作者:李树臣
全日制义务教育数学课程标准(实验稿)》(以下简称《标准》)在“基本理念”中,强调“数学教学活动必须……向学生提供充分从事数学活动的机会,帮助他们……获得广泛的数学活动经验”.在“设计思路”中,不仅使用了“了解(认识)、理解、掌握、灵活运用”等刻画知识技能的目标动词,而且使用了“经历(感受)、体验(体会)、探索”等刻画数学活动水平的过程性目标动词.这些“动向”表明,数学教学应实现过程化.所谓数学教学过程化,就是在数学教学过程中,通过创设一定的问题情境,引导学生经历数学知识的形成和发展过程.为此,教师应把数学概念的建立过程、运算法则及定律的归纳过程、数学命题的发现过程、解(证)数学题目时思路的分析过程等充分“暴露”给学生,以避免教学中过于注重结果的倾向.只有这样,才能真正使学生从“被动地接受”转向“主动地建构”.在此,本文就数学教学过程化的实施策略问题做以探讨,以期与同仁探讨.
策略1:让学生经历概念形成的过程
决定数学教学效果的首要因素、基础因素和贯穿始终的因素,就是要明确概念.曹才翰先生曾说:
“概念是思维的细胞”.由于受学习内容、时间等多方面因素的影响,教材中不可能把每个数学概念的形成过程都一一展现出来,许多概念都是以精炼的定义的形式呈现的,而略去了其“精彩”的形成过
程,仅为学生的数学学习活动提供了基本线索、基本内容和主要的数学活动机会.因此,教学中,教师应抓住一些典型的基本概念,关注它们的实际背景与形成过程,并充分地展现给学生,以帮助学生理解概念的“来龙去脉”,在经历概念的形成过程中加深对概念的理解,使学生记忆深刻、理解到位、应用灵活.
案例1“锐角三角函数的概念”的教学.
“锐角三角函数的概念”这节课的内容,对于培养学生的创新能力和探索精神是很好的素材,教师应把三角函数概念的产生过程充分地展示给学生.
(1)在计算“比值”的过程中,剖析概念的本质,明确概念的外延.
对概念的深化,必须从概念的内涵和外延人手,深入进行剖析,抓住概念的本质特征.对于三角函数,可抓住正弦函数进行重点剖析:正弦函数涉及比的定义、角的大小、点的坐标、距离公式、相似三角形、函数概念等知识;正弦函数的值在本质上是一个“比值”,为了突出这个比值,教师可结合图1做如下引导.
①正弦函数是一个比;
②这个比是∠α的终边上任意一点的纵坐标),与这一点到原点的距离r的比值;
③这个比值随∠α的确定而确定,与点在∠α的终边上的位置无关(这一点可以利用相似三角形的原理来说明);
④lyl≤r,所以这个比值不会超过1.
以上就是正弦函数概念的本质属性.教师在启发学生认识、理解上述本质属性的同时,要引导学生通过探索、交流发现:∠α的终边上的一点P(x,y)一旦确定,就涉及x、y、r这三个量,任取其中两个量就可以确定一个比值,这样的比值有且只有6个.因此,基本三角函数只有6个,这便是三角函数的外延,在初中,我们仅学习其中的4个.
(2)引导学生探索得到“比值就是函数”的结论.
紧扣函数这一概念,让学生找出上述“比值”中的自变量、函数以及它们的对应规律(这时,自变量是α,函数是“比”.之所以将这个“比”叫做∠α的函数,是因为对于[仅的每一个确定的值,都有一个确定的比值与之相对应).有了这样的一些认识,学生对正弦函数的理解就比较深刻了.
(3)展示三角函数概念的产生过程.
我们知道,数学概念是用定义来叙述的,定义是揭示概念内涵的逻辑方法.任何定义都由被定义项、定义项和定义联项(是,叫做等)组成.属加种差定义是数学概念最普遍和最常用的一种定义方式,其一般形式可用以下公式表示:
被定义项=邻近的属+种差.
