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時(shí)間:2023-03-23 15:16:24
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數(shù)學(xué)是研究客觀世界數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學(xué)。數(shù)學(xué)美即是蘊(yùn)藏于它所特有的抽象概念、公式符號(hào)、命題模型、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、推理論證、思維方法……之中的簡單、和諧、嚴(yán)謹(jǐn)、奇異等形式,它是數(shù)學(xué)創(chuàng)造的自由形式,它揭示了規(guī)律性,是一種科學(xué)的真實(shí)美。數(shù)學(xué)中美的因素是多方面的、具體的、意義深刻的,其主要表現(xiàn)在以下四方面:
一、簡單性。
簡單性是美的特征,也是數(shù)學(xué)美的基本內(nèi)容。數(shù)學(xué)的簡單美具有形式簡潔、秩序、規(guī)整和高度統(tǒng)一的特點(diǎn),還具有數(shù)學(xué)規(guī)律的普遍性和應(yīng)用的廣泛性。例如,眾所周知的三角形、平行四邊形、梯形的面積公式,形式多么簡潔規(guī)整,應(yīng)用又多么廣泛普遍。在梯形的面積公式s=1/2(a+b)h(a為上底,b為下底,h為高)中,當(dāng)a=0時(shí)變成三角形的面積公式;當(dāng)a=b時(shí),變成平形四邊形的面積公式,這種既有區(qū)別又有聯(lián)系、既對(duì)立又統(tǒng)一、從量變到質(zhì)變的辯證方法在數(shù)學(xué)中處處可見。其思維方法引入深思。
二、和諧性。
各種自然形態(tài),特別是動(dòng)植物的生態(tài)以及人類的許多造物形態(tài)都有蘊(yùn)含豐富的數(shù)學(xué)關(guān)系,有豐富的對(duì)稱美、和諧美。作為反映和研究客觀規(guī)律的數(shù)學(xué)科學(xué),集中反映了這種美的特征。數(shù)學(xué)美的和諧性是指數(shù)學(xué)內(nèi)容與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)完備和數(shù)學(xué)所表現(xiàn)出的均衡對(duì)稱。
三、嚴(yán)謹(jǐn)性。
嚴(yán)謹(jǐn)性是數(shù)學(xué)的獨(dú)持之美。它表現(xiàn)在數(shù)學(xué)定義準(zhǔn)確地揭示了概念的本質(zhì)屬性;數(shù)學(xué)結(jié)論存在且唯一,對(duì)錯(cuò)分明,不模棱兩可;數(shù)學(xué)的邏輯推理嚴(yán)密,從它的公理開始到演繹的最后一個(gè)環(huán)節(jié)不允許有一句假話,即使錯(cuò)一個(gè)符號(hào)也不行。此外,數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)協(xié)調(diào)完備,數(shù)學(xué)圖形美麗和諧,數(shù)學(xué)語言生動(dòng)嚴(yán)密等等都表現(xiàn)了數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性,例如,極限過程,是一個(gè)無限接近的過程,人們無法經(jīng)歷它的全過程,而極限理論卻使我們?cè)谕评硐胂笾型瓿蛇@個(gè)過程。對(duì)它所推出的結(jié)論的正確性人們確信無疑,達(dá)到盡善盡美,令人陶醉的境界。數(shù)學(xué)美的這種嚴(yán)謹(jǐn)性,要求數(shù)學(xué)工作者具有實(shí)事求是,謙虛謹(jǐn)慎,孜孜不倦地追求真理的美德,這正是數(shù)學(xué)美的倫理價(jià)值所在。
四、奇異性。
數(shù)學(xué)中新穎的結(jié)論、出人意料的反例和巧妙的解題方法都表現(xiàn)出了一種獨(dú)特的令人驚訝的奇異美。例如,歐拉發(fā)現(xiàn)的復(fù)數(shù)z=cosθ+isinθ=e(或i),當(dāng)θ=π時(shí)得到e十1(或ie)=0把五個(gè)重要的特殊的數(shù)0、1、π、e、i巧妙地聯(lián)系在一起。函數(shù)f(z)=x+yi在復(fù)平面內(nèi)處處連續(xù)卻處處不可導(dǎo)這一反例的構(gòu)思多么絕妙!諸如此類,好似天工巧設(shè),出神入化,給人一種奇異的美感。
數(shù)學(xué)是美的,人的愛美天性在青少年時(shí)期表現(xiàn)尤為突出。數(shù)學(xué)教師理應(yīng)抓住這個(gè)最佳時(shí)期,不失時(shí)機(jī)地向?qū)W生揭示數(shù)學(xué)之美,進(jìn)行審美教育,充分發(fā)揮數(shù)學(xué)的美育功能。
一、展示數(shù)學(xué)之美,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
心理學(xué)研究表明:沒有絲毫興趣的強(qiáng)制性學(xué)習(xí),將會(huì)扼殺學(xué)生探求真理的欲望。興趣是思維的動(dòng)因之一,興趣是強(qiáng)烈而又持久的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。只有學(xué)生熱愛數(shù)學(xué),才能產(chǎn)生積極而又持久的求學(xué)勁頭。因此,教師應(yīng)充分運(yùn)用數(shù)學(xué)美的誘發(fā)力引起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣、強(qiáng)烈的求知欲望。具體方法如下:(一)通過生動(dòng)的學(xué)生熟悉的實(shí)際事例、形象的直觀教具,組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作等引入數(shù)學(xué)概念、定理、公式,使學(xué)生感受到數(shù)學(xué)與日常生活密切相關(guān);(二)結(jié)合教材內(nèi)容,向?qū)W生介紹數(shù)學(xué)的發(fā)展史和進(jìn)展情況以及在社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中的廣泛應(yīng)用,使學(xué)生看到數(shù)學(xué)的用處,明確今天的學(xué)習(xí)是為了明天的應(yīng)用;(三)根據(jù)教材內(nèi)容,經(jīng)常有選擇地向?qū)W生介紹一些形象生動(dòng)的數(shù)學(xué)典故、趣聞?shì)W事和中外數(shù)學(xué)家探索數(shù)學(xué)思維王國的奧妙的故事;(四)根據(jù)教學(xué)需要和學(xué)生的智力發(fā)展水平提出一些趣味性思考性強(qiáng)的數(shù)學(xué)問題;等等。
二、融貫數(shù)學(xué)之美,加深知識(shí)理解。
數(shù)學(xué)美是美的高級(jí)形式,它的特點(diǎn)在于抽象的理性形式中包含著無限豐富的感性內(nèi)容。在教學(xué)中,教師運(yùn)用大量生動(dòng)的感性材料給學(xué)生以美感直覺,把抽象枯燥的數(shù)學(xué)概念、公式、定理先給學(xué)生以具體的直觀形象,再上升為理性形象,成為字母與運(yùn)算符號(hào)間的造型藝術(shù),使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)易于接受,便于理解。教師通過嚴(yán)密的推理,生動(dòng)的語言,優(yōu)美的圖形,科學(xué)的板書等作出審美示范,創(chuàng)設(shè)思維情境,把數(shù)學(xué)美的簡單統(tǒng)一、和諧對(duì)稱等特征融貫在教學(xué)的整個(gè)過程中,使學(xué)生在美的享受中獲得知識(shí),理解知識(shí),掌握知識(shí)。在潛移默化中理解數(shù)學(xué)美的真正含義。
教師通過引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行前后比較,歸納總結(jié),揭示內(nèi)在規(guī)律,形成有序結(jié)構(gòu)體系,并教給學(xué)生歸納整理的方法等手段融貫數(shù)學(xué)之美,既能促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用,也能提高教學(xué)質(zhì)量,起到事半功倍的效果。例如,教師帶領(lǐng)學(xué)生把正棱柱內(nèi)接于圓錐、圓柱內(nèi)接于圓錐、圓柱內(nèi)接于球、圓錐內(nèi)接于球、圓臺(tái)內(nèi)接于球、球內(nèi)切于圓柱、球內(nèi)切于圓錐、球內(nèi)切于圓臺(tái)以及球內(nèi)切于正方體、球和正方體的所有棱都相切與球外接于正方體等等常見的特殊多面體與旋轉(zhuǎn)體的相“接”相“切”問題,畫出圖形、分析比較,區(qū)別異同。根據(jù)多面體與旋轉(zhuǎn)體的定義和性質(zhì),歸納總結(jié)各種情況下“接”與“切”的空間位置關(guān)系和各個(gè)元素之間的相互數(shù)量關(guān)系,尋覓解決問題的截面和把空間問題轉(zhuǎn)化為平面問題解決的途徑。這些優(yōu)美對(duì)稱的圖形使學(xué)生看到美的形象,領(lǐng)略到美的神韻。在感受美、鑒賞美的過程中建立起“知識(shí)鏈”,形成了知識(shí)的有序結(jié)構(gòu)和解題的方法體系,鞏固和加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用。
三、創(chuàng)造數(shù)學(xué)之美,培養(yǎng)思維能力。
中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的基本任務(wù)之一是在傳授數(shù)學(xué)知識(shí)和培養(yǎng)技能。技巧的過程中發(fā)展學(xué)生的思維能力。根據(jù)青少年“好想”、“好動(dòng)”的特點(diǎn),在教學(xué)中教師通過一題多解(證)、一題多變。一法多用、一圖多變等數(shù)學(xué)的奇異美,鼓勵(lì)學(xué)生多向思維,標(biāo)新立異,找出最優(yōu)方法。教師要善于把握教學(xué)機(jī)制,創(chuàng)設(shè)思維境界,用數(shù)學(xué)美的進(jìn)力啟迪學(xué)生思維,當(dāng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)美感受最靈敏、最強(qiáng)烈、最深刻的時(shí)候,他們的思維也進(jìn)入最佳時(shí)期,邏輯思維和靈感思維交融促進(jìn),聰明才智得到充分發(fā)揮,一旦“靈感”出現(xiàn),他們就會(huì)感受到創(chuàng)造數(shù)學(xué)美的喜悅和成功后的樂趣。毫無疑問他們的思維能力也得到培養(yǎng)和提高。
多數(shù)同學(xué)能用比較法、綜合法、分析法和反證法給出四種證明(證明略),初步享受到成功的喜悅。教師抓住時(shí)機(jī),及時(shí)點(diǎn)撥,促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)散,鼓勵(lì)學(xué)生標(biāo)新立異,引導(dǎo)學(xué)生觀察式子的整體結(jié)構(gòu)特征,發(fā)掘題中的隱含條件,尋求其它證法。數(shù)學(xué)美的誘發(fā)力喚起了學(xué)生濃厚的興趣,啟迪了他們的思維活動(dòng),經(jīng)過觀察、分析、聯(lián)想,有的同學(xué)給出了一些新穎證法,其中提出了一種三角證法。
