(shù)學機械化,并被廣泛運用于智能計算機、機器人學、計算機圖形學、工程設計等多個不同領域[4],在國際上形成了自動推理與方程求解的“中國學派”[5],為此,他在2000年獲得了國家最高科學技術獎。此外,還有翁文波提出的包括可攻度性方法和干支法等信息預測理論與方法在天災預測中的運用,任振球特大自然災害觸發(fā)機理研究及預測,徐欽琦提出陰陽大年生物進化論[6]等,這些豐富的科學文化遺產(chǎn)已然成為當代中國重要的科學原創(chuàng)力,為《自然辯證法》課程提供了豐富案例。
2.利用傳統(tǒng)科學史料研究現(xiàn)代科學問題的案例。這方面的典型案例不甚枚舉。著名科學家竺可楨利用歷史文獻資料收集冰川進退、湖泊凍結、動植物分布等資料,采用數(shù)學方法加以分析,發(fā)表《中國近五千年來氣候變遷的初步研究》一文,對氣候波動提出令人信服的觀點,這種氣象學歷史研究方法開創(chuàng)一種重要的研究范式,在當前全球氣候變化科學研究中仍具有重要的價值。在天文學方面,席澤宗發(fā)表的《古新星新表》,充分利用了中國古代在天象觀測資料方面完備、持續(xù)和準確的巨大優(yōu)越性,考訂了從殷代到公元1700年間的90次新星和超新星爆發(fā)紀錄,使之成為這方面空前完備的權威資料,為超新星這一天文學的重大課題的研究開創(chuàng)了新局面[7]。近幾十年來,利用中國古代的天象紀錄研究超新星遺跡、地球自轉的不均勻性、太陽黑子活動的周期、哈雷彗星的軌道演變等許多問題,也逐漸成為熱門課題,如英、美、日、韓等國都有人在研究[8]。另外,在李四光、竺可楨的編制基礎上形成的《中國地震歷史資料匯編》,勢必在當前的地震科學中發(fā)揮重要作用。
三、科學家自主創(chuàng)新案例應用的教育意義
《自然辯證法》課程作為研究生的思想政治課程,除了使學生梳理正確的自然觀、科技觀、方法論之外,還應充分發(fā)揮其在傳統(tǒng)與現(xiàn)代、西方與中國、科學與人文等方面的溝通作用,這是新版教材將“樹立科學技術戰(zhàn)略觀和科學技術創(chuàng)新觀”納入教學目標的主要原因之一。在課堂教學中,進行中國科學家在當代自主創(chuàng)新的案例教學,課程目標將以更具現(xiàn)實性和啟發(fā)性的方式呈現(xiàn)出來,可以把以上幾方面的溝通作用較為集中地凸顯出來,有利于體現(xiàn)《自然辯證法》課程的文化功能、教育功能、科學功能、歷史功能。同時,通過對“科技自主創(chuàng)新”的案例教學,達到一舉多得的效果、以小見大的效果,其意義頗為深遠。
1.融合研究生的科學素養(yǎng)與人文素養(yǎng)教育。自2010年8月教育部出臺《研究生思想政治課新課程試點工作方案》后,《自然辯證法》課程由原先理工類碩士生必修課調整為不分學科、專業(yè)均可學習的選修課,同時課時也有所調整。在新的課改方案下,課程面對的是人文類和理工類的研究生,根據(jù)該課程的本身特點和學生的培養(yǎng)目標,《自然辯證法》課程應搭建起科學與人文的橋梁,“通識”教育的內涵更加凸顯。碩士研究生是高素質的人才,應具有扎實的專業(yè)知識和深厚的人文素養(yǎng),我國源遠流長的傳統(tǒng)文化為造就全面發(fā)展的人提供了無比豐富的精神資源。我國科學家自主創(chuàng)新的案例涉及中國的歷史、傳統(tǒng)文化、古代及現(xiàn)代的科學思想,具有融合科學素養(yǎng)與人文素質教育的功能,對培養(yǎng)全面發(fā)展的研究生具有重要意義。
