高等數(shù)學(xué)教學(xué)中數(shù)學(xué)史內(nèi)容的應(yīng)用實(shí)踐研究

高等數(shù)學(xué)教學(xué)中數(shù)學(xué)史內(nèi)容的應(yīng)用實(shí)踐研究摘要】數(shù)學(xué)這門學(xué)科尤其自身的學(xué)科藝術(shù)，而且歷史悠久.但是，從高數(shù)發(fā)展和實(shí)踐的過(guò)程中可以看出，很多學(xué)生和教師對(duì)數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)還過(guò)于淺顯.他們認(rèn)為數(shù)學(xué)就是課堂上的計(jì)算、證明、推理，與生活關(guān)系不大.隨著學(xué)科難度的不斷提升，學(xué)生對(duì)高數(shù)的學(xué)習(xí)興趣在不斷降低.數(shù)學(xué)史在高數(shù)課堂中的應(yīng)用一直都是教師忽視的方面，本文就對(duì)教學(xué)史的發(fā)展及其應(yīng)用等方面進(jìn)行分析，僅供參考.

【關(guān)鍵詞】高等數(shù)學(xué)；數(shù)學(xué)史；現(xiàn)狀；內(nèi)容；作用；實(shí)踐

數(shù)學(xué)史貫穿于數(shù)學(xué)學(xué)科發(fā)展的始終，將其應(yīng)用到高數(shù)的教學(xué)中，不僅可以提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，同時(shí)還能夠培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將數(shù)學(xué)的理論和實(shí)踐相結(jié)合，提升高數(shù)學(xué)習(xí)的豐富性.但是，在現(xiàn)如今的一些高數(shù)課堂上，數(shù)學(xué)史的應(yīng)用還存在著一定的問(wèn)題，亟待解決.

一、高數(shù)教學(xué)中數(shù)學(xué)史應(yīng)用的問(wèn)題現(xiàn)狀

（一）教師忽視數(shù)學(xué)史的作用

很多高數(shù)教師對(duì)于數(shù)學(xué)史的認(rèn)識(shí)程度不夠，他們認(rèn)為這是一種可以有也可以沒(méi)有的內(nèi)容，對(duì)于教學(xué)影響不大.甚至有些教師認(rèn)為在時(shí)間較短的高數(shù)課堂上加入數(shù)學(xué)史的知識(shí)是一種浪費(fèi)時(shí)間、多此一舉的表現(xiàn).這種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)長(zhǎng)期存在，直接影響到學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)史的認(rèn)識(shí)程度，也同樣會(huì)阻礙數(shù)學(xué)史發(fā)揮其自身的作用.

（二）教師沒(méi)有將數(shù)學(xué)史與教學(xué)相結(jié)合的能力

盡管很多教師能夠認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)史的作用之大，但是由于水平有限或者是教學(xué)條件的影響，很難將數(shù)學(xué)史的內(nèi)容融入教學(xué)當(dāng)中去.在高等數(shù)學(xué)的教學(xué)中，二者做不到融合，相互分離.這種狀態(tài)的存在也嚴(yán)重阻礙了數(shù)學(xué)史的應(yīng)用.

（三）教師缺乏數(shù)學(xué)史知識(shí)

對(duì)于師范生來(lái)說(shuō)，數(shù)學(xué)史是一門必修課.但是，現(xiàn)如今教師制度已經(jīng)進(jìn)行改革，很多非師范類的畢業(yè)生也走入到教師的崗位，他們對(duì)于數(shù)學(xué)史知識(shí)就不是十分了解.因此，教師很難將數(shù)學(xué)史的知識(shí)應(yīng)用到教學(xué)當(dāng)中.

