淺談大學數(shù)學文化教育體系的構建論文
分析了目前大學數(shù)學教學中存在的問題，提出了構建大學數(shù)學文化教育體系的基本途徑。立足工科院校實際，通過“高等數(shù)學”等基礎課程教學滲透數(shù)學文化，通過開設“數(shù)學文化”公選課講授數(shù)學文化，通過舉辦周末數(shù)學講壇傳播數(shù)學文化，通過開展學生科技創(chuàng)新活動深化數(shù)學文化，通過創(chuàng)辦刊物升華數(shù)學文化。
一、引言
數(shù)學是一種文化早已是人們的共識。古希臘和文藝復興時期的文化名人，往往本身就是數(shù)學家，最著名的如柏拉圖和達·芬奇。愛因斯坦、希爾伯特、羅素、馮·諾依曼等文化名人也都是20世紀數(shù)學文明的締造者�？巳R因的《古今數(shù)學思想》、《西方文化中的數(shù)學》、《數(shù)學：確定性的喪失》無疑都是數(shù)學文化的杰作。“數(shù)學文化”一詞，有狹義和廣義的兩種解釋。狹義的解釋是指數(shù)學的思想、精神、方法、觀點、語言;廣義的解釋則是除這些以外，包含數(shù)學史、數(shù)學美、數(shù)學教育、數(shù)學與人文的交叉、數(shù)學與各種文化的關系等。“數(shù)學文化”從文化層面來關注數(shù)學，強調數(shù)學的文化價值，有助于人們了解數(shù)學的精髓，培養(yǎng)數(shù)學素質，具有旺盛的生命力，引起了專家學者和廣大數(shù)學教育工作者的研究興趣。
數(shù)學文化關注數(shù)學的思想、精神和方法，探討數(shù)學與人文的交叉，是大學數(shù)學課程的拓展和有益補充。因此，如何構建完備的大學數(shù)學文化教育體系，使數(shù)學文化走進課堂，通過文化層面讓學生進一步理解數(shù)學、熱愛數(shù)學，這是擺在我們面前的一項重要課題。
二、當下大學數(shù)學教學存在的主要問題
目前，大學數(shù)學教學以傳授數(shù)學知識為主，注重數(shù)學的工具作用而忽視數(shù)學的文化內(nèi)涵。大學數(shù)學的教學內(nèi)容，無疑是前人研究的成果，這些知識的產(chǎn)生一般都經(jīng)歷了漫長的歷史進程，其中不乏艱難與曲折。只是為了簡明起見，編寫教材時所有數(shù)學知識不僅都以定論的形式出現(xiàn)，而且?guī)缀跞柯匀チ酥R發(fā)生的過程、命題的形成過程和問題的'探索過程。長期以來，數(shù)學教學停留在現(xiàn)成知識即數(shù)學結果的教學上，既不注意展現(xiàn)知識的發(fā)生過程，又不注重揭示教材中蘊含的數(shù)學思想方法，形成了“概念+例題”、“定理公式+例題”的普遍的教學模式。對于數(shù)學思想、數(shù)學思維、數(shù)學觀點、數(shù)學方法等很少涉及。由于缺乏數(shù)學文化的滋養(yǎng)，學生對高等數(shù)學更多的是恐懼而不是熱愛。受到教學時數(shù)的限制，課堂教學中存在滿堂灌的現(xiàn)象，有關數(shù)學家、數(shù)學史等許多生動有趣的環(huán)節(jié)長期被忽略，在課堂這個舞臺上，教師是演員，學生是觀眾，課堂氣氛大多比較沉悶，學生被動聽課，甚至有人當堂睡覺。長期進行灌輸式教學，使學生產(chǎn)生思維惰性，學習的積極性和主動性被扼殺，學習興趣喪失，甚至有人無法通過正常考試。許多學生由于數(shù)學不合格而導致學習生活的失敗，這種挫折給他們造成的精神創(chuàng)傷將伴隨終生，由此給學生就業(yè)和未來發(fā)展帶來的負面影響是顯而易見的。數(shù)學的品格使人終生受益，但許多學生學習數(shù)學多年，仍然對數(shù)學的思想、精神和文化了解膚淺，對數(shù)學的宏觀認識和總體把握較差，數(shù)學素養(yǎng)欠缺。高等教育的急功近利導致文化氛圍缺失。以就業(yè)為導向的訂單式培養(yǎng)模式，使本該豐富多彩的數(shù)學僅剩骨架，而作為靈魂的數(shù)學精神、數(shù)學文化等內(nèi)容大部分缺失。在許多理工類院校，數(shù)學僅滿足于夠用，數(shù)學文化類課程、活動匱乏。