2.引導研究生樹立自主創(chuàng)新意識。二十一世紀的今天,隨著經(jīng)濟全球化進程的加快,科技競爭日益成為國家間競爭的焦點,科技創(chuàng)新能力,特別是自主創(chuàng)新能力,成為國家競爭力的決定性因素。作為我國研究生培養(yǎng)體制的課程,《自然辯證法》課程面對的是中國特色社會主義建設的接班人,關注中國背景下現(xiàn)代化建設中的科學技術自主創(chuàng)新問題,有助于使學生對科學技術的中國道路形成自覺思考,增強使命感和自覺性。在教學中,引導學生關注我國近些年的自然科學獎、國家最高科學技術獎等獲獎的科學家個人或科研團隊,并透過他們解讀當前科學發(fā)展的新特點和動向,學習他們在研究時的人文關懷和科學精神,不僅貼近研究生的科研實際,還可幫助他們樹立科學技術戰(zhàn)略觀和科學技術創(chuàng)新觀,對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神具有重要意義。
3.培養(yǎng)愛國主義情感和傳承優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的使命感。榜樣的力量是無窮的。吳文俊、竺可楨、席澤宗等老一輩科學家對傳統(tǒng)科學的創(chuàng)新案例,不僅有力地證明了中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化在當代仍具有巨大價值,還在國際科學界為中國科學贏得了尊重,對研究生的愛國主義教育和傳承優(yōu)秀傳統(tǒng)文化有積極的教育意義。“為有源頭活水來”,通過現(xiàn)實的科技創(chuàng)新案例,使學生認識到借鑒中國傳統(tǒng)的研究方法,有助于解決現(xiàn)代的科學問題,使他們重新認識我國的科技資源,對培養(yǎng)學生的愛國主義精神,繼承祖國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的自覺性和使命感有很好的教育效果。在課程中,以案例為切入點帶動整個教學,通過生動的講解,再配合圖片再現(xiàn)、視頻觀看、分組討論等方式充實課堂,可以達到良好效果。中央電視臺十套《大家》欄目推出的國家最高科技獎獲得者特別節(jié)目《榮耀中華》,便是一個很好的視頻素材。
4.提高科研創(chuàng)新的方法論自覺。中國數(shù)千年的歷史文化遺產(chǎn)是中華民族乃至全人類的寶貴財富,新的時代需要我們認真發(fā)掘中國傳統(tǒng)科學的資源。在分析案例后,要進行必要的方法論總結和提升,培養(yǎng)學生的研究意識和方法論自覺。例如吳文俊案例的方法論在于突破西方中心論下的科學觀,以歷史主義恢復古代數(shù)學的規(guī)范,但同時又不拘于本土知識傳統(tǒng),而是在此基礎上,以西方數(shù)學為觀照,以當代科技發(fā)展為創(chuàng)造性轉化的發(fā)酵劑,融會中西,貫穿古今,為中華科學的復興開出一條切實可行的道路。通過案例的方法論解讀,有利于學生樹立起自主創(chuàng)新的意識和方法論自覺,在現(xiàn)實的研究工作中結合自己的專業(yè)進行思考,提高學生的創(chuàng)新能力,又有利于在當代的科技中對中國傳統(tǒng)科學文化形成文化自覺,保持開放的姿態(tài),不斷提升文化軟實力,提高適應新時代文化選擇的自主能力,為文化強國和創(chuàng)新型國家建設奠定良好的思想準備與基礎。
四、注意問題
案例教學重在分析。案例教學絕不是一些典型案例的簡單羅列,也不是簡單地播放和觀看錄像。錄像、圖片、文字、討論等可以幫助學生獲得一定的啟示,教師應進行必要的引導與深化。因此,案例教學應在案例的分析上下工夫,真正做到深入解讀,而不流于形式,起到“解剖麻雀”的教學效果。例如在對吳文俊的案例進行分析時,必須圍繞三點展開分析和討論:一是在傳統(tǒng)科學文化的教育內容上,應在與西方數(shù)學比較的前提下,講清楚中國傳統(tǒng)數(shù)算法化、機械化的特點與幾何定理機器證明的問題;二是在自主創(chuàng)新方法論上,講清楚吳文俊使用的歷史主義原則對古代數(shù)學的研究、以西方數(shù)學作為優(yōu)秀文化資源和以計算機技術作為創(chuàng)新轉化手段的自覺性;三是在意義闡發(fā)上,講清楚吳文俊自主創(chuàng)新的重要意義和當代啟發(fā)。只有凸顯這幾點,案例教學在上述幾方面的教育功能才能很好地體現(xiàn),才能真正發(fā)揮案例教學舉一反三的作用。
