摘 要：本文通过一个运用数学史的教学案例，说明让数学文化走进数学课堂的必要性和有效性，并通过问卷调查现在教师对数学史在课堂上的运用情况以及是否赞成数学史走进数学课堂，提出让数学史发挥更有效的作用是亟带解决的问题。
关键词：数学史 课堂 数列极限
笔者执教期间，学生问笔者这样一个问题：“老师，数学这么难，学习数学到底有什么用？”
数学一直以来和枯燥乏味联系在一起，课改以前，繁、难、偏、旧是中学生对数学的一贯评价。传统的数学课程一般以“掐头去尾烧中段”的形式进行教学， 导致了数学教学脱离实际的倾向。学生不用了解数学知识的现实背景和形成、发展的过程，也不用了解数学知识在现实生活中的应用，只要会解数学题就可以了。学生被淹没在没有实际意义的题海战术里，数学成了打人的“棒子”，滤人的“筛子”。难怪学生会问出学习数学到底有什么用的问题。其实正像已故著名数学家华罗庚教授曾指出的，宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之谜，日用之繁，数学无处不在。
怎样让学生觉得学习数学是有用的，怎样让数学课堂焕发生命的活力，怎样把枯燥无味的数学课堂变成吸引学生的磁场，怎样激发学生从“冰冷的美丽”到“火热的思考”？答案只有一个，让数学文化走进数学课堂！
请看一堂数列极限教学案例（教学过程）
1. 人们最初对无限的认识
战国时代哲学家庄周著的《庄子・天下篇》中一句话：“一尺之棰，日取其半，万世不竭。”潜含无限思想。
同时期，古希腊的数学家兼哲学家齐诺提出了四个悖论。其中“阿基琉斯和乌龟赛跑”是最著名的一个。乌龟和阿基琉斯赛跑，乌龟提前跑了一段――不妨设为100米，而阿基琉斯的速度比乌龟快得多──不妨设他的速度为乌龟的10倍，这样当阿基琉斯跑了100米到乌龟的出发点时，乌龟向前跑了10米；当阿基里斯再追了这10米时，乌龟又向前跑了1米，……如此继续下去，因为追赶者必须首先到达被追赶者的原来位置，所以被追赶者总是在追赶者的前面，由此得出阿基琉斯永远追不上乌龟。这显然与人们在生活中的实际情况是不相符合的。如何用数学来解释？
如果能够求解这些和，这个矛盾就解决了。人们只有掌握了极限知识之后，才能真正地解决。
2. 极限思想的历史渊源
公元前5世纪的古希腊智者用圆的内接正多边形以及外切正多边形的边数不断加倍的办法来接近圆的面积，他们认为圆的面积可以取作边数不断增加时它的内接和外切正多边形的面积的平均值。这可能是西方应用极限计算圆面积的最早设想。后来被欧多克斯发展成“穷竭法”，阿基米德用这种方法证明了球的体积和球面面积。
我国三国时期的数学家刘徽在《九章算术》的注文中，第一次把《庄子》中的极限思想用于算“园田”和“弧田”的面积，创立了一种推求圆周率的方法，即“割圆术”。 他把圆周分成三等分、六等分、十二等分、二十四等分……这样继续分割下去，所得多边形的周长就无限接近于圆的周长。他指出：“割之弥细，所失弥少，割之又割，以至于不可割，则与圆合体，而无所失矣。”这就是极限思想。
3. 缺乏极限定义，引发第二次数学危机
尽管极限的思想由来已久，然而在随后的漫长岁月中却没有什么进展。欧洲文艺复兴之后，生产力和科学水平都有了突飞猛进的发展。这些发展对数学提出了新的要求和挑战，由此产生了许多新的数学思想与数学方法，其中最重要的发明之一就是牛顿和莱布尼茨创立的微积分学。随着越来越多的人们对无穷数列进行求和运算，矛盾与错误也层出不穷。还引发了第二次数学危机。如求和：
为了解决这样的矛盾，澄清人们对“无限”运算的认识，就需要对极限有一个严格的定义。
4. 数列极限概念
容易发现，数列中的项随着n的增大而减小，但当n大于0且无限增大时，相应的项 可以无限地趋近于常数0。
容易发现，数列中的项随着n的增大而增大，但当n大于1且无限增大时相应的项 可以无限地趋近于常数1。