二、數(shù)學(xué)史在高數(shù)教學(xué)中的作用

（一）數(shù)學(xué)史的應(yīng)用有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

眾所周知，高等數(shù)學(xué)是一門較為枯燥的學(xué)科，如果學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不強(qiáng)，高數(shù)的學(xué)習(xí)會(huì)很吃力，久而久之，必然會(huì)出現(xiàn)被動(dòng)學(xué)習(xí)的現(xiàn)象.這樣一來(lái)，學(xué)生就會(huì)出現(xiàn)消極怠惰心理.很多大學(xué)生在高數(shù)課堂上犯困，甚至有些學(xué)生將手機(jī)拿出來(lái)玩.這些問(wèn)題的出現(xiàn)主要是由于缺乏學(xué)習(xí)高數(shù)的興趣.在這種情況下，教師可以在課堂上給學(xué)生們講授一些著名的數(shù)學(xué)家的趣聞和故事.學(xué)生們對(duì)枯燥數(shù)學(xué)知識(shí)之外的故事還是很感興趣的.比如，偉大的數(shù)學(xué)家華羅庚曾經(jīng)竭盡全力地計(jì)算石人石馬的重量；數(shù)學(xué)家高斯在年紀(jì)很小的時(shí)候就善于研究，發(fā)現(xiàn)了便捷的數(shù)學(xué)定理等等.這些故事來(lái)自數(shù)學(xué)史，不僅可以改善枯燥的高數(shù)課堂氛圍，還能夠讓學(xué)生們更多地了解數(shù)學(xué)家的故事，一舉兩得.

（二）數(shù)學(xué)史更有助于對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的理解

高數(shù)中微分、積分以及微積分的知識(shí)是比較抽象、難懂的.在高數(shù)課堂上，對(duì)于其中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，教師只是講解其概念，然后推導(dǎo)出定理，要求學(xué)生用生澀的定理來(lái)做數(shù)學(xué)題，那么學(xué)生定會(huì)十分反感.因?yàn)閷W(xué)生很難理解定理是如何推導(dǎo)出來(lái)的，為什么要進(jìn)行這樣的推導(dǎo)和運(yùn)算，了解了定理之后又如何進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用，定理的應(yīng)用有什么意義，等等.學(xué)生知其然不知其所以然.因此，教師在講解某一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該將這一知識(shí)點(diǎn)所涉及的前因后果、來(lái)龍去脈都交代清晰，讓學(xué)生有一個(gè)明確的邏輯認(rèn)識(shí)，這樣學(xué)生會(huì)更加容易接受，從整體上理解知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)涵和外延，而不是簡(jiǎn)單地機(jī)械記憶.比如，教師可以將極限的數(shù)學(xué)史知識(shí)應(yīng)用到極限知識(shí)的教學(xué)當(dāng)中，學(xué)生們就會(huì)有一個(gè)思維的形成過(guò)程，從有限量到無(wú)限量的認(rèn)識(shí)就不會(huì)顯得突兀.

（三）數(shù)學(xué)史有助于提升學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用水平

數(shù)學(xué)最主要的是對(duì)空間、數(shù)量等內(nèi)容的研究，數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)也是為了解決生活中的一些問(wèn)題.在數(shù)學(xué)史的知識(shí)中，有很多成功的案例對(duì)現(xiàn)如今生活中的數(shù)學(xué)起到一定的借鑒作用.因此，高數(shù)教師在教學(xué)之前應(yīng)該花更多的心思和精力將數(shù)學(xué)史中和教材有密切聯(lián)系的內(nèi)容融入課堂教學(xué)當(dāng)中.培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，最終形成一個(gè)從實(shí)踐到理論再到實(shí)踐的系統(tǒng).教師應(yīng)用數(shù)學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容，可以更好地將數(shù)量關(guān)系和圖形結(jié)構(gòu)的理論知識(shí)應(yīng)用到日常生活的實(shí)際當(dāng)中.學(xué)生們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)所需要的抽象思維和創(chuàng)造性思維得到了鍛煉.