學(xué)生親身感受到數(shù)學(xué)的奇異之美,陶醉到創(chuàng)造數(shù)學(xué)美的愉悅之中。
這個(gè)對(duì)學(xué)生來說,可視為創(chuàng)造性發(fā)現(xiàn)。此時(shí),師生情感交融,學(xué)生思維的靈活性、發(fā)散性、深刻性、獨(dú)創(chuàng)性等諸方面得到培養(yǎng)和提高。
興趣,是保證學(xué)生積極主動(dòng)參與學(xué)習(xí)過程的基矗因此,根據(jù)學(xué)生的心理特點(diǎn),創(chuàng)設(shè)學(xué)生喜聞樂見的教學(xué)情境,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性,是發(fā)展思維能力、保證素質(zhì)教育真正落實(shí)的前提。例如:教學(xué)“能被2、5、3整除的數(shù)的特征”這節(jié)課時(shí),我一上課就說:“現(xiàn)在,我們來做猜謎游戲,不論同學(xué)們說出的是幾位數(shù),老師不用計(jì)算就能知道它能否被2、5或3整除。不信,試試看!”同學(xué)們一個(gè)個(gè)舉出愈來愈大的數(shù),老師一一回答。學(xué)生又通過計(jì)算驗(yàn)證老師回答的結(jié)果,這時(shí),大家驚奇了,很想知道里面到底有什么“訣竅”。于是老師就趁機(jī)因勢(shì)利導(dǎo):“你們想知道其中的奧秘,通過今天的學(xué)習(xí),就會(huì)解開這個(gè)謎。這時(shí),同學(xué)們就會(huì)帶著急于探究知識(shí)的心情去認(rèn)真學(xué)習(xí)。這種在課堂教學(xué)中有目的、有計(jì)劃地設(shè)置適宜的障礙以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的做法,不僅可以較好地喚起學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力,也為在新的學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生比較、分析,以及思維和表達(dá)能力打下了基矗
二、加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)意識(shí)
如何加強(qiáng)數(shù)學(xué)意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)品質(zhì)呢?我是這樣做的:
(1)重視對(duì)新生入學(xué)的啟蒙教育。從一年級(jí)開始不斷對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)必要性的教育,使全體學(xué)生都愿意上數(shù)學(xué)課,培養(yǎng)學(xué)生初步的數(shù)學(xué)意識(shí)。
(2)充分利用活動(dòng)課,介紹數(shù)學(xué)家、科學(xué)家的事跡,介紹先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),說明數(shù)學(xué)在科學(xué)技術(shù)中的重要地位,用事實(shí)鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),掌握數(shù)學(xué)知識(shí)。
(3)重視新教材、新內(nèi)容的引入教學(xué)。數(shù)學(xué)第六冊(cè)第119頁“面積和面積單位”中寫道“看看數(shù)學(xué)課本的封面和鉛筆盒蓋的面,說出哪一個(gè)比較大,哪一個(gè)比較小,你會(huì)比嗎?”向?qū)W生說明比較大小要用到數(shù)學(xué),通過面積的認(rèn)識(shí),增強(qiáng)數(shù)學(xué)意識(shí)。
(4)學(xué)生的數(shù)學(xué)意識(shí)不可能一樣。對(duì)那些愛好數(shù)學(xué)的“尖子”,要注重培養(yǎng)他們抗挫折的堅(jiān)韌不拔的毅力,樹立更遠(yuǎn)大的學(xué)習(xí)目標(biāo)。對(duì)于成績較差的學(xué)生,要針對(duì)他們各自的情況,對(duì)癥下藥。對(duì)他們的每一點(diǎn)進(jìn)步都要給予特殊的鼓勵(lì),使他們樹立學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的信心,增長克服困難的決心,激發(fā)學(xué)生愛數(shù)學(xué)、學(xué)數(shù)學(xué)的興趣,提高他們的數(shù)學(xué)意識(shí)。
三、注重學(xué)生思維品質(zhì)的培養(yǎng)
(1)思維獨(dú)立性的培養(yǎng)。思維的獨(dú)立性是指善于思考的品質(zhì)。具有思維獨(dú)立性的人,遇事總要問一個(gè)為什么,總要運(yùn)用自己的大腦去思考問題,尋求答案,決不盲從別人。
(2)思維邏輯性的培養(yǎng)。思維邏輯性是指思維的嚴(yán)密程度,它表現(xiàn)在思考問題時(shí)遵循邏輯的規(guī)律,提出的問題明確而不含糊,推理合乎邏輯規(guī)則,論證問題時(shí)條理清楚,有理有據(jù),具有說服力和雄辯力。這是一種比較高級(jí)的思維品質(zhì),需要從小培養(yǎng)和訓(xùn)練。
(3)思維靈活性的培養(yǎng)。
近幾年來,旨在教會(huì)學(xué)生會(huì)學(xué)習(xí)、提高學(xué)生自學(xué)能力的學(xué)法指導(dǎo)的研究和實(shí)踐已是基礎(chǔ)教育改革的一個(gè)熱門課題。這一課題的提出和研究,不僅對(duì)當(dāng)前提高基礎(chǔ)教育質(zhì)量、實(shí)施素質(zhì)教育具有現(xiàn)實(shí)意義,而且對(duì)培養(yǎng)未來社會(huì)發(fā)展所需要的人才、促進(jìn)科教興國具有歷史意義。
隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科技的高速發(fā)展,數(shù)學(xué)的應(yīng)用越來越廣,地位越來越高,作用越來越大。不僅如此,數(shù)學(xué)教育的實(shí)踐和歷史還表明,數(shù)學(xué)作為一種文化,對(duì)人的全面素質(zhì)的提高具有巨大的影響。因此,提高基礎(chǔ)教育中的數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量,就顯得尤為重要。可目前由于受“應(yīng)試教育”的影響,數(shù)學(xué)教學(xué)中違背教育規(guī)律的現(xiàn)象和做法時(shí)有發(fā)生,為此更新數(shù)學(xué)教學(xué)思想、完善數(shù)學(xué)教學(xué)方法就顯得更加迫切。在數(shù)學(xué)教學(xué)中,開展學(xué)法指導(dǎo),正是改革數(shù)學(xué)教學(xué)的一個(gè)突破口。
一
對(duì)數(shù)學(xué)教學(xué)如何實(shí)施數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo),人們進(jìn)行了許多有益的探索和實(shí)驗(yàn)。首先是通過觀察、調(diào)查,歸納總結(jié)了中學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中存在的問題,如“學(xué)習(xí)懶散,不肯動(dòng)腦;不訂計(jì)劃,慣性運(yùn)轉(zhuǎn);忽視預(yù)習(xí),坐等上課;不會(huì)聽課,事倍功半;死記硬背,機(jī)械模仿;不懂不問,一知半解;不重基礎(chǔ),好高騖遠(yuǎn);趕做作業(yè),不會(huì)自學(xué);不重總結(jié),輕視復(fù)習(xí)”[1]等等。針對(duì)這些問題,提出了相應(yīng)的數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)的途徑和方法,如數(shù)學(xué)全程滲透式(將學(xué)法指導(dǎo)滲透于制訂計(jì)劃、課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)、獨(dú)立作業(yè)、學(xué)結(jié)、課外學(xué)習(xí)等各個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)之中)[2];建立數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)常規(guī)(課堂常規(guī)———情境美,參與高,求卓越,求效率;課后常規(guī)———認(rèn)真讀書,整理筆記,深思熟慮,勇于質(zhì)疑;作業(yè)常規(guī)———先復(fù)習(xí),后作業(yè),字跡清楚,表述規(guī)范,計(jì)算正確,填好《作業(yè)檢測(cè)表》,重做錯(cuò)題)[3]等等。誠然,這對(duì)于端正學(xué)習(xí)態(tài)度、養(yǎng)成學(xué)習(xí)習(xí)慣、提高學(xué)業(yè)成績、優(yōu)化學(xué)習(xí)品質(zhì),采勸對(duì)癥下藥”的策略,開展對(duì)學(xué)習(xí)常規(guī)的指導(dǎo),無疑會(huì)收到較好的效果。但是,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo),決不能忽視數(shù)學(xué)所特有的學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)。可以說,這才是數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)之內(nèi)核和要害。也就是說,數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)應(yīng)該著重指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)理解數(shù)學(xué)知識(shí)、學(xué)會(huì)解決數(shù)學(xué)問題、學(xué)會(huì)數(shù)學(xué)地思維、學(xué)會(huì)數(shù)學(xué)交流、學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)解決實(shí)際問題等。有鑒于此,筆者主要從“數(shù)學(xué)”、“數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)”出發(fā),來闡釋數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法,論述數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)。
二
從數(shù)學(xué)的角度出發(fā),就是要考察數(shù)學(xué)的特點(diǎn)。關(guān)于數(shù)學(xué)的特點(diǎn),雖仍有爭議,但傳統(tǒng)或者說比較科學(xué)的提法仍是3條:高度的抽象性、邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性和應(yīng)用的廣泛性。