容易发现，数列中的项是正负交错地排列的，并且随n的增大其绝对值减小，当n无限增大时相应的项 可以无限地趋近于常数0。
极限的思想是数学中极为重要的思想，极限概念是学生学习微积分的基础，然而在数学史上，极限概念的完善却是在微积分产生之后，数学家们在解决第二次数学危机的过程中，经过近百年的工作才给出了极限ε-δ的的定义方法。对于高中如何进行极限的教学一直是个争论的问题。
德国著名数学家F1・克莱因认为，数学教学至少在原则上要遵循“个体发育史重蹈种族发展史”――这项生物发生学定律。因为科学的教学方法只是诱导人去作科学的思考，而不是一开头就教人去碰冰冷而美丽的结论。按照历史顺序教授数学，能使学生“看清一切数学观念的产生是如何迟缓;所有观念最初出现时，几乎常是草创的形式，只是经过长期改进，才结晶为确定方法，成为大家熟悉的有系统的形式”。法国著名数学家庞加莱主张数学课程的内容应完全按照历史发展顺序展现给读者，他说:“动物学家坚持认为，在一个短时期内，动物胚胎的发育重蹈所有地质年代其祖先们的发展历史。人的思维发展似乎也是如此。教育工作者的任务就是让孩子的思维经历其祖先之所经历，迅速通过某些阶段而不跳过任何阶段。鉴于此，科学史应该是我们的指南。”匈牙利著名数学家和数学教育家波利亚则指出:“只有理解人类如何获得某些事实或概念的知识，我们才能对人类的孩子应该如何获得这样的知识作出更好的判断。”荷兰数学家和数学教育家弗赖登塔尔亦持有类似观点，称：“年轻的学习者重蹈人类的学习过程，尽管方式改变了。”
因此这堂课从极限的发展史角度展开课题，反璞归真，努力揭示数学概念、法则、结论的发展过程和本质，把数学的学术形态转化为学生易于接受的教育形态，体现了新课程“强调本质，注意适度形式化”的理念，增加了学生学习数学的兴趣。
这节课这样的安排，从课堂上学生的回答及课后作业来看，效果是满意的。那么有多少教师在他们的数学课堂上引入了数学文化，对此笔者设计了问卷进行调查。90.2%的教师承认自己没有足够的数学史知识，甚至有个别教师认为自己一点都没有。90.6%教师认为数学课上介绍数学史是有必要的，而且绝大多数教师认为数学史的教学对提高学生的学习兴趣、上课的积极性、加深对数学教学内容理解是有帮助的。但是100%的教师认为，讲数学史学生是喜欢的，对学生的学习兴趣也是有提高的，但是时间不允许，一节课45分钟，落实知识点都不是很充裕，根本没有多余的时间来讲解数学史知识。对于牺牲落实知识的时间来讲数学史知识，几乎100%的教师是不赞成的。因此，对数学文化走进数学课堂这一道路是正确的，但是如何让数学文化走进数学课堂是我们今后要努力探讨的方向，使得数学教师在时间上有讲解数学史的可能，在观念上并不认为讲数学史知识是牺牲了宝贵的上课时间，如何让数学史发挥更显著的作用是亟待解决的问题。
参考文献：
［1］王连笑.用数学文化推动数学教学［J］.专家论坛，2005年第6期.
［2］郑毓信，王宪昌，蔡仲著.数学文化学［M］.四川出版集团，四川教育出版社，2005，6.
［3］王风春.数学史上的三次危机［J］.上海中学数学，2004年第6期.
［4］苏英俊，汪晓勤.略论数学史对数学教育的意义［J］.数学通讯，2005年第5期.
［5］林永伟，叶立军.数学史与数学教育［M］.浙江大学出版社，2004，4.
［6］中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准(实验).2003，4.
［7］M・克莱因.古今数学思想［M］.上海科学技术出版社，2002.8.
［8］施斌，丁乃芬.数学文化观下的数学极限思想［J］.数学教学，2005，第9期.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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