科學史融入數(shù)學教學分析的論文
一、結合教材內(nèi)容，“見縫插針”，使科學史自然融入課堂教學。
“圓”是一個古老的課題，人類的生活與生產(chǎn)活動和它密切相關。有關圓的知識在戰(zhàn)國時期的《墨經(jīng)》、《考工記》等書中都有記載，授課中將有關史料穿插進去，作為課本知識的補充和延伸。例如講解圓的定義與性質(zhì)時，我向?qū)W生介紹，約在公元前二千五百年左右，我國已有了圓的概念，考古說明我國夏代奴隸社會以前的原始部落時期就有圓形的建筑。至于圓的定義和性質(zhì)在《墨經(jīng)》中已有記載，其中，“圓，一中同長也”，即圓周上各點到中心的長度均相等；此外，還進一步說明“圓，規(guī)寫交也”，即圓是用圓規(guī)畫出來的終點與始點相交的線。這與歐幾里得的定義相似，而《墨經(jīng)》成書于公元前４～３世紀，是在歐幾里德誕生時間問世的。再比如圓心角、弓形、圓環(huán)形、圓內(nèi)接正六邊形、直角三角形的內(nèi)切圓、圓錐等一系列概念與性質(zhì)，在《墨經(jīng)》、《考工記》、《九章算術》等書中都有記載，在講到這些內(nèi)容時，我便用幾句話向同學們作簡要介紹。這樣，隨著這一章教材的不斷展開，同學們對我國古代在相關領域的發(fā)展概貌有個初步的了解，明白我國古代就對這些內(nèi)容有了比較全面、系統(tǒng)的認識。特別是早在戰(zhàn)國時期就有了論證幾何學的萌芽，幾乎與古希臘的幾何學同時產(chǎn)生。
二、根據(jù)教材特點，適當選擇科學史資料，有針對性地進行教學。
圓周率π是數(shù)學中的一個重要常數(shù)，是圓的周長與其直徑之比。為了回答這個比值等于多少，一代代中外數(shù)學家鍥而不舍，不斷探索，付出了艱辛的勞動，其中我國的數(shù)學家作出過卓越貢獻。該章的“讀一讀：關于圓周率π”對此作了簡單的介紹，并提到祖沖之取得了“當時世界上最先進的成就”。為了讓同學們了解這一成就的意義，從中得到啟迪，我選配了有關的史料，作了一次讀后小結。先簡單介紹發(fā)展過程：最初一些文明古國均取π＝３，如我國《周髀算經(jīng)》就說“徑一周三”，后人稱之為“古率”。人們通過實踐逐步認識到用古率計算圓周長和圓面積時，所得到的值均小于實際值，于是不斷利用經(jīng)驗數(shù)據(jù)修正π值，例如古埃及人和巴比倫人分別得到π＝３１６０５和π＝３１２５。后來古希臘數(shù)學家阿基米德（公元前２８７～２１２年）利用圓內(nèi)接和外切正多邊形來求圓周率的近似值，得到當時關于π的最好估值約為：３１４０９〈π〈３１４２９；此后古希臘的托勒玫約在公元１５０年左右又進一步求出π＝３１４１６６６。我國魏晉時代數(shù)學家劉微（約公元３～４世紀）用圓的內(nèi)接正多邊形的“弧矢割圓術”計算π值。當邊數(shù)為１９２時，得到３１４１０２４〈π〈３１４２７０４。后來把邊數(shù)增加到３０７２邊時，進一步得到π＝３１４１５９，這比托勒玫的結果又有了進步。待到南北朝時，祖沖之（公元４２９～５００年）更上一層樓，計算出π的值在３１４１５９２６與３１４１５９２７之間。求出了準確到七位小數(shù)的π值。我國以這一精度，在長達一千年的時間中，一直處于世界領先地位，這一記錄直到公元１４２９年左右才被中亞細亞的數(shù)學家阿爾·卡西打破，他準確地計算到小數(shù)點后第十六位。這樣可使同學們明白，人類對圓周率認識的逐步深入，是中外一代代數(shù)學家不斷努力的結果。我國不僅以古代的四大發(fā)明———火藥、指南針、造紙、印刷術對世界文明的進步起了巨大的作用，而且在數(shù)學方面也曾在一些領域內(nèi)取得過遙遙領先的地位，創(chuàng)造過多項“世界記錄”，祖沖之計算出的圓周率就是其中一項。接著我再說明，我國的科學技術只是近幾百年來，由于封建社會的日趨沒落，才逐漸落伍。如今在向四個現(xiàn)代化進軍的新長征中，趕超世界先進水平的歷史重任就責無旁貸地落在同學們的肩上。我們要下定決心，努力學習，奮發(fā)圖強。