（四）數(shù)學(xué)史知識(shí)有利于對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感教育

數(shù)學(xué)史中包含中外很多數(shù)學(xué)家不畏困難，艱苦研究的過(guò)程和成果，還有一些舉世矚目的數(shù)學(xué)成就.在數(shù)學(xué)課堂上，教師將這些滲透給學(xué)生，首先一方面，可以對(duì)傳統(tǒng)的文化進(jìn)行弘揚(yáng)，另一方面，還可以激發(fā)學(xué)生們自身的愛國(guó)熱情和民族自豪感.比如，教師在對(duì)極限這一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講述時(shí)，可以將莊子的名言引入其中，“一尺之錘，日截其半，萬(wàn)世不竭”，莊子是我國(guó)先秦時(shí)期的著名哲學(xué)家，可見，我國(guó)對(duì)于極限這一知識(shí)的認(rèn)識(shí)在很早之前就有所涉及了.同時(shí)，還可以對(duì)我國(guó)偉大數(shù)學(xué)家劉徽的割圓術(shù)的歷史進(jìn)行介紹，讓學(xué)生們感受到我國(guó)杰出的數(shù)學(xué)成就，提升學(xué)生的民族自豪感和愛國(guó)情懷，同時(shí)教育學(xué)生培養(yǎng)優(yōu)秀的意志品質(zhì).

（五）數(shù)學(xué)史的知識(shí)可以促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的完成

素質(zhì)教育背景下的教學(xué)目標(biāo)除了要讓學(xué)生掌握在某一階段應(yīng)該具有的知識(shí)和技能之外，還要讓學(xué)生明白生活中的道理.教師的主要職責(zé)就是教書和育人.教師可以將數(shù)學(xué)史的知識(shí)傳遞給學(xué)生，同時(shí)還能夠?qū)?shù)學(xué)史中一些數(shù)學(xué)家的進(jìn)取精神傳遞給學(xué)生.很多數(shù)學(xué)家在進(jìn)行數(shù)學(xué)研究中，經(jīng)歷了常人沒(méi)有經(jīng)歷的苦難，體驗(yàn)到常人無(wú)法體驗(yàn)的艱辛.比如，級(jí)數(shù)理論中的阿貝爾定理，就是數(shù)學(xué)家阿貝爾通過(guò)不懈的努力提出的.他在沒(méi)有食物，沒(méi)有金錢，沒(méi)有人幫助的情況下，仍然堅(jiān)持研究.最終就算是死在孤獨(dú)中，死在寒冷中也不放棄.他用自己的生命詮釋了數(shù)學(xué)研究的可貴.數(shù)學(xué)史知識(shí)的講授是教師傳遞給學(xué)生數(shù)學(xué)精神的最好方式.也是完成教書育人目標(biāo)的必經(jīng)之路.

三、將數(shù)學(xué)史應(yīng)用到高等數(shù)學(xué)中的幾項(xiàng)原則

（一）數(shù)學(xué)史要與高數(shù)教學(xué)內(nèi)容緊密連接

眾所周知，將數(shù)學(xué)史的知識(shí)應(yīng)用到高數(shù)課堂教學(xué)當(dāng)中，最終的目的是為了讓學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的相關(guān)概念以及教學(xué)方法進(jìn)行熟練地掌握，進(jìn)而更好地解決實(shí)際問(wèn)題.因此，數(shù)學(xué)史的知識(shí)需要和學(xué)生學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)教材緊密相連，二者不能相互脫離.否則就會(huì)讓學(xué)生感覺二者聯(lián)系不大，失去了對(duì)高數(shù)學(xué)習(xí)的興趣.

（二）高數(shù)知識(shí)為主，數(shù)學(xué)史知識(shí)為輔

數(shù)學(xué)史是一種貫穿在數(shù)學(xué)教學(xué)中的知識(shí)體系，但數(shù)學(xué)史知識(shí)不能成為高數(shù)課堂教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容.數(shù)學(xué)史知識(shí)的引入可以更好地將學(xué)生的思維和情感都帶入到數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)中，這樣數(shù)學(xué)史知識(shí)的應(yīng)用就已經(jīng)達(dá)到目的了.因此，教師應(yīng)該懂得二者之間的關(guān)系，不能舍本逐末，本末倒置.在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)該合理地安排數(shù)學(xué)史知識(shí)的講授時(shí)間，在選擇數(shù)學(xué)史資料時(shí)也應(yīng)該做好甄別工作.以數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)目標(biāo)為基礎(chǔ)，將數(shù)學(xué)史作為輔助的內(nèi)容.

