讓傳統(tǒng)文化在數(shù)學課堂中“活”起來
——以《雞兔同籠》一課為例
作者:■文/劉丕斌
發(fā)布時間:2023-12-07 16:20:00 來源:陜西教育·教學
習近平總書記指出:“文化自信,是更基礎(chǔ)、更廣泛、更深厚的自信,是更基本、更深沉、更持久的力量?!痹诼L的人類發(fā)展歷程與數(shù)學發(fā)展過程中,那些膾炙人口的經(jīng)典數(shù)學趣題、家喻戶曉的神話傳說、撲朔迷離的歷史人物,都是在中華民族幾千年傳承過程中積淀下來的優(yōu)秀民族文化,它們或大俗,或大雅,都融在了數(shù)學故事里。2021年,教育部印發(fā)了《中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化進中小學課程教材指南》,其中提出“應(yīng)當將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化分解到中小學各學段、各學科,引導學生在循序漸進的過程中學以成人?!币虼耍處熞趯W生數(shù)學核心素養(yǎng)培養(yǎng)理念,開展深度的傳統(tǒng)文化浸潤教學,結(jié)合具體數(shù)學知識挖掘相關(guān)傳統(tǒng)文化資源,賡續(xù)民族基因,厚植愛國情懷,讓小學生與傳統(tǒng)數(shù)學文化真切相遇。
人教版四年級數(shù)學下冊《雞兔同籠》一課屬于“綜合與實踐”領(lǐng)域,是數(shù)學知識與傳統(tǒng)文化交融的典型課例。因為學生在五年級才學習方程的相關(guān)知識,所以本階段學生學習“雞兔同籠”還是有難度的。因此,教師應(yīng)根據(jù)學生實際,創(chuàng)設(shè)傳統(tǒng)數(shù)學文化“大背景”,讓學生在經(jīng)歷嘗試、探究、分析、反思等過程中,積累活動經(jīng)驗,感受“數(shù)形結(jié)合”“類比”“有序思考”“遷移類推”等數(shù)學思想方法,會用列表法和假設(shè)法等解決“雞兔同籠”問題,并從中感受古人的睿智、中華文明的厚重,從而激發(fā)學生熱愛傳統(tǒng)文化,傳承中華文明的熱情。
一、從文化情境中切入
說起中華傳統(tǒng)文化,人們的腦海里最先浮現(xiàn)的是唐詩、宋詞等文學經(jīng)典,很少有人關(guān)注與數(shù)學有關(guān)的傳統(tǒng)文化,即中華傳統(tǒng)數(shù)學文化。我們的數(shù)學教材中更是難得有像“雞兔同籠”這樣的傳統(tǒng)數(shù)學文化素材。因此,當數(shù)學與中華傳統(tǒng)文化相遇時,教師應(yīng)該深度挖掘,巧妙運用,在培養(yǎng)學生數(shù)學學科素養(yǎng)的同時,要引導學生增強“中國認同”、傳承“中國風骨”、打好“中國底色”。開課之初,筆者從中國古代趣題“雞兔同籠”直接切入。
1500年前的數(shù)學名著《孫子算經(jīng)》里面記載著一道有趣的數(shù)學名題:今有雉兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足,問雉兔各幾何?
