《數(shù)學(xué)史概論》以小學(xué)數(shù)學(xué)教材中涉及的數(shù)學(xué)史為切入點介紹了中外數(shù)學(xué)家及其主要數(shù)學(xué)成就、中國古典數(shù)學(xué)著作的主要內(nèi)容,以及中國古典名題的出處和原文的解決方法,從數(shù)學(xué)的維度展現(xiàn)了中華傳統(tǒng)文化的魅力!稊(shù)學(xué)史概論》包括18個獨立主題,主題之間沒有必然的邏輯關(guān)系,方便教師與學(xué)生選取合適的章節(jié)進行教學(xué)和閱讀。每個主題都附有對應(yīng)的教學(xué)案例供參考,并配有鞏固練習(xí)題,以便讀者檢測學(xué)習(xí)效果!稊(shù)學(xué)史概論》實用性較強,可以作為小學(xué)教育專業(yè)、學(xué)前教育專業(yè)以及數(shù)學(xué)專業(yè)的數(shù)學(xué)史課程的教材,也可以作為一線數(shù)學(xué)教師的參考書,還可以作為數(shù)學(xué)史愛好者的興趣讀物。
《數(shù)學(xué)史概論》是根據(jù)小學(xué)教育專業(yè)認證及教學(xué)要求編寫的專業(yè)課程教材,主要面向師范類小學(xué)教育專業(yè)本?茖W(xué)生。全書共分十八章,主要包括小學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容中涉及的古今中文數(shù)學(xué)家的生平和主要成就、數(shù)學(xué)名著的主要內(nèi)容及影響、數(shù)學(xué)大事件的源起始末等內(nèi)容!稊(shù)學(xué)史概論》內(nèi)容具有較強的專屬性和實用性,深入淺出,易于掌握。用數(shù)學(xué)游戲、數(shù)學(xué)繪本以及數(shù)學(xué)劇本等新穎的形式將數(shù)學(xué)史融入小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計,是本教材的獨特之處!稊(shù)學(xué)史概論》適合作為小學(xué)教育專業(yè)數(shù)學(xué)史及數(shù)學(xué)文化等相關(guān)課程的教材使用,也可作為小學(xué)數(shù)學(xué)教師的工具書,或數(shù)學(xué)史愛好者及小學(xué)生家長讀物的不錯選擇!稊(shù)學(xué)史概論》配套資源豐富,有教學(xué)視頻、教學(xué)課件、教學(xué)大綱、習(xí)題與答案等。
前 言
大量將數(shù)學(xué)史融入教學(xué)的實踐證明,數(shù)學(xué)史具有諸多教育價值。結(jié)合西方學(xué)者的討論與總結(jié),這些價值可分為六類,即知識之諧、方法之美、探究之樂、能力之助、文化之魅、德育之效。對于一線小學(xué)數(shù)學(xué)教師來說,從數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育(History and Pedagogy of Mathematics,HPM)視角開展數(shù)學(xué)教學(xué)是一件知易行難的事情。首先,大多數(shù)教師并未接受過系統(tǒng)的數(shù)學(xué)史教育,對所教授數(shù)學(xué)知識的歷史了解甚少,且缺乏可用的數(shù)學(xué)史材料,真可謂“巧婦難為無米之炊”。其次,大多數(shù)教師缺乏HPM知識,很多教師對于“將數(shù)學(xué)史融入數(shù)學(xué)教學(xué)”的認知僅停留在講故事的層面。即使有了數(shù)學(xué)史材料,他們也往往不知如何對其進行篩選和加工,不知如何將整理好的材料融入教學(xué)設(shè)計。
2011年,頒布了《教師教育課程標準(試行)》,數(shù)學(xué)史在國家標準新設(shè)置的高校小學(xué)教育專業(yè)必修課程中屬于跨學(xué)科學(xué)習(xí)領(lǐng)域,為小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計課程服務(wù)。目前,針對小學(xué)教育專業(yè)編寫的數(shù)學(xué)史教材極為匱乏。為此,我們邀請長期在小學(xué)數(shù)學(xué)教育專業(yè)執(zhí)教的一線教師和小學(xué)名特優(yōu)教師共同編寫了本書,以滿足小學(xué)教師職前培養(yǎng)的教學(xué)需求。本書以《教師教育課程標準(試行)》為指導(dǎo),以《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標準(2022年版)》為依據(jù),參照國內(nèi)主要版本的小學(xué)數(shù)學(xué)教科書,堅持育人為本、實踐取向、終身發(fā)展的教育理念,致力于將中華傳統(tǒng)文化主題融入小學(xué)數(shù)學(xué)課程,培養(yǎng)小學(xué)教育專業(yè)師范生解讀小學(xué)數(shù)學(xué)教材與進行教學(xué)設(shè)計的能力,為其具備小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實踐能力奠定堅實基礎(chǔ)。
根據(jù)高校教學(xué)安排特點和學(xué)時條件,本書在體系架構(gòu)上采用主題形式編寫。從主題在小學(xué)數(shù)學(xué)教科書中出現(xiàn)的頻次、數(shù)學(xué)史上的影響力以及高校課堂教學(xué)容量等方面綜合權(quán)衡,設(shè)計了相對獨立、容量適中的18個主題,便于進行教學(xué)設(shè)計與實踐。每個主題中都設(shè)有“教材對接”板塊,使師范生能夠在較短時間內(nèi)接觸和熟悉小學(xué)數(shù)學(xué)教科書中數(shù)學(xué)文化的形式與內(nèi)容。在介紹中國古典數(shù)學(xué)名著時,摘錄原文及原文解法,旨在彌補學(xué)生缺少閱讀古典數(shù)學(xué)著作的遺憾,讓他們感受我國古典數(shù)學(xué)的文化特色,積累數(shù)學(xué)文化素材,為其在教學(xué)設(shè)計中融入中華傳統(tǒng)文化元素的意識埋下寶貴的種子。