1.?dāng)?shù)學(xué)研究的對(duì)象本來是現(xiàn)實(shí)的,但由于數(shù)學(xué)僅從空間形式與數(shù)量關(guān)系方面來反映客觀現(xiàn)實(shí),所以數(shù)學(xué)是逐級(jí)抽象的產(chǎn)物。比如三角形形狀的實(shí)物模型隨處可見,多種多樣,名目繁多,但數(shù)學(xué)中的“三角形”卻是一種抽象的思維形式(概念),撇開了人們常見的各種三角形形狀實(shí)物的諸多性質(zhì)(如天然屬性、物理性質(zhì)等)。因此,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)首當(dāng)其沖的是要學(xué)習(xí)抽象。而抽象又離不開概括,也離不開比較和分類,可以說比較、分類、概括是抽象的基礎(chǔ)和前提。比如,要從已經(jīng)過抽象得出的物體運(yùn)動(dòng)速度v=v0+at、產(chǎn)品的成本m=m0+at、金屬加熱引起的長度變化l=l0+at中再次抽象出一次函數(shù)f(x)=ax+b,顯然要經(jīng)過比較(它們的異同)和概括(它們的共同特征)。根據(jù)數(shù)學(xué)高度抽象性的特點(diǎn),數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)要強(qiáng)調(diào)比較、分類、概括、抽象等思維方法的指導(dǎo)。
2.?dāng)?shù)學(xué)結(jié)論的可靠性有其嚴(yán)格的要求,觀察和實(shí)驗(yàn)不能作為論證的依據(jù)和方法,而是要經(jīng)過邏輯推理(表現(xiàn)為證明或計(jì)算),方能得以承認(rèn)。比如,“三角形內(nèi)角和為180°”這個(gè)結(jié)論,通過測(cè)量的方法是不能確立的,唯有在歐氏幾何體系中經(jīng)過數(shù)學(xué)證明才能肯定其正確性(確定性)。在數(shù)學(xué)中,只有通過邏輯證明和符合邏輯的計(jì)算而得到的結(jié)論,才是可靠的。事實(shí)上,任何數(shù)學(xué)研究都離不開證明和計(jì)算,證明和計(jì)算是極其主要的數(shù)學(xué)活動(dòng),而通常所說的“數(shù)學(xué)思想方法往往是數(shù)學(xué)中證明和計(jì)算的方法。探求數(shù)學(xué)問題的解法也就是尋找相應(yīng)的證明或計(jì)算的具體方法。從這一點(diǎn)上來說,證明或計(jì)算是任何一種數(shù)學(xué)思想方法的組成部分,又是任何一種數(shù)學(xué)思想方法的目標(biāo)和表述形式”[4]。又由于證明和計(jì)算主要依靠的是歸納與演繹、分析與綜合,所以根據(jù)數(shù)學(xué)邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性特點(diǎn),數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)要重視歸納法、演繹法、分析法、綜合法的指導(dǎo)。
3.由于任何客觀對(duì)象都有其空間形式和數(shù)量關(guān)系,因而從理論上說以空間形式與數(shù)量關(guān)系為研究對(duì)象的數(shù)學(xué)可以應(yīng)用于客觀世界的一切領(lǐng)域,即可謂宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之變、生物之謎、日用之繁,無處不用數(shù)學(xué)。應(yīng)用數(shù)學(xué)解決問題,不但首先要提出問題,并用明確的語言加以表述,而且要建立數(shù)學(xué)模型,還要對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)和論證,對(duì)數(shù)學(xué)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)。也就是說,數(shù)學(xué)之應(yīng)用,它不僅表現(xiàn)為一種工具,一種語言,而且是一種方法,是一種思維模式。根據(jù)數(shù)學(xué)應(yīng)用的廣泛性特點(diǎn),數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)還要指導(dǎo)學(xué)生建立和操作數(shù)學(xué)模型,以及進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)。
三
從數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的角度出發(fā),就是要通過對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程的考察,引申出數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)的內(nèi)容和策略。關(guān)于數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過程,比較新穎的觀點(diǎn)是:“在原有行為結(jié)構(gòu)與認(rèn)知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,或是將環(huán)境對(duì)象納入其間(同化),或是因環(huán)境作用而引起原有結(jié)構(gòu)的改變(順應(yīng)),于是形成新的行為結(jié)構(gòu)與認(rèn)知結(jié)構(gòu),如此不斷往復(fù),直到達(dá)成相對(duì)的適應(yīng)性平衡”[5]。通過對(duì)這一認(rèn)識(shí)的分析和理解,就數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)而言,可概括出以下3點(diǎn):
1.行為結(jié)構(gòu)既是學(xué)習(xí)新知的目的和結(jié)果,又是學(xué)習(xí)新知的基礎(chǔ),因而在數(shù)學(xué)教學(xué)中亦需注重外部行為結(jié)構(gòu)形成的指導(dǎo)。由于這種外部行為主要包括外部實(shí)物操作和外部符號(hào)(主要是語言)活動(dòng),所以在數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)中,一要重視學(xué)具的操作(可要求學(xué)生盡可能多地制作學(xué)具,操作學(xué)具);二要重視學(xué)生的言語表達(dá)(給學(xué)生盡可能多地提供言語交流的機(jī)會(huì),可以是教師與學(xué)生間的交流,也可以是學(xué)生與學(xué)生之間的交流)。
2.認(rèn)知結(jié)構(gòu)同樣既是學(xué)習(xí)新知的目的和結(jié)果,也是學(xué)習(xí)新知的基礎(chǔ),故而數(shù)學(xué)教學(xué)要加強(qiáng)數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)形成的指導(dǎo)。所謂數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu),是指學(xué)生頭腦中的知識(shí)結(jié)構(gòu)按自己的理解深度、廣度,結(jié)合自己的感覺、知覺、記憶、思維等認(rèn)知特點(diǎn),組合成的一個(gè)具有內(nèi)部規(guī)律的整體結(jié)構(gòu)。因此,對(duì)于學(xué)生形成數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的指導(dǎo),關(guān)鍵在于不斷地提高所呈現(xiàn)的數(shù)學(xué)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)化程度。在數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)中,須注意如下幾點(diǎn):①加強(qiáng)數(shù)學(xué)知識(shí)間聯(lián)系的教學(xué)。無論是新知識(shí)的引入和理解,還是鞏固和應(yīng)用,尤其是知識(shí)的復(fù)習(xí)和整理,都要從知識(shí)間的聯(lián)系出發(fā)。②重視數(shù)學(xué)思想的挖掘和滲透。由于數(shù)學(xué)思想是對(duì)數(shù)學(xué)的本質(zhì)的認(rèn)識(shí),因而數(shù)學(xué)思想是數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)建立的基礎(chǔ)。常見的數(shù)學(xué)思想有:符號(hào)思想、對(duì)應(yīng)思想、數(shù)形結(jié)合思想、歸納思想、公理化思想、模型化思想等等。③注重?cái)?shù)學(xué)方法的明晰教學(xué)。數(shù)學(xué)方法作為解決問題的手段,是建立數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的橋梁。常見的數(shù)學(xué)方法有:化歸法、構(gòu)造法、參數(shù)法、變換法、換元法、配方法、反證法、數(shù)學(xué)歸納法等。
近幾年來,旨在教會(huì)學(xué)生會(huì)學(xué)習(xí)、提高學(xué)生自學(xué)能力的學(xué)法指導(dǎo)的研究和實(shí)踐已是基礎(chǔ)教育改革的一個(gè)熱門課題。這
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3.在原有行為結(jié)構(gòu)與認(rèn)知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,無論是通過同化,還是通過順應(yīng)來獲得新知,必須是在一種學(xué)習(xí)機(jī)制的作用下方能實(shí)現(xiàn)。而這種學(xué)習(xí)機(jī)
制主要就是對(duì)學(xué)習(xí)新知過程的監(jiān)控和調(diào)節(jié),即所謂的元學(xué)習(xí)。實(shí)質(zhì)上,能否會(huì)學(xué),關(guān)鍵就在于這種學(xué)習(xí)是否建立起來。于是,元學(xué)習(xí)的指導(dǎo)又成為數(shù)學(xué)方法指導(dǎo)的重要內(nèi)容。為此,在數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)中,需要注意:①要傳授程序性知識(shí)和情境性知識(shí)。程序性知識(shí)即是對(duì)數(shù)學(xué)活動(dòng)方式的概括,如遇到一個(gè)數(shù)學(xué)證明題該先干什么,后干什么,再干什么,就是所謂的程序性知識(shí)。情境性知識(shí)即是對(duì)具體數(shù)學(xué)理論或技能的應(yīng)用背景和條件的概括,如掌握換元法的具體步驟,獲得換元技能,懂得在什么條件下應(yīng)用換元法更有效,就是一種情境性知識(shí)。②盡可能讓學(xué)生了解影響數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)(數(shù)學(xué)認(rèn)知)的各種因素。比如,學(xué)習(xí)材料的呈現(xiàn)方式是文字的、字母的,還是圖形的;學(xué)習(xí)任務(wù)是計(jì)算、證明,還是解決問題,等等。這些學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)任務(wù)方面的因素,都對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響。③要充分揭示數(shù)學(xué)思維的過程。比如,揭示知識(shí)的形成過程、思路的產(chǎn)生過程、嘗試探索過程和偏差糾正過程。④幫助學(xué)生進(jìn)行自我診斷,明確其自身數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的特征。比如:有的學(xué)生擅長代數(shù),而認(rèn)知幾何較差;有的學(xué)生記憶力較強(qiáng)而理解力較弱;還有的學(xué)生口頭表達(dá)不如書面表達(dá)等。⑤指導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。如評(píng)價(jià)問題理解的正確性、學(xué)習(xí)計(jì)劃的可行性、解題程序的簡捷性、解題方法的有效性等諸多方面。⑥幫助學(xué)生形成自我監(jiān)控的意識(shí)。如監(jiān)控認(rèn)知方向意識(shí)、認(rèn)知過程意識(shí)和調(diào)節(jié)認(rèn)知策略意識(shí)等等。
