早在公元前4世纪古希腊学者欧德摩斯便开始系统研究数学的历史,可惜的是他的多部相关著作均已失传。
18世纪法国著名数学史家蒙蒂克(1725~1799)拉于1758年出版《数学史》,此书成为历史上第一部数学史经典著作。
德国数学史家康托尔(1829~1920)从1880年开始陆续出版《数学史讲义》诸卷,此书代替了蒙蒂克拉的《数学史》,成为当时最具影响的数学史著作。
但蒙蒂克拉、康托尔似乎并未关注数学史与数学教育之间的关系,而19世纪一些关注数学史的数学家已经意识到数学史的教育价值,法国犹太数学家泰尔康(1782~1862)就是其中的先驱者。
1855年,泰尔康创办数学史专业刊物——《数学文献、历史与传记通报》,作为《新数学年刊》的副刊,总共出版了8卷数学史的文章。
英国数学家德摩根(1806~1871)是当时最重要的数学史家,被誉为“所有现代数学史作者中最准确和最博学的学者。”他指出:“任何一门艺术或科学都算不上博雅艺术或博雅科学,除非人们将其与人类过去的思想联系起来学习。”“人类数学思想的早期历史引导我们发现自己的错误;从这个方面说,关注数学的历史是很有益的。”
美国数学史家卡约黎著有《美国数学的教学与历史》(1890)、《数学史》(1894)、《初等数学史及其教学启示》(1896)、《数学符号史》(1928)等。他的HPM思想可归结为两点:
首先,一门学科的历史知识乃是“使面包和黄油更加可口的蜂蜜”“有助于使该学科更具有更具吸引力”,能够激发学生学习兴趣,使他们树立正确的价值观。教师“如果用历史回顾和历史轶事点缀枯燥的问题求解和几何证明,学生的学习兴趣就会大大增加。”“通过历史的解说,教师可以让学生明白:数学并不是一门枯燥呆板的学科,而是一门不断进步的生动有趣的学科。”
其次,一门学科的历史是这门学科的教学指南,因为学生的理解具有历史相似性:“学生所遭遇的困难往往是相关学科的创建者经过长期思索和探讨后所克服的实际困难”。根据孔德和斯宾塞的理论——个体知识的发生遵循人类知识的发生过程,卡约黎指出:数学史是有效的教学工具。
先驱者史密斯著有《初等数学的教学》(1900)、《近代数学史》(1906)、《数学史》(1923/1925)、《数学原始文献》(1929)等,他认为,数学史展现了不同方法的成败得失,因而今人可从中汲取思想养料,少走弯路,获取最佳教学方法。他的HPM思想可归结为这两点:一、数学史为数学教学改革提供重要借鉴。二、学生的学习困难具有历史相似性。“困扰世界的东西也会困扰儿童,世界克服其困难的方式提示我们,儿童在其发展过程中会以类似的方式来克服类似的困难。”
19世纪德国生物学家黑客尔提出著名生物发生学定律——“个体发育史重现种族发展史。”
根据这个定律,法国著名数学家庞加莱(1854~1912)认为,数学课程的内容应完全按照数学史上的发展顺序展现给读者。他说:“……教育工作者的任务就是让儿童的思维经历其祖先之所经历,迅速通过某些阶段而不跳过任何阶段。鉴于此,科学史应该是我们的指南。”
德国大数学家和数学教育家 F·克莱因(1849~1925)据此也指出:“……我想教授数学和其他任何事情一样,至少在原则上要遵照这项定律。科学的教学方法只是诱导人去做科学的思考,并不是一开头就叫人去碰冷漠的、经过科学洗练的系统。推广这种自然的真正科学教学的主要障碍是缺乏历史知识。为了克服上述障碍……这种做法或相信会使诸位看清一切数学观念的产生是如何迟缓;所有观念最初出现时,几乎常是草创的形式,只是经过长期改进,才结晶为确定方法,成为大家熟悉的有系统的形式。”
中国老一辈数学家学余介石深受F·克莱因的基于数学史的数学教育观的影响,在他与倪可权合著的《数之意义》中主张:“历史之于教学,不仅在名师大家之遗言轶事,足生后学高山仰止之思,收闻风兴起之效。更可指示基本概念之有机发展情形,与夫心理及逻辑程序,如何得以融合调剂,不至相背,反可相成,诚为教师最宜留意体会之一事也。”
美国数学家哈斯勒(1884~1974)认为数学史对数学教育的作用有三:(1)激发学生学习数学的兴趣;(2)丰富和活跃数学教师的教学;(3)使教师和学生了解数学的价值及其与人类文明的发展之间的不可分割的联系。他应该是第一位从数学与人类文明之间关系的视角来看待数学史教育价值的学者。他指出,一个优秀教师需要知道自己所教的每一门学科的发展历史;如果“儿童在发展过程中会经历人类心理发展的各个阶段”这个理论成立的话,那么数学史对教学是很有帮助的。
美国数学家米勒(1863~1951)认为,数学史最大的作用乃是它在该学科的学习中注入更多的活力,它把数学概念从静态转向动态;通过记录数学家在形成数学思想过程中所产生的影响,数学史使得数学人性化了。他还认为,许多重要的数学概念如此缓慢地进入人类的智力生活,并遭遇重重障碍,这对于那些初次遇到这些概念的人,或试图把它们教给其他人的人是极有意义的。
著名科学史家萨顿(1884~1956)亦追求科学人性化。按照他的观点,数学史可以让数学变得人性化,而且,人性化的数学教学能使学生热爱并深刻理解数学。他指出,研究数学史的主要理由在于人文,而数学史家的主要职责之一是解释数学的人性。
美国数学史家琼斯(1912~2002)曾撰文讨论数学史在教学上的作用,他的主要观点有:(1)数学史能激发学生的学习兴趣,并让他们欣赏和热爱数学。(2)数学史为教师提供丰富的教学素材。(3)数学史是教师改进教学的工具。(4)数学史提供新课引入的话题以及帮助学生“发现”新概念或新思想的方法。(5)数学概念漫长而曲折的历史,让学生获得心理安慰,不会因为自己的不理解而担忧。(6)数学史能够澄清数学的意义,揭示数学的本质,加深学生对数学的理解。
美国著名数学家、数学史家、数学教育家M·克莱因继承了卡约黎和史密斯的HPM思想遗产,他的HPM思想可归结为两点:一、学生的学习困难具有历史相似性。他指出,历史上数学家所遇到的困难,正是学生也会遇到的学习障碍,因而数学史是教学的指南。二、叙述数学家的困难、挫折和失败,能使学生获得真知灼见和探究问题的勇气,并且不因失败而气馁。他还主张:数学教科书编写者应该读一读历史上诸如帕斯卡、开普勒、伽利略、牛顿这样的大科学家的有关著作,将教科书写得更人性化一些。