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【關鍵詞】理解數(shù)學;數(shù)學史;教育內涵;融入
【中圖分類號】G623.5 【文獻標識碼】A 【文章編號】1005-6009(2015)17-0014-02
【作者簡介】賁友林,南京師范大學附屬小學(江蘇南京,210018),高級教師,江蘇省數(shù)學特級教師。
數(shù)學是什么?對于數(shù)學教師來說,這顯然是個十分重要的問題。也許我們對這個問題未曾有意識地進行認真的思考,甚至不一定能作出明確的回答,但在實際教學中,它卻必然自覺或不自覺地以某種觀念指導著我們的具體行動,從而也影響著數(shù)學教育教學的實踐與效果。數(shù)學是什么?我們好像清楚,又好像不清楚。古往今來,許多數(shù)學家、哲學家都對“數(shù)學”有著深刻的見解。方延明教授搜集了從公元前5世紀至今的有關數(shù)學文化方面的資料,他在《數(shù)學文化導論》一書中將大家對數(shù)學的釋義分成15類做了綜述。《義務教育數(shù)學課程標準(2011年版)》一開始就明確陳述:“數(shù)學是研究數(shù)量關系和空間形式的科學。”這一簡明的定義,是數(shù)學作為一種文化的整體認識的出發(fā)點。
無疑,理解數(shù)學對數(shù)學教師而言是重要的。同樣,學生在學習數(shù)學的過程中理解數(shù)學也是重要的。
一、追問:這是“數(shù)學”嗎?
“年、月、日”的教學目標一般為:通過觀察年歷表認識時間單位年、月、日,知道大月、小月、平年、閏年等方面的知識,記住每個月以及平年、閏年的天數(shù)。由上述教學目標可以看出“年、月、日”第一課時要學的內容。無疑,這是“數(shù)學”。不過,這是靜態(tài)的、結論性的數(shù)學知識。從某種意義上說,數(shù)學本身就是一種主體建構的產(chǎn)物。現(xiàn)代的數(shù)學觀已經(jīng)從靜態(tài)主義的觀點轉向動態(tài)主義的觀點。數(shù)學不應被簡單地等同于數(shù)學知識的匯集,不應被看作無可懷疑的真理的集合,而應被看作人類的一種創(chuàng)造性勞動。
以往我在教學“年、月、日”這一內容時,大致按照這樣的思路展開:觀察年歷表,理清每個月的天數(shù);根據(jù)每個月的天數(shù)對月份進行分類,認識并記住大月和小月;關注二月份天數(shù)的不同,認識平年和閏年;研究二月份天數(shù)的變化規(guī)律,探究平年和閏年的判定方法。這與教材的編寫思路是一致的。
研讀教材之后,視線再轉向學生:學生需要從年歷表中歸納學習“年、月、日”的知識嗎?“年、月、日”與學生的生活聯(lián)系緊密,關于“年、月、日”,學生已經(jīng)知道了什么?通過調查,我發(fā)現(xiàn)三年級的學生大部分已經(jīng)知曉了“年、月、日”的一些知識,如果教師仍然按照原先的思路組織學生觀察年歷表,那學生也就只能表現(xiàn)為“知道卻裝作不知道”了。進一步思考:如果不這樣設計,那么這節(jié)課的數(shù)學味是什么呢?即,如何體現(xiàn)這是一節(jié)數(shù)學課呢?換個說法,數(shù)學課上學習的“年、月、日”與科學課上的“年、月、日”有何不同呢?數(shù)學教學不是簡單地讓學生識記“年、月、日”的知識,而應該改變學生的數(shù)學學習方式,讓學生重新感受、認識數(shù)學。
二、實踐:我的教學嘗試
既然學生已經(jīng)知道了“年、月、日”的一些知識,我再“助推”一下,組織學生在課前進一步研究學習“年、月、日”。我設計了下面三個問題:(1)關于“年、月、日”,我知道了什么?(2)關于“年、月、日”,我有什么疑問?(3)我收集了哪些有關“年、月、日”的知識或數(shù)學故事?