四
根據(jù)數(shù)學(xué)內(nèi)容的性質(zhì),數(shù)學(xué)教學(xué)一般可分為概念教學(xué)、命題(主要有定理、公式、法則、性質(zhì))教學(xué)、例題教學(xué)、習(xí)題教學(xué)、總結(jié)與復(fù)習(xí)等5類。相應(yīng)地,數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)的實(shí)施亦需分別落實(shí)到這5類教學(xué)之中。這里僅就例題教學(xué)中如何實(shí)施數(shù)學(xué)學(xué)法指導(dǎo)談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí)。
1.根據(jù)學(xué)生的學(xué)情安排例題。如前所述,學(xué)習(xí)新知必須建立在已有的基礎(chǔ)之上,從內(nèi)容上講,這個(gè)基礎(chǔ)既包括知識(shí)基礎(chǔ),又包括認(rèn)知水平和認(rèn)知能力,還包括學(xué)習(xí)興趣、認(rèn)知意識(shí),乃至學(xué)習(xí)態(tài)度等有關(guān)學(xué)習(xí)動(dòng)力系統(tǒng)方面的準(zhǔn)備。因此,無論是選配例題,還是安排例題,都要考慮到學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,尤其是要考慮激發(fā)學(xué)生認(rèn)知興趣和認(rèn)知需求的原則(稱之為動(dòng)機(jī)原則)。在例題選配和安排中,可采取增、刪、調(diào)的策略,力求既突出重點(diǎn),又符合學(xué)生的學(xué)情。所謂增,即根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知缺陷增補(bǔ)鋪墊性例題,或者為突破某個(gè)難點(diǎn)增加過渡性例題。所謂刪,即根據(jù)學(xué)生情況,刪去比較簡單的例題或要求過高的難題。所謂調(diào),即根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平,將后面的例題調(diào)至前面先教,或者將前面的例題調(diào)到后面后教。
2.根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)精選例題。例題的作用是多方面的,最基本的莫過于理解知識(shí),應(yīng)用知識(shí),鞏固知識(shí);莫過于訓(xùn)練數(shù)學(xué)技能,培養(yǎng)數(shù)學(xué)能力,發(fā)展數(shù)學(xué)觀念。為發(fā)揮例題的這些基本作用,就要根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)選配例題。具體的策略是:增、刪、并。這里的增,即為突出某個(gè)知識(shí)點(diǎn)、某項(xiàng)數(shù)學(xué)技能、某種數(shù)學(xué)能力等重點(diǎn)內(nèi)容而增補(bǔ)強(qiáng)化性例題,或者根據(jù)聯(lián)系社會(huì)發(fā)展的需要,增加補(bǔ)充性例題。這里的刪,即指刪去那些作用不大或者過時(shí)的例題。所謂并,即為突出某項(xiàng)內(nèi)容把單元內(nèi)前后的幾個(gè)例題合并為一個(gè)例題,或者為突出知識(shí)間的聯(lián)系打破單元界限而把不同內(nèi)容的例題綜合在一起。
3.根據(jù)解題的心理過程設(shè)計(jì)例題教學(xué)程序。按照波利亞的解題理論,一般把解題過程分為弄清問題、擬定計(jì)劃、實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、回顧等4個(gè)階段。這是針對(duì)解題過程本身而言的。但就解題教學(xué)來說,還應(yīng)當(dāng)增加一個(gè)步驟,也是首要環(huán)節(jié),即要使學(xué)生“進(jìn)入問題情境”,讓學(xué)生產(chǎn)生一種認(rèn)知的需要。對(duì)于“進(jìn)入問題情境”環(huán)節(jié),要求教師用簡短的語言,在承上啟下中,提出學(xué)習(xí)目標(biāo),明確學(xué)習(xí)任務(wù),激起認(rèn)知沖突。而對(duì)其余4個(gè)環(huán)節(jié),教師的行為可按波利亞的“怎樣解題表”中的要求去構(gòu)思。一般教師和學(xué)生都能夠注意做到做好前3個(gè)環(huán)節(jié),卻容易忽視“回顧”環(huán)節(jié)。
嚴(yán)格說來,回顧環(huán)節(jié)對(duì)解題能力的提高,對(duì)例題教學(xué)目的的實(shí)現(xiàn)起著不可替代的作用。對(duì)回顧環(huán)節(jié)來講,除波利亞提出的幾條以外,更為主要的是對(duì)解題方法的概括和反思,并使其能遷移到其它問題的解決之中。
一、數(shù)學(xué)知識(shí)研究
傳統(tǒng)上認(rèn)為數(shù)學(xué)教師至少要掌握他所教的數(shù)學(xué)知識(shí)。班級(jí)授課制成熟后,人們開始同意這樣一個(gè)原則:除了所教的數(shù)學(xué)知識(shí)以外,數(shù)學(xué)教師還需要掌握像組織教學(xué)、控制課堂秩序等一些教學(xué)知識(shí)。隨著教學(xué)研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)教師僅僅知道他所教的數(shù)學(xué)的術(shù)語、本畢業(yè)論文由整理提供概念、命題、法則等知識(shí)是不夠的。…除此之外,教師還要知道數(shù)學(xué)的學(xué)科結(jié)構(gòu)。學(xué)科結(jié)構(gòu)的概念最早源于Schwab。他指出了理解學(xué)科結(jié)構(gòu)的兩種方式:一個(gè)方式是句法性地(syntactically),另一個(gè)方式是實(shí)體性地(substantively)。所謂句法性地是指從學(xué)科所表現(xiàn)出來的邏輯結(jié)構(gòu)方面去了解學(xué)科結(jié)構(gòu)。比如,引入無理數(shù)表示不可公度線段,引入負(fù)數(shù)與復(fù)數(shù)表示某些方程的解。前者可以看到,后者看不到,僅是為了保持方程都有解這個(gè)論斷的完整性和通用性所做出的一種假設(shè)與解釋。對(duì)這三個(gè)概念含義的理解,只能通過產(chǎn)生這些概念的前后聯(lián)系才能揭示。所謂實(shí)體性地是指從學(xué)科的概念設(shè)計(jì)角度去了解學(xué)科結(jié)構(gòu)。比如,歐氏幾何與解析幾何有不同的概念框架。Ball把數(shù)學(xué)的學(xué)科結(jié)構(gòu)知識(shí)稱為關(guān)于數(shù)學(xué)的知識(shí)。它是指知識(shí)從哪里來,又是如何發(fā)展的,真理是如何確認(rèn)的,又將用到哪里去。
主要有三個(gè)維度:一是約定與邏輯建構(gòu)的區(qū)別。正數(shù)在數(shù)軸的右邊或者我們使用十進(jìn)位值制都是任意的、約定的。而0做除數(shù)沒有定義或者任意一個(gè)數(shù)的零次冪都等于1就不是任意的、約定的;二是數(shù)學(xué)內(nèi)部之問的聯(lián)系以及數(shù)學(xué)與其他領(lǐng)域之間的聯(lián)系;三是了解數(shù)學(xué)領(lǐng)域中的基本活動(dòng):尋找模式、提出猜想、證明斷言、證實(shí)解法和尋求一般化。
對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的研究,拓寬了人們對(duì)教學(xué)用的數(shù)學(xué)知識(shí)的理解。它顯示教學(xué)用的數(shù)學(xué)知識(shí)是很復(fù)雜的,除了術(shù)語、概念、法則、程序之外,還有數(shù)學(xué)學(xué)科結(jié)構(gòu)或者關(guān)于數(shù)學(xué)的知識(shí)。這些知識(shí)對(duì)于教師確定為什么教、選擇教什么和怎么教都會(huì)產(chǎn)生影響。比如,約定的與邏輯建構(gòu)的概念的教學(xué)策略會(huì)有很大的不同,邏輯建構(gòu)的概念就必須講清楚它怎么來的,為什么要定義這個(gè)概念,怎樣定義,它會(huì)有什么用,它與其他的概念的關(guān)系是怎樣的,它的應(yīng)用有哪些限度。而約定的概念就沒有這些必要。但是,有效地?cái)?shù)學(xué)教學(xué),僅僅具有上述知識(shí)還不夠。它缺少對(duì)學(xué)生的考慮,不能給教師提供教授一群特定的學(xué)生所必須的教學(xué)上的理解。比如,僅僅通過推導(dǎo)知道(+6)=a+2ab+b對(duì)有效教學(xué)是不夠的,教師還需要知道一些學(xué)生容易把分配律過度推廣而記成+6)=a+b,知道用矩形的面積表征可以有效地消除這一誤解。學(xué)生誤解的知識(shí)與消除誤解的教學(xué)策略顯然不能納入數(shù)學(xué)知識(shí)的框架,教學(xué)用的數(shù)學(xué)知識(shí)的復(fù)雜性要求更精致的框架來描述。
二、教材分析研究
有效的教學(xué)必須考慮學(xué)生已有的知識(shí)和知識(shí)呈現(xiàn)的最佳序列。在數(shù)學(xué)學(xué)科中,馬力平的知識(shí)包(Knowledgepackage)是國際上較為典型的此類研究。知識(shí)包是圍繞著一個(gè)中心概念而組織起來的一系列相關(guān)概念,是在學(xué)生的頭腦里培育這樣一個(gè)領(lǐng)域的縱向過程。(n知識(shí)包含有三種主要成分:中心概念、概念序列和概念結(jié)點(diǎn),也包括概念的表征、意義和建立在這些概念之上的算法。下例是20以內(nèi)數(shù)的加減法的知識(shí)包。在這個(gè)知識(shí)包內(nèi),中心概念是20至100數(shù)的“借位減法”,它是學(xué)習(xí)多位數(shù)的加減的關(guān)鍵前提。