三、構建數(shù)學文化教育體系的主要途徑
自上個世紀末，特別是進入21世紀以來，數(shù)學文化開始引起教育主管部門和各級各類學校的關注，并進行了許多有益的實踐與探索。2003年，教育部頒布《普通高中數(shù)學課程標準》，開始使用“數(shù)學文化”一詞，強調中學數(shù)學要滲透數(shù)學文化。在高等教育領域，1999年黃力民教授在湘潭工學院開設“數(shù)學文化”課，開始探索大學生的文化素質教育。2003年10月，高等教育出版社在北京召開“全國數(shù)學史、數(shù)學文化課程建設與教學研討會”，數(shù)學文化成為全國性教學研究會議的一個主題。在我國高校中，南開大學作為教育部設立的“大學生文化素質教育基地”，非常重視“數(shù)學文化”課在大學生文化素質教育方面的作用，國家首屆教學名師顧沛教授開設“數(shù)學文化”課已持續(xù)了10多年，深受各專業(yè)學生的歡迎，取得了較好的效果。數(shù)學文化教育要真正成為大學數(shù)學教育的有機組成部分，需要構建完備的教育體系，使學生得到系統(tǒng)的文化給養(yǎng)。2009年，我校以山東省高等學校教學改革項目“大學數(shù)學文化的構建與學生數(shù)學素質的培養(yǎng)”為依托，開始全面構建適合工科院校特點的數(shù)學文化教育體系。
途徑一：借助高等數(shù)學等公共基礎課教學平臺，全面滲透數(shù)學文化。充分利用理工類專業(yè)普遍開設的高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、復變函數(shù)與積分變換等公共基礎課教學平臺，全面滲透數(shù)學文化。教師積極樹立數(shù)學的文化教育觀，深入開展數(shù)學文化融入數(shù)學課堂教學的實踐。通過業(yè)務學習、跨學科探討交流等方式，提高教師的數(shù)學文化修養(yǎng)。將數(shù)學史、數(shù)學家、數(shù)學思想、數(shù)學思維、數(shù)學方法等內(nèi)容適當穿插滲透于日常教學中，既著眼于提高學生的數(shù)學素質，又著眼于提高學生的文化素質。例如，高等數(shù)學按照極限理論--微積分理論編排，適當介紹歷史上先有微積分，再有極限理論，然后才有實數(shù)理論的過程，讓學生了解知識的邏輯順序與歷史順序的不同。滲透“有限”與“無限”的關系，體驗數(shù)學方法之美。在講授數(shù)學知識的過程中，適當融進模型構建、數(shù)學抽象和數(shù)學美學等方法，滲透數(shù)學思想以及“變中有不變”的觀點，等等。
途徑二：利用課堂教學主渠道系統(tǒng)實施數(shù)學文化課程教育。面向全校開設“數(shù)學文化”、“數(shù)學史”、“數(shù)學與人類文明”等公選課，通過課堂教學實施數(shù)學文化教育。通過課程的系統(tǒng)學習，使選課學生全面掌握數(shù)學文化的基本內(nèi)涵，了解數(shù)學的發(fā)展歷史，提高數(shù)學思維能力，培養(yǎng)嚴謹求實的科學精神，體驗數(shù)學的美。積極鼓勵文史類專業(yè)的學生選修數(shù)學文化類課程，讓學生充分認識到，即使是純社會科學領域的問題，一旦借助數(shù)學的力量，就會呈現(xiàn)出全新的局面。
