圆的面积:从历史到课堂

关于数学史对数学教学的价值,学术界已经有过广泛而深入的讨论.从知识目标上说,数学史帮助学生理解数学;从过程与方法目标上说,数学史提供了丰富的问题解决方法,可以拓宽学生的思维;从情感、态度和价值观的目标上说,数学史增加学生的学习兴趣、激发学生的学习动机,使数学变得更亲和、更令人愉悦、更激动人心,揭示出数学作为人类文化活动的本质.这些价值在数学课堂上究竟能否实现?笔者在沪太路教育发展区项目“HPM与初中数学教师专业发展”的引领下,在六年级上学期“圆的面积”的教学中融入数学史,通过课堂观察、问卷调查和访谈,收集学生的反馈信息,并结合专家和听课教师的反应,得出结论,从而对上述问题作出回答.     

第一届全国HPM会议在西安胜利闭幕

第一届“全国数学史与数学教育(HPM)会议”于2005年5月1日至4日在西安西北大学召开.来自中科院、各地高校和中学的著名学者、一线教师和硕士、博士研究生以及美国的数名学者共约150人参加了此次会议.全国数学史学会理事长、中科院数学与系统科学研究院李文林研究员在开幕式上致辞,著名数学家龚、严士健、西南师范大学校长宋乃庆教授等分别做了大会报告.会议由中国数学史学会与西北大学联合主办.全国数学史与数学教育会议是系列会议,旨在研究和推动数学史与数学教育的结合以及在数学教学中对数学史的运用.鉴于教育部关于大学数学“学一点数…     

将数学史引入“等差数列前n项和”的教学实录

课标指出:“数学在形成人类理性思维和促进个人智力发展的过程中发挥着独特的、不可替代的作用,数学是人类文化的重要组成部分,数学素质是公民所必须具备的一种基本素质”.课标提出十大基本理念,其中之一就是要体现数学的文化价值.强调数学课程应适当反映数学的历史、应用和发展趋势.数学课程应帮助学生了解数学在人类文明发展中的作用,逐步形成正确的数学观.本文将介绍在等差数列前n项和的教学中,我们以数学史为主线,利用数列求和中丰富的数学史资源,引导学生追寻数学家的足迹,体验数学家的思维过程,形成对问题的深刻认识,并从历史的角度注…     

美国“数学史在数学教学中的应用”专题会议介绍

１９９８年４月４日,“数学史与数学教育关系国际研究会”美国分部,在美国全国数学教师委员会年会（在华盛顿特区）召开之际,举行了一整天会议,讨论“数学史在数学教学中的应用”．ＡｒｔｈｕｒＪｏｈｎｓｏｎ致开幕词：“为什么在数学课堂上要讲数学史？”他论述了如何运用数学史消除那些荒诞的想法,诸如数学是静止的,一元的,现成的,无误的,永不变化的,且仅为男孩子而设等．他讲到为什么应当学会利用数学史,他列举了一些实例,如使数学的人性化,显示数学发展历程,观察数学对社会以及社会对数学的作用,象看待现实的人那样看待…     

重视数学史在数学教育中的作用

为了全面了解数学科学 ,探索数学发展的规律 ,为了数学教育的目的 ,都应该开展数学史的教学与研究 ,进一步认识数学史在数学教育中的地位和价值 ,充分发挥数学史知识在进行素质教育方面的重要作用 .1　数学史在数学教育中的地位数学史是学习数学、认识数学的工具 .人们要弄清数学概念、数学思想和方法的发展过程 ,增长对数学的通识 ,建立数学的整体意识 ,就必须运用数学史作为补充和指导 .特别是 ,现代数学的体系犹如“茂密繁盛的森林” ,使人“站在外面窥不见它的全貌 ,深入内部又可能陷身迷津” ,数学史的作用就是指引方向的“路标” ,给…     