馬力平的知識(shí)包實(shí)際上是我國內(nèi)地傳統(tǒng)的教材分析研究。這類研究結(jié)果是教學(xué)參考書的主要內(nèi)容之一。它是一種課程知識(shí),是教師對(duì)課程的分析,比對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的分析更接近教學(xué)用的數(shù)學(xué)。但它也不是教師教學(xué)時(shí)使用的數(shù)學(xué)知識(shí)。它最多是教師對(duì)教學(xué)的考慮,沒有考慮師生互動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)學(xué)需求。教師在教學(xué)時(shí),能夠動(dòng)員起來的知識(shí)不一定符合教學(xué)情境的需要。本畢業(yè)論文由整理提供比如教師預(yù)期的一種學(xué)生的反應(yīng)在與學(xué)生的互動(dòng)中沒有出現(xiàn),教師以學(xué)生的這種反應(yīng)為跳板的后繼知識(shí)就沒有了用武之地。馬力平概括出的知識(shí)包,與教師在課堂教學(xué)時(shí)使用的數(shù)學(xué)知識(shí)還有一段距離,教師在教學(xué)時(shí)可能用得上,也可能用不上。教師在教學(xué)時(shí)所需要的數(shù)學(xué)知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出教材分析所能提供的內(nèi)容。
三、教學(xué)用的數(shù)學(xué)知識(shí)研究
Ball開創(chuàng)了教學(xué)用的數(shù)學(xué)知識(shí)研究。她通過分析數(shù)學(xué)教學(xué)的核心活動(dòng),直接研究課堂教學(xué)中教師使用的數(shù)學(xué)知識(shí)及其影響。下面以Ball的一個(gè)課例來說明其研究方法與結(jié)果。該課內(nèi)容是三年級(jí)多位數(shù)減法:Joshua星期一吃了16粒豌豆,星期二吃了32粒豌豆。問Joshua星期二比星期一多吃了多少粒豌豆?學(xué)生在解題過程中提供了六種解法。Sean從16的后繼數(shù)l7開始向后數(shù)數(shù),一直數(shù)到32得到答案。ba認(rèn)為,32的一半是16,答案就是16。Betsy把表示16和32的教具(豆子)一一配對(duì),數(shù)一下表示32的教具中剩余的沒有配對(duì)的豆子得到答案。Mei的方法是直接從表示32的豆子中拿走16粒,數(shù)一下剩余的就行了。Cassandia提供了標(biāo)準(zhǔn)的減法算法,Scan受到啟發(fā),提供了另一種解法:16+16=32,整節(jié)課,學(xué)生想盡辦法鑒定這些解法的異同。L6JBall認(rèn)為,這節(jié)課教學(xué)的核心活動(dòng)是處理數(shù)學(xué)知識(shí)的關(guān)聯(lián)和控制課堂討論。知識(shí)的關(guān)聯(lián)涉及到在具體和符號(hào)的模式中,減法和加法是如何關(guān)聯(lián)的、減法的“比較”和“拿走”的解釋是如何關(guān)聯(lián)的、教具的表征如何轉(zhuǎn)化為符號(hào)表征、Betsy的配對(duì)比較法如何轉(zhuǎn)化為Sean的向后數(shù)數(shù)的方法、Betsy的方法如何和Mei的方法協(xié)調(diào),控制課堂討論首先表現(xiàn)在提供線索和解釋,推動(dòng)正確的方法的發(fā)展;其次表現(xiàn)在擱置有問題的方法。比如擱置Riba的說法。Riba的論斷是正確的,但要使其他的學(xué)生能夠明白他的意思,還需要添加幾步推理。但這幾步推理與用它來證明Sean的結(jié)論超過了三年級(jí)學(xué)生的理解能力。
Ball對(duì)這節(jié)課教師需要使用的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行了歸納。除了傳統(tǒng)的教材分析提供的借位減法的符號(hào)算法及其背后的位值制之外,教師還需要其他知識(shí)。首先需要知道問題的兩種表征模式(如減法32—16:?與缺失加數(shù)的加法16+?=32)是等價(jià)的。其次,還要知道此問題的一些表征:比如像Sean的從17數(shù)到32,或者M(jìn)ei的從32里拿走l6個(gè)等等。第三,教師還需要具有深刻的數(shù)學(xué)眼光去審查、分析和協(xié)調(diào)學(xué)生的多種解法。最后,教師還需要一些關(guān)于數(shù)學(xué)論證的知識(shí)。
通過上述分析,Ball指出,教材分析只能提供教學(xué)用的數(shù)學(xué)知識(shí)的一部分,其余大部分只能在分析數(shù)學(xué)教學(xué)的核心活動(dòng)中才能得到。
四、啟示
1.教學(xué)用的數(shù)學(xué)知識(shí)是有效教學(xué)的知識(shí)基礎(chǔ)。它與數(shù)學(xué)家的數(shù)學(xué)知識(shí)、教材分析得出的數(shù)學(xué)知識(shí)是不一樣的。它具有一種教學(xué)上有用的數(shù)學(xué)理解,這種理解主要集中于學(xué)生的觀念和誤解上。學(xué)生對(duì)特定內(nèi)容的理解是有差異的,教師需要調(diào)和學(xué)生不同的理解方式并在這些方式之間靈活自如地轉(zhuǎn)換,引導(dǎo)學(xué)生把知識(shí)進(jìn)一步組織,促進(jìn)學(xué)生在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上有效學(xué)習(xí)。
2.教學(xué)用的數(shù)學(xué)知識(shí)是高觀點(diǎn)下的數(shù)學(xué)知識(shí),它聯(lián)系著更深刻的概念和方法。Ball的課例僅是小學(xué)三年級(jí)的兩位數(shù)退位減法,但是,通過對(duì)課堂教學(xué)核心數(shù)學(xué)活動(dòng)的分析顯示,隱藏在退位減法之外的,是高等數(shù)學(xué)的等價(jià)、同構(gòu)、相似性和表征之間的轉(zhuǎn)化等概念。從結(jié)構(gòu)上說,前五種解法是同構(gòu)的,前五種解法和最后一種缺失加數(shù)的加法是等價(jià)的。但前四種解法的解釋模型是不同的,有三種是“拿走”模型,一種是“比較”模型。只有從數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)上理清這些解法的關(guān)系,才能有效地引導(dǎo)學(xué)生在不同的方法之間轉(zhuǎn)換并分清這些方法的異同,促進(jìn)學(xué)生高效地組織自己的數(shù)學(xué)知識(shí)。香港的“課堂學(xué)習(xí)研究”也證實(shí),數(shù)學(xué)專家參與的教研活動(dòng),能提升課堂教學(xué)的有效性。
3.教學(xué)用的數(shù)學(xué)知識(shí)存在一定的結(jié)構(gòu)。首先是學(xué)生理解的知識(shí)。像Ball的課例所展示的,學(xué)生對(duì)退位減法的理解有不同的方式、不同的層次和一些誤解,這些知識(shí)是教師教學(xué)的起點(diǎn)。以學(xué)生已有的知識(shí)為起點(diǎn)自下而上的講授使知識(shí)加以擴(kuò)充,把新知識(shí)與學(xué)生已經(jīng)構(gòu)成內(nèi)在網(wǎng)絡(luò)的概念和方法聯(lián)系起來,這是提高教學(xué)效率的奧妙;其次是教學(xué)策略。像Ball的課例所展示的,學(xué)生的理解各種各樣,需要教師使用相應(yīng)的策略來控制課堂討論,協(xié)調(diào)不同的方法,促進(jìn)正確的方法發(fā)展,擱置有問題的方法,這是提高課堂教學(xué)效率的重要手段;第三、控制與反饋的知識(shí)。教師需要提供線索和解釋,矯正學(xué)生的誤解,促進(jìn)學(xué)生自我評(píng)價(jià)的參與,促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步精簡合理化知識(shí);第四,課程知識(shí)。像馬力平的知識(shí)包概念所揭示的,特定課題呈現(xiàn)的最佳序列,它的來龍去脈及與其它學(xué)科的橫向聯(lián)系,是教師用來教學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)。顧泠沅的研究也揭示,辨明一門學(xué)科各知識(shí)點(diǎn)的固著關(guān)系及其潛在距離,構(gòu)建適合學(xué)生特點(diǎn)的、具有合適梯度的結(jié)構(gòu)序列,是提高教學(xué)效率的基礎(chǔ);最后是教學(xué)目的的統(tǒng)領(lǐng)性觀念。像退位減法,是像Ball那樣對(duì)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行精簡合理化還是直接教授退位減法的法則,取決于教師對(duì)數(shù)學(xué)的理解、信念數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)論以及對(duì)特定學(xué)生最有價(jià)值的數(shù)學(xué)知識(shí)的判斷。當(dāng)然,這些成分是從不同的維度來說明教學(xué)用的數(shù)學(xué)知識(shí)的屬性,它們之間的關(guān)系及提高課題教學(xué)效率的機(jī)制還需從課堂教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)進(jìn)一步的概念化。超級(jí)秘書網(wǎng)
論文關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué);學(xué)科教學(xué)知識(shí);養(yǎng)成
數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)是數(shù)學(xué)教師通過數(shù)學(xué)學(xué)科內(nèi)容知識(shí)和有效教學(xué)策略交互作用,幫助學(xué)生有效學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的知識(shí)。數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)是數(shù)學(xué)教師知識(shí)的核心,是保持?jǐn)?shù)學(xué)教師知識(shí)復(fù)合性、動(dòng)態(tài)性的原動(dòng)力,并能拓寬教師專業(yè)發(fā)展的知識(shí)基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)教師可以通過教育敘事、教學(xué)反思和樹立動(dòng)態(tài)的課程觀在教育實(shí)踐中逐步養(yǎng)成數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)。
一、數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)的重要性
1.?dāng)?shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)是數(shù)學(xué)教師知識(shí)的核心。數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)是數(shù)學(xué)教師個(gè)人獨(dú)一無二的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),是教師在特定的時(shí)刻、特定的情景中利用可能的條件對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的特殊整合,它是數(shù)學(xué)教師知識(shí)結(jié)構(gòu)中的核心部分。數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)走進(jìn)數(shù)學(xué)教師知識(shí)之中,通過協(xié)調(diào)和整合,不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)知識(shí)和教育性知識(shí)的銜接,還把數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)中一切有利于數(shù)學(xué)教學(xué)的可能元素、知識(shí)納入到教師的數(shù)學(xué)教學(xué)思維之中,為實(shí)現(xiàn)有效地?cái)?shù)學(xué)教學(xué)創(chuàng)設(shè)了必要條件。