課堂從交流學生關于“年、月、日”的已知入手,學生先同桌間交流,然后全班交流,交流的內容既有本課學習的也有后續(xù)將要學習的,既有正確的也有不正確的。
關于“年、月、日”,學生的疑問大致有兩類:一類是如“為什么二月的天數(shù)最少?”“為什么七月、八月都是大月?”這樣知曉結果追問緣由的問題;一類是如“年、月、日是誰發(fā)明的?”這樣對歷史由來的追問。如何解答這些問題?顯然,得從歷史中尋找答案。從這些問題中,我們要看到數(shù)學知識,更要看到隱于知識背后的數(shù)學思想、精神……
對于“為什么二月的天數(shù)最少?”“為什么七月、八月都是大月?”這樣的問題,讓學生“百度”一下,古羅馬愷撒與奧古斯都的故事不難找到。那這樣的故事是否一“聽”就可以了之了呢?我的教學處理:教師邀請學生講解愷撒、奧古斯都的故事。之后,教師和全班學生共同回顧故事內容并提問:“最初,大月、小月是如何規(guī)定的?”師生完成列式解答。在計算的過程中,學生初步經(jīng)歷了歷法的變化與調整過程,對儒略歷的認識、對大月、小月的規(guī)定不再停留于簡單的接受。
對于“年、月、日是誰發(fā)明的?”這樣的問題,坦率地說,我最初也沒有想過。我所知曉的,就是年、月、日與太陽、月亮、地球有關。究竟是誰發(fā)明的年、月、日呢?查閱了一番資料之后,我豁然開朗,是古人源于對自然現(xiàn)象的觀察。如何與三年級的學生交流這些呢?我用課件先后呈現(xiàn)從黑夜到白天的圖片、月亮圓缺變化的圖片以及一棵樹的樹葉從無到有、從綠到黃、從有到無變化的圖片,并向學生講述:古時候生活在地球上的人通過長期觀察,發(fā)現(xiàn)太陽升起落下、日復一日的變化,月亮陰晴圓缺、月復一月的變化,氣候四季交替、年復一年的變化,于是逐漸建立起了年、月、日的概念。
上述教學,試圖讓學生體會時間是關于過程的度量。時間涉及過程,是事物發(fā)生與運動的產(chǎn)物,要建立與時間有關的概念,必須要有參照物。對人類來說,最好的參照物就是太陽、月亮和浩瀚的星空。為了準確地表達時間的概念,就必須清晰地描述地球與參照物之間、參照物與參照物之間的變化關系,而且準確、清晰表達的捷徑就是借助數(shù)學語言。這便是用數(shù)學的語言描述現(xiàn)實中的故事,這是一個完整的構建模型的過程。
為了讓學生進一步體會人類的文明成果,課尾,我留下問題:如果沒有年、月、日,這世界將會變成什么樣?讓學生在想象中體會年、月、日這一來源于生活實踐又作用于生活實踐的發(fā)明的重要意義。
三、啟示:為教育而歷史
歷法的形成,是一個漫長的、復雜的演變過程,其中的故事、軼事反倒使本來比較枯燥的“年、月、日”知識變得溫情脈脈,或者說,變得好玩起來。將這些故事、軼事引入教學,從而“年、月、日”的教學多了份歷史的厚重感,學生對各月的天數(shù)多了份“理解”。
將數(shù)學史融入數(shù)學教學中,是基于學生數(shù)學學習的需要。將數(shù)學史融入數(shù)學教學中,不僅使教學變得有“意思”,也讓教學變得有“意義”。將數(shù)學史融入數(shù)學教學中,并不是僅僅停留于讓學生“知道”,而是讓他們感受數(shù)學形成的過程,體會人類認識世界、數(shù)學化地刻畫世界的過程,即在認識歷史的過程中理解數(shù)學。
將數(shù)學史融入數(shù)學教學中,數(shù)學史會因為教學的需要而被剪輯,即教學法的加工。將數(shù)學史融入數(shù)學教學中,不應牽強附會,融入,要基于其必要;融入,要不露痕跡。因為數(shù)學史,數(shù)學教育將更有內涵。
【參考文獻】
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