在教學過程中,筆者以中華傳統(tǒng)文化中的經(jīng)典數(shù)學案例為背景,為學生營造了濃厚的文化氛圍,開啟了奇妙的學習旅程。這樣的導課方式打破了人們對中華傳統(tǒng)文化的狹義理解,溝通了中華傳統(tǒng)文化與數(shù)學之間的關(guān)聯(lián),為文化浸潤營造了溫潤的場域。
在這節(jié)課中,學生用自己的話描述了題意:籠子里有若干只雞和兔,從上面數(shù),有35個頭,從下面數(shù),有94只腳,雞和兔各有幾只?一個簡單的古文翻譯環(huán)節(jié),學生用跨學科的方式厘清了數(shù)學信息要素,感受了中國古代勞動人民數(shù)學意識的發(fā)展實際,體會了數(shù)學源于生活、源于勞動并最終指導實踐的價值。
二、從多樣算法中深入
傳統(tǒng)數(shù)學文化是培育新時代學生學科素養(yǎng)的有力抓手,雞兔同籠中多樣的數(shù)學解法是學生數(shù)學學科能力提升的重要載體。那么,如何用好傳統(tǒng)數(shù)學文化素材,在教學中彰顯古人運用數(shù)學的智慧、了解古人的數(shù)學成就呢?筆者認為,教師應(yīng)打破時間與空間的束縛與古人對話,可以從現(xiàn)代人的視角和古人的視角出發(fā),讓學生在多樣化的展示與對比中深入理解雞兔同籠問題,充分了解古人學習數(shù)學、探究世界的思維方式與研究路徑。
現(xiàn)代人的視角:在化繁為簡后,讓學生嘗試用“列表法”“圖示法”和“假設(shè)法”解決雞兔同籠問題,了解各種方法之間的聯(lián)系與區(qū)別、優(yōu)勢和不足。學生在使用“列表法”的過程中還發(fā)現(xiàn)了“逐一列舉”“取中列舉”“跳躍列舉”等方法,積累了更多學習經(jīng)驗,養(yǎng)成了善于用數(shù)學思維思考的意識與習慣。
古人的視角:從現(xiàn)有的生活經(jīng)驗出發(fā),充分發(fā)揮想象力,讓學生用兩次聽口令抬腿的方式解決雞兔同籠問題。學生最終發(fā)現(xiàn)“坐”在地上的是雞,還剩2條腿站著的是兔子。西方人所使用的“玻利亞跳舞法”的道理亦如此,但比中國古人使用的“抬腿法”“吹口哨法”晚了許多年。
學生從筆者展示的不同時空的數(shù)學思想方法中了解了數(shù)學知識的來龍去脈,明晰了中華傳統(tǒng)數(shù)學文化的演變與發(fā)展歷程,感受到了中華文明是世界上唯一一個未曾中斷的古代文明。
三、從邏輯進階中嵌入
中國傳統(tǒng)數(shù)學文化彰顯“民族精神”與“時代呼喚”,應(yīng)當成為數(shù)學教學落實立德樹人根本任務(wù)的“立足點”與“生長點”。中華傳統(tǒng)數(shù)學文化中的算法化、程序化的發(fā)展模式對近現(xiàn)代數(shù)學的發(fā)展具有重要的意義。比如,中國人做事講究條理清楚,層次分明,數(shù)學學習如此,理科思維亦如此。在運用假設(shè)法解決“雞兔同籠”問題的過程中,筆者與學生共同親歷了邊畫圖邊思考的過程。為了更好地梳理思路,筆者與學生運用數(shù)形結(jié)合的思想共同總結(jié)了步驟清單,并歸納概括了“假設(shè)、對比、替換、推算”4個步驟核心詞。這種清單羅列能夠很好地幫助學生一一對應(yīng)、沖破障礙、建立模型,積累豐富的活動經(jīng)驗,樹立探尋數(shù)學本質(zhì)的意識。這種邏輯進階的思維方式不僅能夠體現(xiàn)中國人“寓算于理”的顯著特征,還能夠為學生烙上深深的“中國印”,塑造學生的中國精神與價值觀,提升學生的國家認同感,增強學生的民族自信心。
四、從模型建構(gòu)中融入
