數(shù)學史與初中數(shù)學教學:理論、實踐與案例
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歌德曾經(jīng)說過,不能產(chǎn)生行動的思想是一種疾病。在教育領域,這樣的疾病比比皆是,知易行難。我們何曾缺少過理論和理念?我們?nèi)鄙俚氖蔷实陌咐。就HPM實踐而言,教師的困難主要體現(xiàn)在以下幾個方面:一是心里無信念;二是手頭無史料;三是課上無時間;四是胸中無方法;五是身邊無同道。出版本書的目的之一就是解決這些問題。 本書各章主要內(nèi)容如下: 第1章追溯HPM作為一個學術領域的歷史,介紹HPM領域的各類研究課題; 第2章基于教學案例構建了HPM對學生教育價值的分類框架,并討論了HPM與教師專業(yè)知識之間的聯(lián)系; 第3章展示了HPM案例研究的流程和方法; 第4~17章分別呈現(xiàn)了14個初中數(shù)學HPM案例,包括相關史料、教學過程、學生反饋、案例評價等; 第18~20章分別對HPM視角下的新知引入方式、概念教學特點以及問題提出策略進行了較為深入的案例分析。 本書的出版,意在彰顯HPM對于初中數(shù)學教學的巨大價值,提供豐富的數(shù)學史素材,再現(xiàn)精彩的HPM教學過程,展示數(shù)學史融入數(shù)學教學的多元方法,從而改善教師的數(shù)學教學信念,激發(fā)教師對HPM的興趣,指導教師的HPM教學實踐,擴大HPM專業(yè)學習共同體,促進教師的專業(yè)發(fā)展。 希望本書的出版能夠引發(fā)更多的實踐研究,為HPM注入新鮮的血液,使HPM成為數(shù)學教育中充滿活力和魅力的領域,并成為初中數(shù)學教育教學改革不可或缺的抓手。
歌德曾經(jīng)說過,不能產(chǎn)生行動的思想是一種疾病。在教育領域,這樣的疾病比比皆是,知易行難。我們何曾缺少過理論和理念?我們?nèi)鄙俚氖蔷实陌咐。就HPM實踐而言,教師的困難主要體現(xiàn)在以下幾個方面:一是心里無信念;二是手頭無史料;三是課上無時間;四是胸中無方法;五是身邊無同道。出版本書的目的之一就是解決這些問題。 《高中生高階思維能力培養(yǎng)的實踐研究》的出版,意在彰顯HPM對于初中數(shù)學教學的巨大價值,提供豐富的數(shù)學史素材,再現(xiàn)精彩的HPM教學過程,展示數(shù)學史融入數(shù)學教學的多元方法,從而改善教師的數(shù)學教學信念,激發(fā)教師對HPM的興趣,指導教師的HPM教學實踐,擴大HPM專業(yè)學習共同體,促進教師的專業(yè)發(fā)展。 希望本書的出版能夠引發(fā)更多的實踐研究,為HPM注入新鮮的血液,使HPM成為數(shù)學教育中充滿活力和魅力的領域,并成為初中數(shù)學教育教學改革不可或缺的抓手。
早在20世紀70年代,數(shù)學史與數(shù)學教育之間的關系(HPM)就成為數(shù)學教育的一個學術領域。早期,人們主要討論數(shù)學史的教育價值,即為什么要在數(shù)學教學中運用數(shù)學史,隨著時間的推移,人們開始嘗試將數(shù)學史運用于課堂教學,但教學案例并不多見。2005年,首屆全國數(shù)學史與數(shù)學教育學術研討會在西北大學召開,HPM開始進入我國數(shù)學史研究者和數(shù)學教育工作者的視野。當年,組委會向全國征集將數(shù)學史融入數(shù)學教學的案例,但無果而終。在HPM的起步階段,很少有人做實踐研究,而停留在思辨層面的關于數(shù)學史教育價值的討論卻越來越多,在各類期刊上隨處可見。于是,在國內(nèi)HPM領域,出現(xiàn)了高評價、低應用的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象至今依然普遍存在。 歌德曾經(jīng)說過,不能產(chǎn)生行動的思想是一種疾病。在教育領域,這樣的疾病比比皆是,知易行難。我們何曾缺少過理論和理念?我們?nèi)鄙俚氖蔷实陌咐。就HPM實踐而言,教師的困難主要體現(xiàn)在以下幾個方面。 其一,心里無信念。在巨大的升學壓力下,一些教師變得很現(xiàn)實:一切圍繞考試進行,提高分數(shù)才是硬道理。在這類教師心中,數(shù)學教學就是解題教學,數(shù)學的教育價值就在于獲取高分,而表面上看,HPM無助于分數(shù)的提升,只能與他們形同陌路。 其二,手頭無史料。一些教師認同HPM的理念,對HPM實踐也抱有濃厚興趣,但苦于找不到資料,因而陷入巧婦難為無米之炊的困境。 其三,課上無時間。在每一節(jié)數(shù)學課上,教師要完成教學目標,趕上教學進度,確保解題數(shù)量,達到訓練效果,實屬不易!哪還有時間運用數(shù)學史呢? 其四,胸中無方法。一些教師誤認為教學中運用數(shù)學史就是講數(shù)學家的故事,或在教學中插入數(shù)學史,就像電視臺在播出連續(xù)劇的間隙插入廣告一樣。