从《数学归纳法》再看课堂有效性

数学归纳法是一种用于证明与自然数n有关的无限问题正确性的数学方法.由于自然数的个数是无限的,因此与自然数有关的命题是不可能通过有限次检验去证明.这需要通过在有限的情况下,去证明无限的情形.而数学归纳法正好提供了一种从有限到无限,保证命题结论正确可靠的数学方法.它的操作步骤简单、明确,教学重点不应该是方法的应用.不能把教学过程当作方法的灌输,技能的操练.应当强化数学归纳法产生过程的教学,把数学归纳法的产生寓于对归纳法的分析、认识当中.这样不仅使学生可以看到数学归纳法产生的背景,从一开始就注意它的功能,为使用它打下良好的基础,而且可以强化归纳思想的教学,这不仅是对中学数学中以演绎思想为主的教学的重要补充,也是引导学生发展创新能力的良机.在设计时,更注重教学引入的选取照顾学生的接受性,重视学生的学习规律,有意识地提高学生的综合能力.     

数学猜想及其教学

数学猜想是发现数学真理的常用方法,翻开数学史可以看到,许多数学规律都是通过猜想来发现的,如欧拉把代数方程与三角方程进行类比猜想,发现了伯努利至死未了的自然数倒数的平方和公式;而阿基米德则通过“称”,巧妙猜出了球的体积公式,……数学猜想还广泛用于其它学科,导致了重大发现,波利亚认为贯穿在各种科学发现过程中的思想,主要是合     

数学文化视角下的函数专题教学实践研究——以“函数的单调性”为例

数学文化以数学史为发端,在融入日常教学中时,往往需要教师搭建起数学哲学、数学教育和文化学与教学内容之间的桥梁.但由于我国对数学文化的研究时间较晚,对于高中数学如何与数学文化高效融合等的探究力度有限,所以大多数教师在尝试借助数学文化优势时,多只能“摸着石头过河”.基于此,文中以函数的单调性为案例分析对象,尝试探讨核心素养与教学改革大趋势下,函数专题教学中数学文化引入的思路、方式与路径.     

王文素与《算学宝鉴》

本文介绍了数学巨匠王文素的治学思想、治学态度以及正本清源的毅力和献身数学的精神。对这部实用价值极高、学术价值极高、通俗易懂、图草详明、内容浩瀚的典型中国特色的古典数学巨著进行了简要介绍,对其在绘图、珠算、幻方、表算、高次方程以及所载珍贵史料等贡献给予了公正评价。认为“中国古代传统数学到明代几乎失传”的观点应该改变。“北王南程”,在学术上王文素要高于晚他70年撰成《算法统宗》的程大位。数学巨匠王文素与数学巨著《算学宝鉴》在中国数学史、珠算史乃至世界数学史上的地位应该肯定。     

数学史的劃期 数学的萌芽时期——关肇直先生在中国科学院数学研究所数理邏輯室举办的“数学基础讲座”上的报告

为什么要讲数学史呢?上一讲談过数学基础是要研究数学的对象、性质、特点及其发生发展規律。了解数学史就是想通过它未了解数学基础的问题。我们的数学史与西方资产阶級学者的数学史有根本的不同。这是由于它与阶级社会有密切关系之故。西方好多数学史书刊有好多片面性甚至毒素,例如把数学史看成史料的堆积,看成个別天才人物(数学家)的創造,还有好多人的学术观点有錯誤,甚至史料的錯誤。例如,在西方数学史中有这样一个故事,讲到19世紀的大数学家欧拉,他本来在数学活动中方向明确,把数学与力学等相结合。然而西方却有一个传說,说狄德罗有一次作无神论的报告,欧拉写了一个很复杂的教学公弌,說我用这公式可証明神存在,狄德罗给吓跑     

A tale of two algorithms

Real numbers are often a missing link in mathematical education. The standard working assumption in calculus courses is that there exists a system of ‘numbers’, extending the rational number system, adequate for measuring continuous quantities. Moreover, that such ‘numbers’ are in one-to-one correspondence with points on a ‘number line’. But typically real ‘numbers’ are not systematically presented via any constructive method. While taken for granted, they are one of the most commonly used mathematical objects. This paper proposes a geometric algorithm, extending the long division algorithm, which leads to a constructive definition of real numbers. It proceeds to describe a direct algorithm for adding ‘real numbers’. Combined use of the two algorithms enables a smooth and meaningful presentation, offering a double image (geometric and numerical) of real numbers in decimal notation. An early such presentation is of both conceptual and practical importance.     