例如,矩形可以用属加种差的方式定义为:
有一个角是直角的平行四边形叫做矩形.
种差属被定义项
发生定义是一种常见的特殊的属加种差的定义方式,它是用一类事物产生或形成的情况作为种差
所作出的定义,即没有直接说明种差,而是将其放在一个动态的过程中.因此,发生定义是以概念的发生或形成的本质属性作为种差的定义.三角函数概念就是一个用发生定义方式定义的概念,它的种差就是三角函数的发生(形成)的过程,要给出它的定义,应借助于图形,揭示出三角函数概念的发生过程.对于三角函数概念的产生过程,实质上可以给出如下的构造程序:
①建立坐标系;
②计算∠α终边上一点P(x,y)到原点的距离r;
④分别给出四个比的名称;
⑤给出三角函数的定义.
在具体引导时,应揭示出三角函数的产生过程,以利于学生的接受和理解.例如,sin30?/SPAN>的产生过程是:建立如图2所示的平面坐标系,在30。角的终边上任取一点P(x,y),显然,点P到原点的距离r=2y,所以sin ,
这样,在教师的引导下,学生经历了三角函数概念的形成过程.在数学概念的教学过程中,教师应注意揭示概念的形成过程,并设法引导学生主动地参与到构建数学概念的过程中,以加深学生对概念的理解.
策略2:在解题教学过程中,让学生经历“分析题意一探索解法一整理叙述”的过程
问题是数学的心脏,数学教学的核心就是培养学生解决数学问题的能力.在数学解题教学的过程中,应把重点放在引导学生对解题思路的探索和对解题方法、规律的概括上,因为思考问题的过程本身,在很大程度上就体现出了这个数学问题当初被发现的过程.同时,教师应注意让学生独立思考,学会分析、判断、推理、发现,进而解决问题,不仅要讲解“成形”的方法,还要把自己猜测、试探的心理过程告诉学生,这样的教学,将有利于学生想象力、直觉思维能力的发展和灵感的产生.
实践表明,按照波利亚的“解题表”进行解题思维的展现是行之有效的.具体说来,可按以下4个步骤进行操作.
(1)弄清问题.
拿到一个问题,应首先弄清它的条件和结论.所谓弄清条件,是指罗列明显条件,挖掘隐含条件,弄清条件的等价说法,对条件做适合解题需要的转换.所谓弄清结论,是指罗列解题目标,分析多目标之间的层次关系,弄清目标的等价说法,追求目标成立的充分条件,然后弄清它的结构,辨明题型.
对照图3,首先明确此题为证明题.
(2)探索解法,拟订计划.
在弄清问题之后,必须弄清已知的条件和结论之间的关系,从而探索解题途径,这是整个解题过程的中心环节.为了得到问题的解法,应该拟订一个计划.
对于此例,可以看到,目标的特点非常突出,是中线和三边的平方之问的关系.那么,哪些知识与边的平方有联系呢?于是便很容易联想到勾股定理.要使用勾股定理,只需作辅助线AF⊥BC,垂足为点F(如图4),构造直角三角形就可以了.
根据以上的分析,可以拟定此题的解题计划:
①作辅助线A,上BC,垂足为点F;
②建立关系式①和②;
③消去DF,整理成目标的形式.
(3)整理叙述,实行计划.
探索得到解法之后,要认真地加以整理,用确切的数学语言将解题过程表述出来.在表述的过程中,要求层次分明、条理清晰、文字精炼、格式规范、合乎逻辑,并仔细地检查每一个步骤.
对于此例,在实行计划时,应分为两种情况:
①当AB≠AC时,不妨设AB>AC作AF⊥BC,垂足为点F(如图4).
则在Rt△BFA和Rt△DFA中,由勾股定理,得
(4)回顾反思,检查验算.
这是解题的最后一个环节,检查验算主要是看结果是否正确,推理是否合乎逻辑,步骤是否完整,以便及时地查漏补缺,纠正错误.