倘若教師持有如此膚淺的認識,那么即便他們擁有豐富的數(shù)學史料,也會與HPM視角下的數(shù)學教學失之交臂。 其五,身邊無同道。中學數(shù)學教師是一個龐大而復雜的群體,他們身處不同的學校文化,有著不同的教育背景、不同的教育理念、不同的教學風格、不同的興趣愛好,其中研究和實踐HPM的教師只占了少數(shù),這些教師往往感到曲高和寡、知音難覓,有時還會受到身邊同事的質(zhì)疑。 出版本書的目的之一就是解決上述問題。第1章追溯HPM作為一個學術領域的歷史,介紹HPM領域的各類研究課題;第2章基于教學案例構建了HPM對學生教育價值的分類框架,并討論了HPM與教師專業(yè)知識之間的聯(lián)系;第3章展示了HPM案例研究的流程和方法;第4~17章分別呈現(xiàn)了14個初中數(shù)學HPM案例,包括相關史料、教學過程、學生反饋、案例評價等;第18~20章分別對HPM視角下的新知引入方式、概念教學特點以及問題提出策略進行了較為深入的分析。 我們希望通過本書,彰顯HPM對于初中數(shù)學教學的巨大價值,提供豐富的數(shù)學史素材,再現(xiàn)精彩的HPM教學過程,展示數(shù)學史融入數(shù)學教學的多元方法,從而改善教師的數(shù)學信念,激發(fā)教師對HPM的興趣,指導教師的HPM教學實踐,擴大HPM專業(yè)學習共同體,促進教師的專業(yè)發(fā)展。 關于HPM的知識,有一半來自書本,即數(shù)學的歷史(H),而另一半則來自課堂,即教學(P)。不走進課堂,人們永遠無法獲得完整而深刻的HPM知識。因此,在HPM領域,我們始終堅持自下而上的研究路徑。希望本書的出版能夠引發(fā)更多的實踐研究,為HPM注入新鮮的血液,使HPM成為數(shù)學教育中充滿活力和魅力的領域,并成為初中數(shù)學教育教學改革不可或缺的抓手。 本書所有案例都是HPM專業(yè)學習共同體的成果,部分案例由華東師范大學HPM研究團隊與上海市普陀區(qū)張德榮數(shù)學教師工作室合作開發(fā),部分案例由華東師范大學HPM研究團隊與HPM工作室的初中數(shù)學教師合作開發(fā)。案例中的執(zhí)教者王進敬老師、孫洲老師、宋萬言老師、蔡穎慧老師、賈彬老師、顧海萍老師、湯雪川老師、仇揚老師、沈琰老師、張莉萍老師、李莉老師、岳秋老師等都為有關案例的實施付出了辛勞。華東師范大學教師教育學院鄒佳晨老師,華東師范大學數(shù)學科學學院博士研究生岳增成、沈中宇、孫丹丹等,華東師范大學教師教育學院碩士研究生王鑫、陳晏蓉、丁倩文、姜浩哲、瞿鑫婷等在案例的設計、實施、分析、評價等方面貢獻了智慧。華東師范大學出版社李文革副總編審讀了整本書稿,對本書的出版給予了鼎力支持和重要指導;平萍、徐惟簡、時東明等編輯就有關行文和圖片提出了寶貴的意見和建議,對本書的出版給予了積極推進;劉怡霖美編為本書的版式和封面作了精心設計。在此一并致謝。 汪曉勤 栗小妮2019年4月25日
汪曉勤 HPM 研究專家,中國科學院科學技術史(理學)博士,浙江大學博士后,華東師范大學教授、博士生導師,曾任全國數(shù)學史學會副理事長。長期致力于HPM 理論與方法的傳播,具有廣闊的國際視野、扎實的理論基礎、豐富的實踐經(jīng)驗,曾在 2016 年國際 HPM 會議上作大會報告,獨立或合作發(fā)表論文300 余篇,引領團隊與各級各類學校教師合作開發(fā)一系列HPM 課例, 其課題數(shù)學史融入初中數(shù)學教學的實踐研究 于2017 年榮獲上海市基礎教育教學成果一等獎。 栗小妮 華東師范大學教師教育學院2016 級博士生,導師為汪曉勤教授;2009 年畢業(yè)于華東師范大學數(shù)學系,獲理學碩士學位;曾任初中數(shù)學教師7 年。近年來致力于初中數(shù)學HPM 案例的實踐與研究,與一線初中數(shù)學教師合作發(fā)表HPM 案例論文多篇。
前言 理論篇 1 HPM: 一個富有魅力的研究領域 2 HPM課例研究的價值 3 HPM課例研究的方法 實踐篇 4 古人困惑今人解: 有理數(shù)的乘法 5 千年障礙從頭越: 字母表示數(shù) 6 先哲足跡紙上探: 實數(shù)的概念 7 于濫觴處尋動因: 完全平方公式 8 陳年佳釀品名題: 二元一次方程組 9 表征轉(zhuǎn)換通古今: 一元二次方程的配方法 10 揭開增根之面紗: 可化為一元一次方程的分式方程 11 發(fā)現(xiàn)歷史相似性: 平行線的判定 12 平凡命題價更高: 鄰補角與對頂角 13 推陳出新用歷史: 等腰三角形的性質(zhì) 14 穿越時空話測量: 全等三角形的應用 15 人性課堂幾何魂: 演繹證明 16 歷史與現(xiàn)實交匯: 三角形中位線定理 17 困境之外新天地: 平面直角坐標系 分析篇 18 HPM視角下初中數(shù)學概念教學的若干特點 19 基于數(shù)學史的新知引入分析 20 基于數(shù)學史的初中數(shù)學問題提出策略