康托尔实数的局限性

康托尔为我们建立了集合论，并且证明了实数的不可数性，但是其中留下了很多疑点． 1．—个实数能在每—个集合论模型中出现的充分必要条件是它是可以被集合论来定义的．那些在集合论模型中不出现的实数，我们可以把他们叫做看不见的实数． 2．在实数的十进位无穷小数表示法中有些是我们能确切地知道它的第几位是什么，但是对另外的一些实数我们对它们就只能有模糊的认识，也就是说它的第几位是什么我们不可能全部知道．我们可以把他们叫做写不出的实数． 3．由于Cantor关于实数是不可数的证明不是构造性的证明，而是用所谓的归谬证法．它们中有很多是看不见写不出的实数．因此说它们是虚拟的实数． 4．虚拟实数就像银行中的虚拟货币，你可用它来买东西，它可从—个户头转拨到另—个户头，但是钱的实体是不存在的。这个现象也让我们对某些数学工具的合法性挺出质疑．我们用对角线法来证明实数的基数比自然数的基数大。但是我们并没有真正有效的地构造出那么多的实数．因此我们没有办法来确切地定义它们．也可以说它们中的绝大多数是不可以定义的．在一般的情况下虚拟实数是不可以个别地使用的．     

Concept Development of Decimals in Chinese Elementary Students: A Conceptual Change Approach

The aim of this study was to examine the concept development of decimal numbers in 244 Chinese elementary students in grades 4–6. Three grades of students differed in their intuitive sense of decimals and conceptual understanding of decimals, with more strategic approaches used by older students. Misconceptions regarding the density nature of decimals indicated the progress in an ascending spiral trend (i.e., fourth graders performed the worst; fifth graders performed the best; and sixth graders regressed slightly), not in a linear trend. Misconceptions regarding decimal computation (i.e., multiplication makes bigger) generally decreased across grades. However, children's misconceptions regarding the density and infinity features of decimals appeared to be more persistent than misconceptions regarding decimal computation. Some students in higher grades continued to use the discreteness feature of whole numbers to explain the distance between two decimal numbers, indicating an intermediate level of understanding decimals. The findings revealed the effect of symbolic representation of interval end points and students' responses were contingent on the actual representations of interval end points. Students in all three grades demonstrated narrowed application of decimal values (e.g., merchandise), and their application of decimals was largely limited by their learning experiences.     

全能近似分析简介

根据无限的“无有终了”的事实，应当把无尽小数看作无穷数列简写，采用这种观点就可以得到实数的运算法则；如果用康托（Cantor，G）的“无限是现实的、完成了的、存在着的整体”的“实无限”观点就得不到这个法则．点是针对误差界的足够小，其中没有大小的点叫做理想点，有大小的点叫做近似点．理想点具有无法点出的性质．近似点的集合能够组成线段，但理想点的集合不能组成线段．绝对准确地讨论没有大小的理想瞬时上的速度没有实际意义，理想的瞬时速度依赖于近似瞬时的速度．对于点、线、面、实数、函数、导数、积分、积分变换、实数集等数学名词都需要提出近似、理想、全能近似三类技术术语，应用对立统一法则去阐述数学理论．     

Revisiting decimal misconceptions from a new perspective: The significance of whole number bias in the Chinese culture