為了使同學們認識科學的艱辛以及人類鍥而不舍的探索精神，我還進一步介紹：同學們都知道π是無理數(shù)，可是在１８世紀以前，“π是有理數(shù)還是無理數(shù)？”一直是許多數(shù)學家研究的課題之一。直到１７６７年蘭伯脫才證明了π是無理數(shù)，圓滿地回答了這個問題。然而人類對于π值的進一步計算并沒有終止，例如１６１０年德國人路多夫根據(jù)古典方法，用２６２邊形，計算π到小數(shù)點后第３５位。他把自己一生的大部分時間花在這項工作上。后人為了紀念他，就把這個數(shù)刻在他的墓碑上，至今圓周率被德國人稱為“路多夫數(shù)”。１８７３年英國的向克斯計算π到７０７位小數(shù)。１９４４年英國曼徹斯特大學的弗格森分析了向克斯計算的結果后，產(chǎn)生了懷疑并決定重算一次。他從１９４４年５月到１９４５年５月用了一整年的時間來做此項工作，結果發(fā)現(xiàn)向克斯的７０７位小數(shù)只有前面５２７位是正確的。后來有了電子計算機，有人已經(jīng)算到第十億位。同學們要問計算如此高精度的π值究竟有什么意義？專家們認為，至少可以由此來研究π的小數(shù)出現(xiàn)的規(guī)律。更重要的是，對π認識的新突破進一步說明了人類對自然的認識是無窮無盡的`。幾千年來，沒有哪一個數(shù)比圓周率π更吸引人了。根據(jù)這一段教材的特點，適當選配數(shù)學史料，采用讀后小結的方式，不僅可以使學生加深對課文的理解，而且人類對圓周率認識不斷深入的過程也使學生受到感染，興趣盎然，這對培養(yǎng)學生獻身科學的探索精神有著積極的意義。
三、吃透教材精神，采取多種形式，增強教學效果。
把科學史融入日常教學，進行思想教育，教師不僅要吃透教材的知識內(nèi)容，還要努力挖掘教材的思想性，并采取多種形式，形象生動地進行教學。初三幾何教材第七章的７３節(jié)的例題四，是通過計算趙州橋橋拱的半徑，使學生掌據(jù)垂徑定理及其推論的應用，也是進行愛國主義教育，激勵學生努力學習科學知識的好材料。為了增強教學效果，上課前我請美術教師畫好趙州橋的彩色圖畫，當它在課堂上展示時，同學們被這造形奇特、氣勢雄偉的趙州橋畫面吸引住了，等待教師的講解。我指著畫面向同學們介紹道：“這是河北省趙縣的趙州橋，又名安濟橋，建于一千三百多年前的隋代大業(yè)年間（公元６０５～６１８年），是一座世界聞名的石拱橋。整個橋身是圓弧的一段，長５０多米，寬９米多。這么長的橋，全部用石頭砌成，沒有橋墩，只有一個拱形的大橋洞，橫跨在３７米寬的河面上。這樣巨型的跨度，在當時是首屈一指。而更顯示其先進技術的，是大拱圈上的兩肩各有兩個拱形的小橋洞，既減輕了橋身的重量，節(jié)省了石料，還增加了洪水季節(jié)橋下的過水面積，四個小孔可以輔助渲泄洪水，減輕了洪水對橋身的沖擊力，不但堅固而且美觀。這種設計是建橋史上的一個創(chuàng)舉，創(chuàng)造了敞肩拱的新式橋型，使拱橋的建造技術達到了一個新水平。比歐州１９世紀建造的同類拱橋早一千二百多年。趙州橋經(jīng)歷了洪水、地震等自然界的襲擊和一千多年使用的考驗，依然巍然挺立，雄姿煥發(fā)，是我國寶貴的歷史遺產(chǎn)。它表現(xiàn)了中國勞動人民的智慧和才干，是綜合運用包括數(shù)學在內(nèi)的多種科學知識的典范。下面我們就來算一算橋拱的半徑……”這樣引導，同學們情緒高漲，課堂氣氛活躍。
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