2.?dāng)?shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)是保持?jǐn)?shù)學(xué)教師知識(shí)復(fù)合性、動(dòng)態(tài)性的原動(dòng)力。數(shù)學(xué)教師知識(shí)的復(fù)合性是指數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的橫向拓寬與縱向深化;動(dòng)態(tài)性是指數(shù)學(xué)教師自入職進(jìn)入教學(xué)場(chǎng)域中后,教師知識(shí)在其職業(yè)生涯中不斷發(fā)展和提高。由于數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)就是從動(dòng)態(tài)的角度建構(gòu),教師視教學(xué)情景、學(xué)生要求等變化形成學(xué)科教學(xué)知識(shí),動(dòng)態(tài)性的學(xué)科教學(xué)知識(shí)不斷地為數(shù)學(xué)教師知識(shí)補(bǔ)充源頭活水,使之始終處于運(yùn)動(dòng)之中,所以數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)正是保證數(shù)學(xué)教師知識(shí)這種復(fù)合性、動(dòng)態(tài)性的原動(dòng)力。
3.?dāng)?shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)拓寬了教師專業(yè)發(fā)展的知識(shí)基礎(chǔ)。很長一段時(shí)間以來,很多數(shù)學(xué)教師都是著重發(fā)展三個(gè)方面的知識(shí),即數(shù)學(xué)學(xué)科專業(yè)知識(shí)、教育類知識(shí)和普通文化知識(shí)。這種知識(shí)結(jié)構(gòu)不僅狹窄,而且之間也相互孤立,造成這種局面的主要原因是遺漏了關(guān)于學(xué)生的知識(shí)、學(xué)習(xí)的知識(shí)和教學(xué)情景的知識(shí)。數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)正彌補(bǔ)了這種缺陷,把學(xué)生的知識(shí)、學(xué)習(xí)的知識(shí)和教學(xué)情景的知識(shí)融合進(jìn)來,這就實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)教師有效知識(shí)的不斷增長和更新,擴(kuò)充了教師的知識(shí)結(jié)構(gòu),拓寬了教師專業(yè)發(fā)展的知識(shí)基礎(chǔ)。
二、數(shù)學(xué)教師養(yǎng)成數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)的途徑
1.重在積累——在教育敘事中養(yǎng)成數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)。教育敘事一般是從教育生活中發(fā)現(xiàn)研究的主題,是一種對(duì)教育生活體驗(yàn)的“傳記”,對(duì)教育生活的深度描寫。在教學(xué)生涯中,當(dāng)數(shù)學(xué)教師遇到不同的教材、學(xué)生,就經(jīng)歷著不同的故事;年復(fù)一年,當(dāng)教師再回顧、思考這些教學(xué)事件,也就對(duì)教學(xué)、教材、學(xué)生有了新的認(rèn)識(shí)。數(shù)學(xué)教師通過教育敘事的記錄,可以對(duì)教育生活再度思考、詮釋、評(píng)價(jià),重新組織教育生活中各方面的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn),升華對(duì)教學(xué)的認(rèn)識(shí),也創(chuàng)造了多重可能的意義,還創(chuàng)造了對(duì)舊有詮釋再度思考的空問,并認(rèn)識(shí)到教學(xué)中沒有單一的路徑或方案。
2.適時(shí)提升——在教學(xué)反思中養(yǎng)成數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)。教學(xué)反思是指教師參照專業(yè)領(lǐng)域的價(jià)值觀念、行為規(guī)范對(duì)自己與學(xué)生聯(lián)系最密切、最投入或最能體現(xiàn)教學(xué)意圖的教學(xué)實(shí)踐的觀察和思考,是對(duì)教育教學(xué)工作有所改進(jìn)的理性認(rèn)識(shí)。數(shù)學(xué)教師通過反思自己的教育理念,可形成對(duì)學(xué)生、教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)和分解、知識(shí)與能力、知識(shí)與品德的新的認(rèn)識(shí),并獲得一種新的認(rèn)知方式,逐漸形成自己的教學(xué)思想。通過教學(xué)反思還能使數(shù)學(xué)教師積極建構(gòu)動(dòng)態(tài)的和靈活開放的教育思維方式,實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的最佳。事實(shí)上,數(shù)學(xué)教師的學(xué)科教學(xué)知識(shí)的形成過程與教學(xué)反思過程是同步的、方式也是一致的,數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)知識(shí)在一定程度上也是在這種同步和一致性中養(yǎng)成。
1.?dāng)?shù)學(xué)建模競(jìng)賽有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。數(shù)學(xué)建模是對(duì)現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行合理假設(shè),適當(dāng)簡化,借助數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行科學(xué)化處理的過程。數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的選題都是源于真實(shí)的,受社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問題[2]。例如:小區(qū)開放對(duì)道路通行的影響(2016年賽題),2010上海世博會(huì)影響力的定量評(píng)估(2010年賽題),題目有著明確的背景和要求,鼓勵(lì)參賽者選擇不同的角度和指標(biāo)來說明問題,整個(gè)數(shù)學(xué)建模的過程力求合理,鼓勵(lì)創(chuàng)新,沒有標(biāo)準(zhǔn)答案,沒有固定方法,沒有指定參考書,甚至沒有現(xiàn)成數(shù)學(xué)工具,這就要求學(xué)生在具備一定基本知識(shí)的基礎(chǔ)上,獨(dú)立的思考,相互討論,反復(fù)推敲,最后形成一個(gè)好的解決方案,參賽作品好壞的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是模型的思路和方法的合理性、創(chuàng)新性,模型結(jié)論的科學(xué)性。同一個(gè)實(shí)際問題從不同的側(cè)面、角度去思考或用不同的數(shù)學(xué)知識(shí)去解決就會(huì)得到不盡相同的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽不僅是培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的新途徑,也是將數(shù)學(xué)理論知識(shí)廣泛應(yīng)用于各科學(xué)領(lǐng)域和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的有效切入點(diǎn)和生長點(diǎn)。
2.?dāng)?shù)學(xué)建模競(jìng)賽有利于促進(jìn)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的完善。高校的理工科專業(yè)都開設(shè)很多基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課,例如:高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)、運(yùn)籌學(xué)、微分方程等,目前這些課程基本上還是理論教學(xué),主要以考試、考研為主要目標(biāo)。由于缺少實(shí)際問題的應(yīng)用,知識(shí)點(diǎn)相對(duì)分散,很多學(xué)生不知道學(xué)了有什么用,怎么用。那么如何將所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)高效的立體組裝起來,并有針對(duì)性拓展和延伸,是一個(gè)重要的研究課題[3]。實(shí)踐表明:數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽對(duì)于促進(jìn)大學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)完善是一個(gè)極好的載體。例如在解決2009年賽題———眼科病床的合理安排的問題時(shí),學(xué)生不僅要借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法,找到醫(yī)院安排不同疾病手術(shù)時(shí)間的不合理性,還要結(jié)合運(yùn)籌學(xué)給出新的病床安排方案,并結(jié)合實(shí)際情況評(píng)估新方案合理性;2014年賽題嫦娥三號(hào)軟著陸軌道設(shè)計(jì)與控制策略,參賽學(xué)生首先根據(jù)受力分析和數(shù)據(jù),判斷出可能的變軌位置,再結(jié)合微分方程和控制論構(gòu)建模型,并借助計(jì)算機(jī)軟件求解,找到較好的軌道設(shè)計(jì)方案。整個(gè)數(shù)學(xué)建模過程中,參賽學(xué)生將所學(xué)分散的數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)拼裝集成化,在知識(shí)體系上,數(shù)學(xué)建模實(shí)現(xiàn)了知識(shí)性、實(shí)踐性、創(chuàng)造性、綜合性、應(yīng)用性為一體的過程;在知識(shí)結(jié)構(gòu)上,數(shù)學(xué)建模實(shí)現(xiàn)了學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)從單一型、集中型向復(fù)合型的轉(zhuǎn)變。