The aim of this study was to investigate Hong Kong Grade 4 students’ understanding of the decimal notation system including their knowledge of decimal quantities. This is a unique study because most previous studies were conducted in Western cultural settings; therefore we were interested to see whether Chinese students have the same kinds of misconceptions as Western students given the Chinese number naming system is relatively transparent and explicit. Three hundred and forty-one students participated in a written test on decimal numbers. Thirty-two students were interviewed to further explore their mathematical reasoning. In summary, the results indicated that many students had mastered reasonable knowledge of decimal notation and quantities, which may be attributed to the Chinese linguistic clarity of decimal numbers. More importantly, the results showed that some students’ construction of decimal concepts have been adversely affected by persistent misconceptions arising from whole number bias. Two kinds of whole number misconceptions, namely “-ths suffix error” and “reversed place value progression error”, were revealed in this study. This paper suggests that a framework theory approach to conceptual change may be an alternative approach to addressing students’ learning difficulties in decimals.     

单调有界数列必有极限定理的一个直接证明及其作用

利用实数十进制无限小数表示直接构造性地给出"单调有界数列必有极限"定理的一种简洁的新证明,并且从新视角揭示数学分析中的实数完备性和高等数学中的数列极限存在准则.     

On MTL's First Decade

Three experiments used multiple methods—open-ended assessments, multiple-choice questionnaires, and interviews—to investigate the hypothesis that the development of students' understanding of the concept of real variable in algebra may be influenced in fundamental ways by their initial concept of number, which seems to be organized around the notion of natural number. In the first two experiments 91 secondary school students (ranging in age from 12.5 to 14.5 years) were asked to indicate numbers that could or could not be used to substitute literal symbols in algebraic expressions. The results showed that there was a strong tendency on the part of the students to interpret literal symbols to stand for natural numbers and a related tendency to consider the phenomenal sign of the algebraic expressions as their “real” sign. Similar findings were obtained in a third, individual interview study, conducted with tenth grade students. The results were interpreted to support the interpretation that there is a systematic natural number bias on students' substitutions of literal symbols in algebra.     

The introduction of real numbers in secondary education: an institutional analysis of textbooks

In this paper we analyse the introduction of irrational and real numbers in secondary textbooks, and specifically the propositions on how these should be taught, in a sample of Brazilian textbooks used in state schools and approved by the Ministry of Education. The analyses discussed in this paper follow an institutional perspective (using Chevallard's Anthropological Theory of Didactics). Our results indicate that the notion of irrational number is generally introduced on the basis of the decimal representation of numbers, and that the mathematical need for the construction of the field of real numbers remains unclear in the textbooks. It seems that textbooks used in secondary teaching institutions develop mathematical organisations which focus on the practical block.     

图灵机计算实数函数的稳定性

定义在全体实数上的可计算函数是一个很重要的概念．在这以前定义可计算的实数函数有两个途径．第一个途径是首先要定义可计算实数的指标．想要确定实数函数y=f（x）是不是可以计算就要看是否存在一个自然数的（部分）递归函数将可计算实数x的指标对应到可计算实数y的指标．这样一来对实数函数的研究依赖于对自然数函数的研究．第二个定义可计算的实数函数的途径是以逼近为基础的．一个实数函数是可以计算的如果它既是序列可计算的同时也是一致连续的．用这个途径来定义可计算实数函数使用的条件过强以至于很多有用的实数函数成为不可计算的实数函数．例如“〈”和“=”的命题函数就是不可以计算的因为它们是不连续的命题函数．本文讨论了图灵机的稳定性并且给出了一个基于稳定图灵机的可计算实数函数的定义．我们的定义不需要用到自然数的（部分）递归函数．根据我们的定义很多常用实数函数特别是一些不连续的常用实数函数都是可以计算的．用我们的定义来讨论可计算实数函数的性质比原来的定义要方便得多．     

由有理数Cauchy列定义的实数的无限十进小数展开

讨论了有理数Cauchy列定义的实数系的一种等价形式———无限十进小数展开,定义了其上的算术运算与顺序并证明了它们和已有的定义一致.