途徑三：開展校園文化活動，積極傳播數(shù)學文化。為了營造數(shù)學文化的濃厚氛圍，我們每年舉辦一次“數(shù)學文化節(jié)”，開展趣味數(shù)學比賽、數(shù)學智力游戲、數(shù)學文化報告等。期間邀請校內(nèi)外專家做數(shù)學文化有關的報告，如南開大學顧沛教授所作的“數(shù)學文化與精品課程建設”，北京工業(yè)大學孟大志教授所作的“數(shù)學建模及其競賽”，通過舉辦“數(shù)學文化節(jié)”，讓學生感受數(shù)學的魅力，接受文化的熏陶。開展周末數(shù)學講壇，鼓勵學生自主設計問題，組織團隊自己解決問題，走上講臺展示自己的研究成果，利用周末講壇進行辯論，激發(fā)學生學習數(shù)學的興趣，增強學生的自信心，培養(yǎng)主動精神和團隊意識，提高分析問題和解決問題的能力，促進學生的個性發(fā)展，及時發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)精英人才。根據(jù)教學進程，舉辦專題討論會，專題討論通常針對一定的知識模塊進行，選擇開放性題目進行討論，同時兼具趣味性。題目通常沒有固定的解決辦法，需要獨辟蹊徑來解決，不一定有唯一確定的答案。但問題能夠運用學生所學知識與方法解決，通過對學生智力的挑戰(zhàn)激發(fā)學生的積極性和創(chuàng)造精神。學生可以組隊進行研討，問題解決后提交書面論文。教師篩選出部分優(yōu)秀者在討論會上進行報告，最后進行點評。例如，在函數(shù)部分學習結束后，我們組織學生研究人口模型等。
途徑四：搭建數(shù)學文化平臺，讓學生自主接受數(shù)學文化的熏陶。建立數(shù)學文化專題網(wǎng)站，包括課程大綱、電子課件、數(shù)學漫談、數(shù)學名家簡介、交流論壇等資源，實現(xiàn)了網(wǎng)絡資源共享，傳播數(shù)學文化，拓展教育空間，為廣大師生服務。2011年以來，點擊量突破3萬人次，受到師生的廣泛歡迎。主辦了《數(shù)學建模及其應用》期刊，并于2012年2月正式發(fā)刊，這是我國有關數(shù)學建模及其應用的第一份專門學術刊物，為廣大參與數(shù)學建模課程與競賽的師生提供了一個學習和交流的平臺。
近幾年來我們始終堅持數(shù)學文化與基礎課程融合發(fā)展的教育理念，實施了基于數(shù)學文化的教學新模式。將數(shù)學文化融入日常課堂教學，使學生在學習數(shù)學的過程中逐步接受數(shù)學文化的熏陶，提高學習數(shù)學的興趣與積極性，激發(fā)創(chuàng)造性，促進學生的全面發(fā)展。從文化的視角入手，立足工科院校實際，構建了完備的數(shù)學文化教育新體系。通過“高等數(shù)學”等基礎課程教學滲透數(shù)學文化，通過開設“數(shù)學文化”公選課講授數(shù)學文化，通過舉辦周末數(shù)學講壇傳播數(shù)學文化，通過開展學生科技創(chuàng)新活動深化數(shù)學文化，通過創(chuàng)辦刊物升華數(shù)學文化。通過選修數(shù)學文化課、參加數(shù)學文化講座等活動，許多人文社科類學生認識了數(shù)學的重要作用，促進了數(shù)學與人文及其他學科的交叉與融合。
全面構建數(shù)學文化教育體系，提高學生的數(shù)學素質，是一項復雜的系統(tǒng)工程。這就要求我們切實把數(shù)學文化素質教育落實到具體的教學中，使數(shù)學文化成為促進大學生成長成才的粘合劑和推進器，為培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才發(fā)揮作用。
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