3.?dāng)?shù)學(xué)建模競(jìng)賽有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,提高溝通能力。現(xiàn)代社會(huì)競(jìng)爭日趨激烈,具備良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力的優(yōu)秀人才越來越受到社會(huì)的青睞。數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽也需要三個(gè)隊(duì)員組成一個(gè)團(tuán)隊(duì),因?yàn)橐谝?guī)定的時(shí)間內(nèi)完成確定選題,分析問題、建立模型、求解模型,結(jié)果分析,單靠一個(gè)人是很難完成的,這就必須要由團(tuán)隊(duì)成員之間相互尊重、相互信任、互補(bǔ)互助,并且發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,才能讓團(tuán)隊(duì)的工作效率發(fā)揮到最大。同時(shí),數(shù)學(xué)建模作為一種創(chuàng)造性腦力活動(dòng),不僅要求團(tuán)隊(duì)成員之間學(xué)會(huì)傾聽別人意見,還要善于提出自己的想法和見解,并清晰、準(zhǔn)確地表達(dá)出來。團(tuán)隊(duì)成員間良好的溝通能力,不僅可激發(fā)團(tuán)隊(duì)成員的競(jìng)賽熱情和動(dòng)力,還可以形成更加默契、緊密的關(guān)系,從而使競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)效益達(dá)到最大化。
二、依托數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽,提升大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的對(duì)策
1.以數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽為抓手,構(gòu)建分層的數(shù)學(xué)建模教學(xué)體系,拓寬學(xué)生受益面。不同專業(yè)和年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力和培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)都存在較大差異,構(gòu)建數(shù)學(xué)建模層次化教學(xué)課程體系有利于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)和使用數(shù)學(xué)的興趣,讓更多的學(xué)生了解數(shù)學(xué)建模以及競(jìng)賽,通過自己動(dòng)手解決實(shí)際問題,更加真切感覺到數(shù)學(xué)的應(yīng)用價(jià)值,切實(shí)增強(qiáng)數(shù)學(xué)的影響力,擴(kuò)大學(xué)生的受益面。南京郵電大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、重慶大學(xué)和南京理工大學(xué)等高校這些方面相關(guān)工作和經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。因此,構(gòu)建數(shù)學(xué)建模分層課程體系,在課程內(nèi)容設(shè)置上,結(jié)合專業(yè)特色,有針對(duì)性設(shè)置教學(xué)方案和內(nèi)容,逐步完善具有不同專業(yè)特色的數(shù)學(xué)建模教材,講義和數(shù)據(jù)庫、并保持定期更新,不斷深入推進(jìn)創(chuàng)新教學(xué)理念[4];在課程時(shí)間的安排上,遵循循序漸進(jìn)的基本思路,一、二年級(jí)大學(xué)生開設(shè)數(shù)學(xué)建模選修課,介紹數(shù)學(xué)建模的基本理論和一些基本建模方法,三年級(jí)、四年級(jí)和研究生階段開設(shè)創(chuàng)新性數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的動(dòng)手能力,并通過參加建模培訓(xùn)、數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽以及課外科研活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)解決實(shí)際問題的能力;在課程目標(biāo)的定位上,數(shù)學(xué)建模有別于其他的數(shù)學(xué)課程,集中體現(xiàn)在數(shù)學(xué)的應(yīng)用、實(shí)踐與創(chuàng)新,因此,數(shù)學(xué)建模不僅是一門課程,同時(shí)也是一門集成各種技術(shù)來解決實(shí)際問題的工具[6]。
2.以數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽為載體,搭建橫縱向科技服務(wù)平臺(tái),擴(kuò)大數(shù)學(xué)建模影響力。數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的理念是“一次參賽,終身受益”,這就要求數(shù)學(xué)建模活動(dòng)要立足高遠(yuǎn),不斷向縱深推進(jìn)與發(fā)展,將數(shù)學(xué)建模應(yīng)用融入服務(wù)國計(jì)民生。因此,選擇優(yōu)秀本科學(xué)生、研究生和畢業(yè)生,結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃,科研課題以及企事業(yè)單位關(guān)注的問題等,讓他們自己動(dòng)手去調(diào)查數(shù)據(jù),查閱相關(guān)建模問題的文獻(xiàn)資料,建立數(shù)學(xué)模型,借助軟件進(jìn)行模型求解,最后獨(dú)立撰寫出建模科技論文或決策咨詢報(bào)告。全程參與“課外實(shí)習(xí)與科技活動(dòng)”的方式,不僅實(shí)現(xiàn)了因需施教、因材施教的目標(biāo),還搭建了連接企業(yè)和學(xué)生的橋梁,不僅讓大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)落到實(shí)處,為企事業(yè)單位提供了智力支撐,真正實(shí)現(xiàn)所學(xué)知識(shí)服務(wù)社會(huì)。
3.以數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽為平臺(tái),加強(qiáng)教師的隊(duì)伍建設(shè),提升教師教育教學(xué)能力。數(shù)學(xué)建模授課和指導(dǎo)教師的教育教學(xué)能力直接影響著學(xué)生的創(chuàng)新能力。教育教學(xué)能力是指教師從事教學(xué)活動(dòng)、完成教學(xué)任務(wù)、指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)所需要的各種能力和素質(zhì)的總和。數(shù)學(xué)建模的教學(xué)與傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)相比,對(duì)教師的動(dòng)手能力、教學(xué)內(nèi)容駕馭能力、教學(xué)研究和創(chuàng)新能力等有較高的要求,因此,數(shù)學(xué)建模指導(dǎo)教師可以通過自主研修,網(wǎng)絡(luò)研修,參與集體備課、聽評(píng)課、教學(xué)研討等方式提高自身業(yè)務(wù)水平,同時(shí)積極參與賽區(qū)、全國組織的學(xué)習(xí)和培訓(xùn),加強(qiáng)交流,開闊視野,不斷地提高自我認(rèn)知、認(rèn)識(shí)水平。只有建成一支高素質(zhì)、實(shí)力雄厚、結(jié)構(gòu)合理、富有創(chuàng)新能力和協(xié)作精神的學(xué)科梯隊(duì),數(shù)學(xué)建模整體水平才能有較大提升,才能適應(yīng)數(shù)學(xué)建模發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要,切實(shí)有利于學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的提高[6,7]。
三、我校數(shù)學(xué)建模教學(xué)和競(jìng)賽改革的實(shí)踐
1.構(gòu)建模塊化教學(xué)體系。針對(duì)我校輕工特色,結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)需求,構(gòu)建模塊化教學(xué)體系。針對(duì)食品、生工、醫(yī)藥、化工和輕化等實(shí)驗(yàn)科學(xué)為主的專業(yè),重點(diǎn)將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)分析等內(nèi)容模塊化;針對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較好的物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、信息計(jì)算和自動(dòng)化等專業(yè),構(gòu)建微分方程,運(yùn)籌優(yōu)化和控制論等內(nèi)容模塊化;偏于社科類的管理、會(huì)計(jì)、金融和國貿(mào)等專業(yè),重點(diǎn)將概率模型、優(yōu)化等內(nèi)容模塊化。再結(jié)合數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃,構(gòu)建“專業(yè)基礎(chǔ)模塊+知識(shí)拓展模塊+競(jìng)賽需求模塊+科研論文寫作模塊”的實(shí)踐教學(xué)體系。
一、要確立素質(zhì)教育的觀念
數(shù)學(xué)教學(xué)要提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)。要使學(xué)生有清晰的數(shù)學(xué)觀念,有全面的、牢固的,結(jié)成網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)知識(shí),有運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。教學(xué)必須面對(duì)全體學(xué)生,必須嚴(yán)格按規(guī)定授完全部教材內(nèi)容(不管是否考這些內(nèi)容)。而且教學(xué)時(shí)概念必須交待準(zhǔn)確,數(shù)理必須交待清楚,做到每個(gè)判斷都有依據(jù),每個(gè)推理都有道理。要在此基礎(chǔ)上談算法。
例如,不能說“一塊厚紙板是一個(gè)長方形”,應(yīng)該說這塊厚紙板的正面是一個(gè)長方形。學(xué)到長方體之后還應(yīng)該說這塊厚紙板是一個(gè)長方體,它的正面,反面都是長方形,還有4個(gè)長方形的面仔細(xì)看才看得到。教學(xué)“3.5米等于多少厘米”要使學(xué)生知道:1米是100厘米,3.5米是3.5個(gè)100厘米,即100×3.5厘米。按乘法的意義,列式時(shí)進(jìn)率100要寫在乘號(hào)的前面。教應(yīng)用題就要教學(xué)生分析數(shù)量關(guān)系,制定解答方案,然后計(jì)算結(jié)果。要讓學(xué)生獨(dú)立思考,獨(dú)立解答。