中華傳統(tǒng)文化與哲學思想有著很多契合點,這些傳統(tǒng)哲理在數(shù)學教學中也能深刻體現(xiàn)。比如,在雞兔同籠教學中,筆者對比“假設(shè)全是雞”“假設(shè)全是兔”兩種運算過程時,運用思維導圖的方式為學生勾勒出2種思考路徑:假設(shè)全是雞時,先算出來的是兔;假設(shè)全是兔時,先算出來的是雞。這就充分解釋了什么叫“替換”,并歸納總結(jié)出兩種假設(shè)法的運算思路基本相同,都要用“腿的總差額÷單差額(一只雞與一只兔腿的差)”。這種全景式的思維模型充分體現(xiàn)了用數(shù)學的方式表達世界的理念,能夠很好地將模型用符號的方式植根于學生心中。這種“人文”與“理性”的呼應(yīng),讓學生讀懂了數(shù)學、自然與人文的深刻內(nèi)涵,感受到了“冰冷”數(shù)字背后的“火熱”思考,培養(yǎng)了學生的“科學精神”和“人文底蘊”。
五、從生活實際中植入
數(shù)學文化源于人類生活的細枝末節(jié),中華傳統(tǒng)數(shù)學文化更是廣大人民在勞動實踐中不斷發(fā)現(xiàn)、總結(jié)和凝練的,且最終指導我們的生活實際,讓我們的生活更便捷、更綠色、更智慧。所以,當中華傳統(tǒng)數(shù)學文化真正融入課堂、融入生活時,學生才會進一步理解數(shù)學、喜歡數(shù)學、熱愛數(shù)學?!峨u兔同籠》一課所運用的中華傳統(tǒng)數(shù)學文化背景正是從生活的角度為學生提供了了解數(shù)學文化的路徑,讓學生深刻感受到了運用數(shù)學知識解決實際問題的價值和實用性。師生一起親歷了知識生成、合作學習后發(fā)現(xiàn):“雞兔同籠”是一種非常實用的數(shù)學思維模型,且生活中的很多問題都可以借助“雞兔同籠”模型來解決。在生活中“植入”雞兔同籠模型,能夠培養(yǎng)學生用數(shù)學的眼光觀察世界、用數(shù)學的思維思考世界、用數(shù)學的語言表達世界的數(shù)學素養(yǎng)。這樣的教學更接地氣,這樣的學習讓學生更有底氣。
六、從學科鏈接中融入
數(shù)學并非孤立的學科,教師可以將其與多種學科深度鏈接,把中華傳統(tǒng)數(shù)學文化與語文、美術(shù)、科學、音樂、信息技術(shù)等文化有機融合、交叉滲透,在跨學科教學的過程中有效揭示中華傳統(tǒng)數(shù)學文化的內(nèi)涵與魅力。比如,在《雞兔同籠》一課的教學中,筆者運用現(xiàn)代信息技術(shù)手段適切融入美術(shù)基本畫法,為學生介紹了西方數(shù)學發(fā)展的相關(guān)歷史……這樣以多種學科輔助增強中華傳統(tǒng)數(shù)學文化的滲透效果,不僅能夠拓寬學生的視野,還能夠幫助學生從主觀視角理解中華傳統(tǒng)數(shù)學文化。
在《雞兔同籠》一課的教學中,筆者以中國古籍《孫子算經(jīng)》里記載的趣題為研究背景,為學生滲透了“化繁為簡”“數(shù)形結(jié)合”等數(shù)學思想。學生從中感受了古人使用的“抬腿法”的便捷與優(yōu)勢,樹立了數(shù)學來源于生活終將走向生活的理念。這樣的教學深度挖掘了傳統(tǒng)數(shù)學文化的價值,彰顯了傳統(tǒng)數(shù)學文化的豐富性、多樣性和獨特性,融合了數(shù)學知識與傳統(tǒng)文化,使學生感受到了古代先賢為數(shù)學發(fā)展做出的卓越貢獻,增強了學生的民族自豪感,激發(fā)了學生強烈的愛國情懷,使得傳統(tǒng)文化在數(shù)學課堂中真正“活”了起來。
作者單位 陜西省延安市寶塔區(qū)創(chuàng)新實驗小學


