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试论数学的科学性及其特点与数学教学

[08-22 12:40:42]   来源:http://www.suxue6.com  数学课堂   阅读:8453

概要:数学中严谨的推理使得每一个数学结论不可动摇。数学的严格性是数学作为一门科学的要求和保证,数学中的严格推理方法是广泛需要并有广泛应用的。学习数学,不仅学习数学结论,也强调让学生理解数学结论,知道数学结论是怎么证明的,学习数学科学的方法,包括其中丰富蕰涵的严格推理方法以及其他的思维方法。如果数学教学对于一些重要结论不讲证明过程,就使教学价值大为降低。学生也常常因为对于一些重要而基本的数学结论的理解产生困难而不能及时得到教师的指导解惑而对数学学习失去兴趣和信心。根据对于新高中数学课程教学的一些调查,新教材中对于某些公式的推导,某些内容的讲解方面过于简单,不能满足同学的学习要求,特别典型的立体几何中的一些关系判定定理只给出结论,不给出证明,方法上采用了实验科学验证实验结论的方法进行操作确认,就与数学科学的精神和方法不一致,老师们的意见比较大,是目前数学教学实践面临的一个问题。数学教学的一个重要目标是教学生思维的过程与方法,让学生充分认识数学结论的真理性、科学性,发展严密的逻辑思维能力。严密性程度的教学把握当然应该贯彻因材施教的原则,根据学生和教学实际作调适,数学教材(包括在...
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数学中严谨的推理使得每一个数学结论不可动摇。数学的严格性是数学作为一门科学的要求和保证,数学中的严格推理方法是广泛需要并有广泛应用的。学习数学,不仅学习数学结论,也强调让学生理解数学结论,知道数学结论是怎么证明的,学习数学科学的方法,包括其中丰富蕰涵的严格推理方法以及其他的思维方法。如果数学教学对于一些重要结论不讲证明过程,就使教学价值大为降低。学生也常常因为对于一些重要而基本的数学结论的理解产生困难而不能及时得到教师的指导解惑而对数学学习失去兴趣和信心。根据对于新高中数学课程教学的一些调查,新教材中对于某些公式的推导,某些内容的讲解方面过于简单,不能满足同学的学习要求,特别典型的立体几何中的一些关系判定定理只给出结论,不给出证明,方法上采用了实验科学验证实验结论的方法进行操作确认,就与数学科学的精神和方法不一致,老师们的意见比较大,是目前数学教学实践面临的一个问题。数学教学的一个重要目标是教学生思维的过程与方法,让学生充分认识数学结论的真理性、科学性,发展严密的逻辑思维能力。

严密性程度的教学把握当然应该贯彻因材施教的原则,根据学生和教学实际作调适,数学教材(包括在教师教学用书中)可提供严密程度不同的教学方案,备作选择和参考。例如,对于平面几何中的平行线分线段成比例定理,在实际教学中就可以根据教学实际情况采用三种不同的教学方案,第一种是初中数学教材(如人民教育出版社中学数学室编写的<<九年义务教育三年制初级中学教科书几何第二册>>)普遍采用的,即从特殊的情形作说理,不加证明把结论推广到一般情形;第二种是用面积方法来得到定理的证明(如人民教育出版社中学数学室编写的<<义务教育初中数学实验课本几何第二册>>的证明方法);第三种则分别就比值是有理数、无理数的不同情况来加以证明,是严密性要求较高,对学生的思维能力要求也较高的一种教学方案(如前苏联的某些初中数学教材的教学要求)。可以肯定,长期不同程度的教学要求的差异也自然导致学生数学能力的较大差异。从培养人才的角度认识,当然应该为不同的学生设计不同的教学方案,才能有利于学生得到充分的发展。

此外,数学科学中逻辑的严密性不是绝对的,在数学发展历史中严密性的程度也是逐步加强的,例如欧几里得的《几何原本》曾经被作为逻辑严密性的一个典范,但后人也发现其中存在不严格,证明过程中也常常依赖于图形的直观。在中学数学教学中培养学生逻辑思维能力的问题上,要注意严密的适度性问题。在这方面,我国中学数学教材工作者和广大教师在初等数学内容的教学处理上作了许多研究,许多处理方式反映了中学生的认识水平,具有重要价值,例如,中学代数教学中许多运算性质的教学,其逻辑严格性不可能达到作为科学意义下数学理论的严格程度,一直以来的处理方法是基本合理的。

此外,在数学教学上追求逻辑上的严密性需要有教学时间的保证,中学生学习时间有限。目前,在实施高中数学新课程以后,各地实际教学反映教学内容多而课时紧的矛盾比较突出,教学中适当地减少了一些对中学生来说比较抽象,或难度较大,或综合性较强的教学内容,使教学时间比较充裕以利于学生消化吸收知识。在目前的高中数学新课程试验中,教学内容的量怎样才比较合理,让一部分高中学生能够学得了的新增的数学选修课内容(尤其是选修系列四的部分专题)切实得到实施,以贯彻落实新高中课程的多样性和选择性,也是值得继续探讨的重要问题。

与此相关的一个问题,数学教学要处理好过程与结果的关系。学习数学基本而重要的目标是会解决各种问题,过分地强调数学教学中的逻辑与证明又会导致知识面不宽,以致对于许多影响深远、应用广泛的数学方法了解不够。这说明,数学教育一方面应该重视逻辑思维能力的培养,还应该重视科学精神的培养,数学思想方法的领会。就数学结论的严格性和严密性,严格和严密的态度是需要的,但是,在一些特定的教学阶段,只要不导致逻辑思维能力的降低,不影响学生对于结论的理解,对于某些类同的数学定理的证明应该可以省略,这应该不会影响数学能力的培养。

再一个问题,在我们强调数学教学中要让学生理解数学过程的同时,不能混淆教材编制与课堂教学之间的界线。一方面,教材编制应该有利于老师组织教学,考虑为老师们优化教学过程提供设计的方案,另一方面,老师的实际教学本身是对教材使用的再创造,必须有一个研究教材,能动地设计符合学生实际的合理教学方案的过程。教材不能过分地引导甚至去限定实际教学方法,更不必把实际教学过程都予以呈现。数学教材有必要为学生的学习钻研以及老师的教学留有空间和余地,所谓让学生把数学书 “读厚”, 教师教学参考书则应该为老师的教学提供建议和帮助。让教与学有一个从薄到厚,从厚到薄的过程,这是教好数学、学好数学的一个必要的过程。另外,强调在数学教学中要讲过程,很重要的方面是针对的是在实际课堂教学中让学生简单记忆背诵数学结论而不重视数学结论的来龙去脉的教学的问题和现象。作为数学教科书,应该提倡简明扼要,经得起学生对于教科书的推敲和研究。

其他科学工作为了证明自己的论断常常求助于实验,而数学则依靠推理和计算来得到结论。计算是数学研究的一种重要途径,所以,中学数学教学必须培养学生的数量观念和运算能力。现在的计算工具更加先进,还可以借助于大型的计算系统,这使计算能力可以大大加强。新的高中数学课程增设了算法的内容,充实了概率统计、数据处理的内容,在高中技术课程中又增加了“算法与程序设计”模块,这体现了计算机和信息时代对于培养运算能力的新要求。从目前中学数学实际教学情况看,算法内容的教学由于技术条件的限制而存在落实不够的情况,应该解决教学中存在的实际困难,如算法在计算机上真正实现运算,使教学落到实处,这就涉及计算机语言的问题,但在中学数学课程中直接引入计算机程序设计语言又似乎使中学数学教学的内容过于技术化和专门化,这是值得研究的一个问题。

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