教學(xué)要緊緊依據(jù)教材,注意不要增加名詞述語及提出不科學(xué)的提法如說“最小的數(shù)是0”、“被減數(shù)一定大于減數(shù)”等。要依據(jù)運(yùn)算意義確定算法,不要提死辦法,如“飛走是減”、“一共是加”、“照這樣計(jì)算就是要求單一量”……。
二、要指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行初步的邏輯思維
小學(xué)生的思維方式正處在從具體形象思維向抽象邏輯思維的過渡階段。他們的思維一般要借助實(shí)物、圖形或者頭腦中的表象來進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)肯定,形象思維是一種很好的思維方法,可以終生受用。但是,僅有具體形象思維是不夠的,還必須掌握抽象邏輯思維的方法,以提高思維能力。教學(xué)中可以滲透一些抽象邏輯思維的因素。
如教一位數(shù)加法,就不必每題都擺弄教具,可指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行算理的推敲(其實(shí)很多教師都做了)。例如教8+7,可以指導(dǎo)學(xué)生這樣算,8只需補(bǔ)上2就得10,從7里面拿出2與8相加之后余下5,所以8+7
(附圖{圖})
象地演示教具:①擺8和7;②將8放入鐵筒;③問還要放幾個(gè)就夠10個(gè);④把7分成2和5,把2放入鐵筒;⑤問筒里有幾個(gè),筒外有幾;⑥確定8+7=15。
又如解答兩次歸一問題“4匹馬5天飼料100千克。照這樣計(jì)算,6匹馬7天飼料多少千克?”如果畫圖表示題意尋求解題方法就很難,而且畫出的圖太繁反而失直觀作用。可以引導(dǎo)學(xué)生冷靜而深入地思考:要求“6匹馬7天吃多少千克”需要知道“1匹馬1天吃多少千克”。從“4匹馬5天吃100千克”可以求出“1匹馬1天吃多少千克”。題目說明“照這樣計(jì)算”表明這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不改變,可以用來求“6匹馬7天吃多少千克”。思考到這里可以肯定分兩大步解答:①求4匹馬1天吃多少,再求1匹馬1天吃多少;②求1匹馬7天吃多少,再求6匹馬7天吃多少。本題的解法是:100÷5÷4×7×6=210(千克)或者100÷4÷5×6×7=210……
再如解盈虧問題(作為提高題來研究)“一組小朋友分一籃李果。每人3個(gè)余下4個(gè),每人5個(gè)不足8個(gè)。這組小朋友有多少人?這籃李果有多少個(gè)?”可以這樣想:從每人多分一些李果造成總需求量增加,由此可以算出人數(shù),進(jìn)而求出李果數(shù)。具體來說,由于每人多分5-3=2(個(gè)),結(jié)果由余4個(gè)變成不足8個(gè),需要李果的總數(shù)就多了4+8=12(個(gè)),這12個(gè)是每人多分2個(gè)造成的,可知人數(shù)是12÷2=6(人);李果數(shù)是3×6+4=22(個(gè)),驗(yàn)算:5×6-8=22(個(gè))。
三、適當(dāng)作一些論證
小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)只要求教師通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)果就可以作出結(jié)論,至于結(jié)論成立與否并不作論證。久而久之,學(xué)生就會(huì)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)就是證明,這種觀念對(duì)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)非常不利。教師可以在適宜的問題抓住時(shí)機(jī)作一些論證,使學(xué)生確信所得結(jié)論的必然性,更重要的是使學(xué)生知道數(shù)學(xué)的嚴(yán)密性。
例如,教學(xué)時(shí)可以使用不完全歸納法。如15×20=300,20×15=300,所以15×20=20×15;18×125=2250,125×18=2250,所以18×125=125×18,……經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)都得到交換因數(shù)位置積不變的結(jié)果,從而歸納出乘法交換律,切忌一例立論。
有些地方可以作相當(dāng)正式的證明。如找圖中相
(附圖{圖})
∠2=∠4,還可以測(cè)量證實(shí)。但是,只經(jīng)過實(shí)驗(yàn)就作結(jié)論不夠嚴(yán)謹(jǐn),可以作如下證明:∠1+∠2=180°,∠3+∠2=180°,∠1=180°-∠2,∠3=180°-∠2,所以∠1=∠3。簡單的證明可使學(xué)生領(lǐng)略數(shù)學(xué)的嚴(yán)密性。
四、適時(shí)培養(yǎng)初步的空間想象力
數(shù)學(xué)教學(xué)要培養(yǎng)學(xué)生初步的空間觀念,使學(xué)生對(duì)物體的形狀、大小、位置、方向、距離等有明確的認(rèn)識(shí),對(duì)學(xué)過的形體以及接觸過的物體、場(chǎng)地、河山等能夠在頭腦中形成表象。教師要引導(dǎo)學(xué)生借助表象進(jìn)行思考,并以此為起點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生初步的空間想象力。
如解答籃球場(chǎng)鋪混凝土多少立方米的應(yīng)用問題,應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生想象出這些混凝土鋪在球場(chǎng)上將形成一個(gè)長方體,混凝土的厚度就是這個(gè)長方體的高。又如解答長方體形狀的糞池四壁和池底涂抹水泥問題,應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生想象出這個(gè)池?zé)o蓋,涂抹面只有5個(gè)。
解答復(fù)合應(yīng)用題也應(yīng)幫助學(xué)生想象出應(yīng)用題的情境以至數(shù)量關(guān)系。如解答相遇問題應(yīng)幫助學(xué)生想象出:一條路的兩頭各有一輛車,它們同時(shí)相向行駛,越來越靠近,單位時(shí)間靠近一段路程,全路程包括多少個(gè)這段路程就在多少個(gè)單位時(shí)間后相遇。
五、教好簡易方程和幾何初步知識(shí)
教好小學(xué)教材中的簡易方程,不要人為拔高,不要引進(jìn)中學(xué)的定理、方法。例如,列方程解應(yīng)用題不急于計(jì)算結(jié)果,首先把各數(shù)的位置擺好,然后找出數(shù)量之間的相等關(guān)系,根據(jù)數(shù)量關(guān)系建立方程,用等式表達(dá)未知數(shù)和已知數(shù)之間的關(guān)系,然后解方程求答數(shù)。列方程解應(yīng)用題能解答復(fù)雜疑難的問題,是中學(xué)的主要解題方法,小學(xué)應(yīng)該認(rèn)真做好孕伏。
小學(xué)要教好幾何初步知識(shí),為中學(xué)作準(zhǔn)備。教學(xué)中應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行操作性練習(xí)。如①過直線外的一點(diǎn)作直線的垂線和斜線,量該點(diǎn)到直線之間的各條線段,找出其中最短的。②過角內(nèi)的一點(diǎn)作兩邊的垂線和平行線,看哪種畫法得到平行四邊形。③過線段兩端各作一條垂線;過線段的一端作一個(gè)直角,另一端同側(cè)作一個(gè)45°的角;過線段的一端作30°的角,另一端同側(cè)作60°的角;過線段兩端同側(cè)各作一個(gè)75°的角;過線段兩端同側(cè)分別作30°和45°的角,看哪種作法得到三角形,得到怎樣的三角形。
六、認(rèn)真滲透現(xiàn)代數(shù)學(xué)思想
教材里隱含有函數(shù)、對(duì)應(yīng)、集合等內(nèi)容,教學(xué)時(shí)應(yīng)挖掘出來進(jìn)行滲透,但不給概念,不出名詞。
函數(shù)的例子隨處可見。如“桃樹棵數(shù)比李樹的2倍多5棵”,用關(guān)系式表示是:
桃樹棵數(shù)=李樹棵數(shù)×2+5其中“李樹棵數(shù)”是自變量,“桃樹棵數(shù)”是自變量的函數(shù)。“李樹棵數(shù)”變化,“桃樹棵數(shù)”也隨之變化。
對(duì)應(yīng)思想在小學(xué)數(shù)學(xué)教材里隨處可見,把求相差轉(zhuǎn)化為求剩余就是其中一例。如:有紅花6朵,黃花
(附圖{圖})
通過一一對(duì)應(yīng)發(fā)現(xiàn)紅花里有4朵和黃花一樣多,另外還剩下2朵,即紅花比黃花多2朵。
集合在數(shù)的整除里有過廣泛的運(yùn)用,有些思考題也應(yīng)用集合來解答。
現(xiàn)代數(shù)學(xué)思想融匯在教材之中,要注意挖掘,進(jìn)行滲透,使學(xué)生及早接觸并初步領(lǐng)略它。
七、加強(qiáng)思維品質(zhì)的培養(yǎng)
在數(shù)學(xué)教學(xué)中,應(yīng)有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)。
思維要有方向,有根據(jù),不能胡思亂想。如用分析法分析數(shù)量關(guān)系,尋找解題方案,是從問題出發(fā)進(jìn)行分析推理,形成解題思路,方向很明確。研究其他問題也可以這樣進(jìn)行。
思維應(yīng)有靈活性。要提倡學(xué)生從多角度去考慮同一問題,用多種方法去解決,不應(yīng)強(qiáng)求統(tǒng)一,但要注意鼓勵(lì)學(xué)生采用最佳的方法。
有思維的靈活性才會(huì)有思維的創(chuàng)造性。思維靈活的學(xué)生能找出老師未講過的、一般人想不到、有時(shí)似乎異想的解決問題的方法。如表達(dá)“鹽的重量占海水的3%”,可能想出多種方法:
①鹽的重量=海水重量×3%
②鹽的重量=海水重量÷100×3
鹽的重量
③────=3%
海水重量
(附圖{圖})
思維的創(chuàng)造性還有賴于思維的深刻性。能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)深入鉆研才能解決較難的問題。如要發(fā)現(xiàn)圖中陰影的兩個(gè)部分面積相等,就要深入鉆研。通過鉆研就能發(fā)現(xiàn)圖中有兩個(gè)同底等高的三角形,它們各自減去同一個(gè)三角形,得出的兩個(gè)差相等。
思維的敏捷性反映思維的效率,提高思維的敏捷性需要講究思維方法,還要加強(qiáng)訓(xùn)練。
總之,良好的思維品質(zhì)不能給予,但可以培養(yǎng),要給學(xué)生鍛煉的機(jī)會(huì),并堅(jiān)持不懈。
八、加強(qiáng)學(xué)習(xí)品質(zhì)的培養(yǎng)
學(xué)生良好的學(xué)習(xí)品質(zhì)要教師去培養(yǎng),教師要讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)有興趣和愛好,有責(zé)任心和主動(dòng)性,有鉆研精神和毅力,有合理的學(xué)習(xí)方法和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。這里有幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):
1.僅靠興趣支持學(xué)習(xí)還不行。要教育學(xué)生產(chǎn)生理想和期望,讓他們用理想來支持學(xué)習(xí),這樣,責(zé)任心和鉆研精神才能保持長久。