本研究以高中“统计与概率”部分的数学文化为例,研究对象分别为人教A版和苏教版教材。经文献查阅李卓忱、王嵘、唐恒钧、温建红[5][6][7][8]等学者的比较研究较为深入,因此,本研究在研究过程中参考和借鉴他们的分析框架,主要从数学文化栏目分布、类型、运用水平三个维度进行比较分析。用数据量化的方式对比两版数学教材中数学文化应用程度的优势与劣势,旨在以提升数学文化、审美价值为导向,对高中数学教材提出合理化建议。具体量化方式如下:
量化两版教材数学文化出现的次数需要进行数学文化的编码与统计,在编码时遵循以下的基本规则:同一章节出现相同的数学文化类型,只计算一次;同一栏目中如果包含多种数学文化类型时或多个栏目中有相同的数学文化内容时,分开计算出现次数;插图和文字同时介绍一个数学文化时,计一次;教材同一栏目有多层次数学文化应用时,计算最高层次数。次数计算完成后,运用统计软件SPSS27.0对两个版本教材数学文化的三个维度进行卡方检验,运用所得卡方值与P值,对照查阅χ2分布表,判断两版教材中数学文化内容分布的差异性情况。注意在计数时可能会因为个体的主观性而导致统计偏差,所以在计数时可由多名研究者共同操作,最终反复商议得出较为一致的判断。
3.人教A版和苏教版高中必修教材统计与概率内容数学文化比较
3.1.不同栏目数学文化分布情况的比较
Table1.StatisticalandChisquaretesttableforthedistributionofmathematicalcultureindifferentcolumns
Table2.Comparisonofcontentinmathematicalculturespecialtopics
3.2.数学文化类型的比较
Table3.DistributionstatisticsandChisquaretesttableofmathematicalculturaltypes
由卡方检验P值(P=0.953>0.05)可知,在数学文化类型上,人教版与苏教版并无太大差异,都较为重视数学与生活和科技的结合,在对于数学与生活和科技的数学文化内容的比例都达到了90%以上,相对的在数学史和数学与人文艺术两个板块的数学文化渗透就较为薄弱,两版教材所占比例都不足10%,下面对四种数学文化类型进行具体分析。
1)数学史。数学史体现数学的形成与发展以及数学的人文价值。从数学史观察数学的形成与发展包括显、隐性两个方面。数学家介绍,数学家名言,数学知识历史介绍,历史上的数学题等数学史的直观表达为其显性方面;而对数学历史上的问题进行重构或者改变,以适应现代教学为其隐性方面。在“概率与统计”部分,人教A版较为注重显性数学史的渗透,在正文的注解部分有“奥地利数学家米泽斯”“法国数学家拉普拉斯”的直观介绍。而苏教版在这一部分较为注重显、隐性数学史的结合,比如“历史上的抛硬币实验”“管仲之‘问’在今日的含义”,使统计与概率知识与有关数学史内容紧密结合在一起。两版教材的数学史大多集中在非正文的专栏部分,而在正文部分较少,但苏教版的习题设置中有专门的“阅读题”促进学生数学史的学习,人教A版则没有该部分的设置。
Table4.MathematicsandlifestyledistributionstatisticsandChisquaretesttable
Table5.DistributionstatisticsandChisquaretesttableforthesubclassesofmathematicsandlife
Table6.DistributionstatisticsandChisquaretesttableformathematicsandtechnologytypes
4)数学与人文艺术。数学与人文艺术主要包括人文科学、美术、音乐三类,展现数学的人文价值。两版教材在该部分所占比例都较少。苏教版在人文领域有较多展现,如“柯南道尔《跳舞的小人》”“《文学文摘》”“《中国统计年鉴》”等,美术领域有“名画与赝品画”,音乐领域没有体现;人教A版主要在人文领域,没有美术和音乐领域,主要包括“字母在英文著作中的使用概率问题”,“学术论文与专著”等。
3.3.数学文化运用水平的比较
Table7.DistributionstatisticsandChisquaretesttableforothertypesofapplicationlevels
4.结论及建议
4.1.结论
1)两版教材在数学文化结构设置上都较为完整,在正文与非正文部分都有设置大量的数学文化内容,其中苏教版的数学文化总量更多。在正文部分,习题中渗透数学文化内容较多,其次为例题、引入部分。在非正文部分,主要设置“阅读”专栏进行数学文化的传授,对比发现,苏教版专栏部分更为精细,人教A版内容更加丰富。在教材内容中,习题中所占数学文化比例最高,说明两版教材都重视学生在解题中学习数学文化,感受数学的文化、审美价值。在文化类型分布上,教材以数学与生活和生活与科技类型占比高,而数学史和数学与人文艺术占比少,这与章节内容的选择有一定关联。在社会生活和个人生活中,概率与统计发挥着不可或缺的作用。
2)两个版本教材与数学文化的内在联系较高。数学文化的运用水平都以不可分离型占比最多,可分离型与外在型只占少部分。在教材中,若以外在型和可分离型数学文化出现,很多教师往往会剥离数学文化的部分,只注重数学知识的讲解,没有使教材所蕴含的教学意义得到充分发挥,而不可分离型数学文化类型加大了数学文化与教材内容的内在联系。
4.2.建议
1)借助信息资源扩展数学教材中的数学文化。两版教材在数学文化的结构、内容上都较为完整,但形式上欠丰富。数学教材中的数学文化内容能激发学生的兴趣,使学生感受到数学与实际生活,数学与科技之间的关系。但是数学教材的篇幅始终受到课本内容篇幅的限制,从书本上,学生难以全面了解数学文化的内容,这就需要学生充分发挥自身的主体性,教材和教师要有意识地引导。教材可以随着信息技术的发展添加二维码或数学文化网站链接等方式克服教材数学文化呈现方式单一的缺点,将更多数学文化融入教材,使学生获得数学文化的方式更为多元。
2)数学文化的内容分布应该更加均衡。数学所包含的思想文化是具有多元性的。数学教材中的数学文化包含数学与生活,数学与科技等多个板块的内容,学生可从教材中探索数学的历史与文化的多样性与联系。但可以发现,数学与人文艺术类型的数学文化内容总体较少,数学与生活的内容总体偏多,虽然和选取的统计与概率章节有一定的关联性,但是仍可以适当增加数学与其他方面的数学文化整合,运用中华优秀传统文化素材进行例题编写或增设课外阅读,使数学的多元价值得以体现。
3)提高数学文化与数学知识的内在联系。总体来说,统计与概率部分的数学文化运用水平较高,数学文化与数学知识关联性强,而教材要呼吁这种高关联、高应用。在其他章节的文化运用水平的设置中,要与“统计与概率”章节平齐,使数学与情境相结合,发展学生的建构思维,主体作用,提高学生的数学核心素养。