既然任何数学分支都是数学化的结果。各门科学的发展都有数学化的功劳,那么在数学教育过程中,让学生学会数学的思考与研究各种现象,形成数学的概念,运算的法则,构造数学模型,经历一个数学化的过程,这也就是理所当然的事了。正如弗赖登塔尔所说:“数学教学必须通过数学化来进行。”
当然,我们所说的学习数学化,并不是不要数学学科的“科学性”和“严谨性”。在现实数学教育者的眼中,学习者从一个具体的情境问题开始到得出一个抽象数学概念的教育全过程就是数学化的过程,学生对数学的“再发现”就是“数学化”。
需要强调的是,数学化是一个过程,是一个从一个问题开始,由实际问题到数学问题,由具体问题到抽象概念,由解决问题到更进一步应用的一个教育全过程,而不是方程、函数等等之类的具体的数学素材。传统数学课本是“教给”学生数学现成结果的教材,最容易忽略的就是过程。把数学化作为数学课本内容的一部分,是要使课本成为学生自己去“发现”一些已有数学结果的辅导书。通过一个充满探索的过程去学习数学,让已经存在于学生头脑中的那些非正规的数学知识和数学体验上升发展为科学的结论,从中感受数学发现的乐趣,增进学好数学的信心,形成应用意识、创新意识、,从而达到素质教育的目的。
现实数学教育所说的数学化有两种形式:
(1)实际问题转化为数学问题的数学化,即发现实际问题中的数学成分,并对这些成分做符号化处理;
(2)从符号到概念的数学化,即在数学范畴之内对已经符号化的问题作进一步抽象化处理。
对于前者,基本流程是:
(1)确定一个具体问题中包含的数学成分;
(2)建立这些数学成分与学生已知的数学模型之间的联系;
(3)通过不同方法使这些数学成分形象化、符号化和公式化;
(4)找出蕴含其中的关系和规则;
(5)考虑相同数学成分在其他数学知识领域方面的体现;
(6)做出形式化的表述。
对于后者,基本流程是:
(1)用数学公式表示关系;(2)对有关规则做出证明;(3)尝试建立和使用不同的数学模型;
(4)对得出的数学模型进行调整和加工;(5)综合不同数学模型的共性,形成功能更强的新模型;(6)用已知数学公式和语言尽量准确的描述得到的新概念和新方法;(7)作一般化的处理、推广。
不过通过数学化得到一个新的数学概念之后,还需要对已经得到的概念、模型、技巧作进一步的调整和把握,即解释和说明得出的结果;讨论新模型或方法的使用范围;回顾、总结和分析已经完成的数学化过程。
可以看到,一个现实情景所提供的信息是现实数学教育的基础。而情景问题与数学化又是结合在一起的。在“一浪接一浪”的数学化进程中,学习者经历了一个又一个由现实的情景问题到数学问题,由不那么严格的数学体验到严格的数学系统,由数学的“再发现”到数学的具体应用。
3.再创造
学生“再创造”学习数学的过程实际上就是一个“做数学”(doing mathematics )的过程,这是目前数学教育的一个重要观点。它强调学生学习数学是一个经验、理解和反思的过程,强调以学生为主体的学习活动对学生理解数学的重要性,强调激发学生主动学习的重要性,并认为做数学是学生理解数学的重要条件。弗赖登塔尔说的“再创造”,其核心是数学过程再现。针对实践中频频出现的“教学法的颠倒”,“将数学作为一种活动来进行解释和分析”的状况,设身处地的“设想你当时已经有了现在的知识,你将是怎样发现那些成果的;或者设想一个学生学习过程得到指导时,他是应该怎样发现的”。。当然,这不是简单地“由学生本人把学的东西自己去发现或创造出来,教师的任务是引导和帮助学生去进行这种再创造的工作。”也不是简单的“教师指导下的学生活动”。。而是通过教师精心设计,创造问题情景,通过学生自己动手实验研究、合作商讨,探索问题的结果并进行组织的学习方式。
需要特别注意的是,弗赖登塔尔的数学教育理论不是“教育学+数学例子”式的论述,而是抓住数学教育的特征,紧扣数学教育的特殊过程,因而有“数学现实”、“数学化”、“数学反思”、“思辨数学”等诸多特有的概念。他的著作多数根据自己研究数学的体会,以及观察儿童学习数学的经历,思辨性的论述比较多。于是有人批评说弗赖登塔尔的数学教育理论缺乏实践背景和实验数据。其实,他的许多研究成果尚未被大家仔细研究。有兴趣的读者不妨阅读他的著作。