根據(jù)基礎(chǔ)教育課程改革這一戰(zhàn)略決策的要求,本書在內(nèi)容選擇上,注重吸收小學(xué)數(shù)學(xué)研究的成果,精心挑選反映小學(xué)數(shù)學(xué)課改前沿的案例,并從數(shù)學(xué)史料的選取和師范生學(xué)習(xí)的角度對所選案例進行二次加工,展開多維度研討,著力提升師范生的數(shù)學(xué)文化素養(yǎng)和教育理解水平,為他們在較高起點上形成和發(fā)展小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計能力奠定良好的基礎(chǔ)。
本書由何春艷和朱剛擔任主編,其中何春艷負責(zé)全書的策劃與構(gòu)思、審閱與統(tǒng)稿,朱剛負責(zé)后期的加工。其他具體編寫人員及其分工如下:何春艷(第三、六、七、九、十、十二、十三、十五章)、朱剛(優(yōu)質(zhì)、二、四、五章)、于海杰(第九、十六、十七章)、楊海鵬(第八、十八章)、彭愛波(第六、十一章)和楊躍義(第十四章)。本書由哈爾濱市特級教師劉清姝及其主持的數(shù)學(xué)名師工作室核心成員劉晶、高晶、楊諺艷和邊維佳等幾位教師提供了案例,在此表示衷心的感謝。
全體編寫人員以高度負責(zé)的態(tài)度參與本書的編寫工作,從立意到構(gòu)思反復(fù)研討,從選材到表達仔細推敲,力求實現(xiàn)本書的既定目標。盡管我們用心編寫,數(shù)易其稿,但因水平有限,書中難免存在疏漏和不妥之處,敬請廣大讀者不吝指正。
編 者
何春艷,哈爾濱學(xué)院副教授,理學(xué)碩士。中國數(shù)學(xué)會數(shù)學(xué)教育分會會員。黑龍江省小學(xué)數(shù)學(xué)教師資格考試面試官。從事高等院校小學(xué)教育專業(yè)的教學(xué)及科研工作,近十年,承擔“數(shù)學(xué)史”、“小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)技能訓(xùn)練”及“小學(xué)數(shù)學(xué)課程與教學(xué)”課程的教學(xué)工作,與此同時,從事將數(shù)學(xué)史合理融入小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計即HPM及職前小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)技能有效培養(yǎng)等方面的研究,發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文,擔任教材《小學(xué)數(shù)學(xué)課程與教學(xué)》的副主編,參加的三項省級課題均已順利結(jié)項,哈爾濱學(xué)院精品課《小學(xué)數(shù)學(xué)課程與教學(xué)》團隊成員。
目 錄
優(yōu)質(zhì)章 中國古代數(shù)學(xué) 1
優(yōu)質(zhì)節(jié) 《算經(jīng)十書》 1
一、《周髀算經(jīng)》 2
二、《孫子算經(jīng)》 4
第二節(jié) 《算法統(tǒng)宗》 7
第三節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 9
本章練習(xí) 11
第二章 優(yōu)質(zhì)數(shù)與畢達哥拉斯
學(xué)派 12
優(yōu)質(zhì)節(jié) 畢達哥拉斯學(xué)派 12
第二節(jié) 畢達哥拉斯學(xué)派的主要數(shù)學(xué)
成就 14
一、幾何學(xué) 14
二、萬物皆數(shù) 16
第三節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 19
本章練習(xí) 20
第三章 《幾何原本》與歐幾
里得 21
優(yōu)質(zhì)節(jié) 歐幾里得 21
第二節(jié) 《幾何原本》 22
一、精華內(nèi)容 22
二、中譯本 26
三、非歐幾何 27
第三節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 28
本章練習(xí) 30
第四章 圓柱容球與阿基米德 31
優(yōu)質(zhì)節(jié) 阿基米德 31
第二節(jié) 阿基米德的主要成就 33
一、窮竭法 33
二、平衡法 34
三、圓周率 35
四、圓柱容球 36
第三節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 37
本章練習(xí) 40
第五章 《九章算術(shù)》與劉徽 42
優(yōu)質(zhì)節(jié) 《九章算術(shù)》原著概略 42
第二節(jié) 布衣數(shù)學(xué)家劉徽 49
一、出入相補原理 49
二、無窮小分割思想 50
第三節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 51
本章練習(xí) 53
第六章 Π與祖沖之 55
優(yōu)質(zhì)節(jié) 圓周率 55
第二節(jié) 祖沖之 57
第三節(jié) 神奇的密率 58
第四節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 60
本章練習(xí) 65
第七章 七巧板 66