（三）數(shù)學(xué)史知識(shí)需要和學(xué)生的已有水平相適應(yīng)

數(shù)學(xué)史的知識(shí)涉及范圍較廣，難度也很大.如果其知識(shí)難度超過(guò)了學(xué)生的數(shù)學(xué)水平和理解力，那么數(shù)學(xué)史知識(shí)就會(huì)給學(xué)生帶來(lái)一定的壓力，并不會(huì)起到輔助高數(shù)知識(shí)學(xué)習(xí)的作用.甚至還會(huì)讓學(xué)生認(rèn)為這是一種學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而影響到其他類型數(shù)學(xué)史知識(shí)的傳授.因此，選擇那些和學(xué)生知識(shí)水平相近的數(shù)學(xué)史內(nèi)容不僅可以做到激勵(lì)學(xué)生，還能夠拓展學(xué)生的視野，最終提升學(xué)習(xí)成績(jī).

四、數(shù)學(xué)史在高數(shù)教學(xué)中的應(yīng)用方法

（一）創(chuàng)設(shè)情境

教師在講授難度較大或者是需要學(xué)生一步一步去探究才能夠得到答案的數(shù)學(xué)知識(shí)時(shí)，可以采用創(chuàng)設(shè)情境的方式.數(shù)學(xué)教師可以根據(jù)題目的特點(diǎn)選擇科學(xué)的數(shù)學(xué)史知識(shí).比如，在講解極限概念時(shí)，由于概念抽象，學(xué)生理解起來(lái)具有一定的難度.學(xué)生們可能會(huì)對(duì)極限概念存在著很多疑慮，為什么會(huì)有極限這一概念，極限是用來(lái)計(jì)算嗎？教師可以引用我國(guó)著名數(shù)學(xué)家劉徽的割圓術(shù)來(lái)打破學(xué)生的疑惑.

割圓術(shù)主要是用圓來(lái)內(nèi)接正多邊形，使得這個(gè)正多邊形一步一步地接近圓.數(shù)學(xué)家劉徽首先采用的是圓內(nèi)接正六邊形，然后逐漸增加多邊形的邊數(shù)，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)正多邊形的邊數(shù)越多，越接近圓.如果正多邊形和內(nèi)接的圓面積相差越小，則圓的面積就會(huì)越精準(zhǔn).但是，從實(shí)驗(yàn)中可以看出，無(wú)論多邊形的邊數(shù)是多少，其面積都無(wú)法和圓的面積相等，這樣就直接引入了極限的問(wèn)題.

教師可以選擇教具來(lái)讓學(xué)生們自己動(dòng)手操作，通過(guò)創(chuàng)設(shè)一定的情境，學(xué)生會(huì)積極地投入到學(xué)習(xí)當(dāng)中.他們也能夠了解到這一概念的來(lái)源，以及熟練掌握之后的意義之所在.可見，創(chuàng)設(shè)情境是將數(shù)學(xué)史融入高數(shù)課堂教學(xué)的重要方式.