優(yōu)質(zhì)節(jié) 七巧板的發(fā)端 66
一、模糊的來源 66
二、確切記載 69
第二節(jié) 古今中外的拼板 70
一、十四巧板 70
二、童葉庚的十五巧板 70
三、李希特的多巧板 72
第三節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 73
本章練習(xí) 78
第八章 阿拉伯數(shù)字的歷史
演變 79
優(yōu)質(zhì)節(jié) 數(shù)概念萌芽時期 79
第二節(jié) 河谷文明與早期數(shù)字 80
一、古埃及的數(shù)字表示 81
二、古巴比倫的數(shù)字表達 82
三、中國古代的數(shù)字表示 83
四、印度—阿拉伯數(shù)字 86
第三節(jié) 古代歐洲的數(shù)字表達 87
一、古希臘的數(shù)字表達 87
二、古羅馬的數(shù)字表達 88
第四節(jié) 阿拉伯數(shù)字在中國的傳播 89
一、早期的零星傳播 89
二、關(guān)鍵時期的傳播 90
第五節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 90
本章練習(xí) 95
第九章 分數(shù)、小數(shù)和負數(shù)的
發(fā)展 96
優(yōu)質(zhì)節(jié) 分數(shù)的發(fā)展 96
一、分數(shù)在東方 97
二、分數(shù)在西方 101
第二節(jié) 小數(shù)的發(fā)展 102
第三節(jié) 負數(shù)的發(fā)展 106
一、負數(shù)在東方 106
二、負數(shù)在西方 108
第四節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 110
本章練習(xí) 113
第十章 符號代數(shù) 114
優(yōu)質(zhì)節(jié) 數(shù)學(xué)符號的發(fā)展 114
一、文詞代數(shù)階段 114
二、簡字代數(shù)階段 115
三、符號代數(shù)階段 117
第二節(jié) 小學(xué)常用符號的演變 118
一、元素符號 118
二、關(guān)系符號 120
三、運算符號 122
四、輔助符號 124
第三節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 125
本章練習(xí) 127
第十一章 九九歌與乘法的
發(fā)展 129
優(yōu)質(zhì)節(jié) 九九歌與九九表 129
第二節(jié) 乘法的發(fā)展 131
第三節(jié) 有趣的乘法 134
一、畫線乘法 134
二、格子乘法 135
第四節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 136
本章練習(xí) 138
第十二章 雙法與華羅庚 139
優(yōu)質(zhì)節(jié) 雙法 139
一、統(tǒng)籌法 139
二、優(yōu)選法 140
第二節(jié) 華羅庚 142
第三節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 144
本章練習(xí) 146
第十三章 哥德巴赫猜想與
陳景潤 148
優(yōu)質(zhì)節(jié) 哥德巴赫猜想 148
第二節(jié) 陳景潤 151
第三節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 154
本章練習(xí) 157
第十四章 抽屜原理 158
優(yōu)質(zhì)節(jié) 抽屜原理概述 158
一、解析數(shù)論的創(chuàng)始人狄利克雷 158
二、狄利克雷原理 159
第二節(jié) 抽屜原理的發(fā)展與運用 160
一、抽屜原理的形式 160
二、抽屜原理的發(fā)展 161
三、抽屜原理的推廣 162
四、中國古代的抽屜原理 163
第三節(jié) 抽屜原理案例分享 164
本章練習(xí) 168
第十五章 計算工具的發(fā)展 169
優(yōu)質(zhì)節(jié) 古代計算工具 169
一、算籌 169
二、算盤 170
三、希臘計數(shù)板 172
四、計算尺 172
第二節(jié) 現(xiàn)代計算工具 173
一、機電計算機 173
二、電子計算機 175
第三節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 178
本章練習(xí) 180
第十六章 哥尼斯堡七橋問題與
歐拉 182
優(yōu)質(zhì)節(jié) 哥尼斯堡七橋問題 182
一、問題的提出 182
二、問題的解決 183
三、問題的影響 186
第二節(jié) 歐拉 187
一、歐拉線 189
二、歐拉公式 189
三、多面歐拉定理 190
第三節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 190
本章練習(xí) 195
第十七章 神奇的莫比烏斯帶 197
優(yōu)質(zhì)節(jié) 莫比烏斯帶的產(chǎn)生 197
第二節(jié) 莫比烏斯帶的特性 199
第三節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 201
本章練習(xí) 207
第十八章 度量衡的演變 208
優(yōu)質(zhì)節(jié) 我國度量衡制度的演變 208
第二節(jié) 時間計量單位的確立 210
第三節(jié) 計量器具的演變 212
一、道路的計程器 212
二、土地計量器具 212
三、容量、質(zhì)量計量器具 213
四、早期計時工具的自然演進 215
第四節(jié) 小學(xué)數(shù)學(xué)案例分享 217
本章練習(xí) 218
參考文獻 219