（二）將知識(shí)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程融入課堂當(dāng)中

學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的方式有很多，對(duì)數(shù)學(xué)家進(jìn)行模仿，深入鉆研某一知識(shí)點(diǎn)是有些學(xué)生經(jīng)常做的事.在課堂教學(xué)當(dāng)中，教師可以將某一知識(shí)點(diǎn)的發(fā)展過(guò)程告知給學(xué)生，讓學(xué)生親身感受數(shù)學(xué)研究的過(guò)程.比如，在對(duì)圓周率的知識(shí)進(jìn)行講授時(shí)，教師可以將祖沖之的研究過(guò)程用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言描述出來(lái).圓周率是圓的周長(zhǎng)和其直徑之間的比值，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域是一個(gè)非常關(guān)鍵的常數(shù).為了對(duì)這一比值問(wèn)題進(jìn)行研究，追求更為精確的數(shù)值，世界上很多數(shù)學(xué)家都進(jìn)行了深入研究，付出很多努力.教師可以告訴學(xué)生，這一數(shù)值經(jīng)過(guò)了多次數(shù)據(jù)的修正，古埃及、古巴比倫以及古希臘等很多數(shù)學(xué)家都參與過(guò)研究，包括著名的阿基米德也曾深入研究，但是最終我國(guó)的祖沖之將數(shù)值精確到七位小數(shù)，在世界上達(dá)到了領(lǐng)先水平.直到13世紀(jì)初期，數(shù)學(xué)家阿爾·卡西將數(shù)值精確到小數(shù)點(diǎn)后面十六位.

將這一知識(shí)點(diǎn)的研究過(guò)程講述給學(xué)生，學(xué)生們不僅會(huì)感嘆數(shù)學(xué)家的執(zhí)著研究，還能夠激發(fā)學(xué)生的民族自豪感.在以后的學(xué)習(xí)中也會(huì)對(duì)這一知識(shí)點(diǎn)加深印象，進(jìn)而培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維.很多學(xué)生在閑暇時(shí)也會(huì)嘗試著鉆研這一知識(shí)點(diǎn)，得到自己的見解，探究其奧妙.

（三）將數(shù)學(xué)家的典故融入高數(shù)課堂當(dāng)中

從古到今，國(guó)內(nèi)國(guó)外有很多取得了偉大成就的數(shù)學(xué)家，他們的典故可以作為教材的輔助部分來(lái)啟發(fā)和激勵(lì)學(xué)生.學(xué)生們?cè)诟袊@數(shù)學(xué)家精神的同時(shí)，自身的人格也得到了塑造，精神也受到陶冶.數(shù)學(xué)史上的宋元四大家在當(dāng)時(shí)遠(yuǎn)近聞名，對(duì)于現(xiàn)在的數(shù)學(xué)發(fā)展也起到了重要的推動(dòng)作用.其中楊輝三角聞名全世界，秦九韶的正負(fù)開方術(shù)以及李冶的天元術(shù)和朱世杰的四元術(shù)都是我國(guó)數(shù)學(xué)史上值得一提的成績(jī).國(guó)外的數(shù)學(xué)家也同樣貢獻(xiàn)卓絕，高斯對(duì)自己的作品要求十分嚴(yán)格，他曾多次強(qiáng)調(diào)，如果作品不成熟就不能夠發(fā)表，成果不在于多在于精.這些數(shù)學(xué)家的卓越成績(jī)會(huì)讓整個(gè)高數(shù)課堂變得更加有感染力，學(xué)生會(huì)隨著教師講解這些典故產(chǎn)生對(duì)數(shù)學(xué)家的崇拜和敬仰，進(jìn)而對(duì)數(shù)學(xué)充滿尊重，會(huì)將更多的精力放到高數(shù)的學(xué)習(xí)當(dāng)中，尤其是對(duì)數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí).

五、總結(jié)

總而言之，隨著數(shù)學(xué)學(xué)科的不斷發(fā)展，數(shù)學(xué)史已經(jīng)逐漸走入到高數(shù)課堂教學(xué)當(dāng)中.雖然數(shù)學(xué)史的應(yīng)用過(guò)程中還存在一定的問(wèn)題，但只要教師能夠根據(jù)學(xué)生和教學(xué)的特點(diǎn)將數(shù)學(xué)史和課堂有效地連接，就可以在提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，感受到情感的熏陶，進(jìn)而將數(shù)學(xué)史融入實(shí)踐當(dāng)中，最終提升教學(xué)效果，完成教學(xué)目標(biāo).

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