回顾此例,因为是证明题,所以只需保证每一步推理的正确性.检查推理的每一步,依据都很充分,从讨论上看,没有遗漏的情况,因而是正确的.
在解题教学中,如果能长期坚持这样的训练,学生的解题能力必将得到较大的提高.教师在解题教学中,可以依此策略,将重点放在引导学生探索解法上,在学生探索得到解法之后,要鼓励他们进行讨论、相互交流,而不要直接由教师进行讲解,否则,就会出现“学生学得快,忘得更快”的现象.
策略3:在数学性质(定理)的教学过程中,应重点引导学生分清它们的条件和结论,理解抽象、概括或证明的过程
在数学性质(定理)的教学过程中,应引导学生弄清它们的来源,分清它们的条件和结论,理解抽象、概括或证明定理的过程,从而让学生做到“既知其然,又知其所以然”.
在探求证明的过程中,可采用直观操作和推理论证相结合的方式.
案例3“两组对边分别相等的四边形是平行四边形”的发现与证明过程.
“两组对边分别相等的四边形是平行四边形”是平行四边形的判定定理之一,是在学生操作实验
的基础上得到的,教学中,应要求学生进行动手操作(剪、拼、接三角形硬纸片),并把论证作为学生探索活动的自然延伸和必要的发展,让学生在拼接三角形硬纸片的过程中,发现证明该定理的思路.
(1)剪两个同样大小的三角形硬纸片△ABC,△A’B’C’(三边都不相等);
(2)用这两个三角形拼成四边形,观察所得到的四边形的特点,你能得到怎样的猜想?相互交流自己的想法;
(3)证明所得到的猜想,将其归纳成一般结论.
学生进行的操作过程如图5所示:
由上面的操作过程,学生会发现,如图6,在四边形ABCD中,已知AB=CD,且BC=AD,要证明四边形ABCD是平行四边形,只需连接AC,并证明△ABC与△CDA全等即可.这个证明思路就是在拼接三角形纸片的过程中发现的.
在数学性质、定理的教学中,要把重点放在引导学生探究性质和定理的发现过程、证明思路的猜测过程和证明方法的尝试过程上,以避免出现学生所反映的“老师添设辅助线总是‘马到成功’,演算证明总是简捷又灵活”,“我们是一听就懂,但一做题就错(或不会)”的现象.
策略4:引导学生参与综合实践活动
新课改重视让学生参与综合实践活动,让学生运用自己已有的知识和经验,经过自主探索和合作
交流,解决与生活经验密切联系、具有一定挑战性的问题,以发展他们解决问题的能力.例如,在学习了全等三角形的知识后,可以引导学生实地测量不能到达的两点之间的距离;在学习了相似三角形的知识后,可以测量某座高楼的高度;等等.
进行综合实践活动,不同于直接解答给定的问题,综合实践活动用的时间比较长,它是一种具有现实性、问题性、实践性、综合性和探索性的学习活动,一般分为以下3个阶段:
(1)进入问题情境阶段;
(2)实践体验阶段;
(3)解决问题阶段.
这就要求学生必须参与以上3个阶段的全部过程,而不是只参与其中的某些环节.
案例4调查某校八年级学生的视力情况.
此案例安排在学完统计的有关知识之后进行,要求学生利用统计的有关知识,通过调查学生的视
力情况,作出判断,提出改进建议,从而培养学生的统计意识.指导学生调查时,要以学生亲身经历和体验统计过程为主线,引导学生发现并提出问题,用适当的方法收集和整理数据,用合适的图表展示数据,对数据做简单的分析,并对自己的分析、思考进行交流和改进.
综合实践活动中,应让学生参与调查的全过程,仔细分析这个问题可以发现,这个调查活动应分为“提出问题一收集、整理数据一分析判断”3个阶段进行.
(1)提出问题.
综合实践活动的第一步(进入问题情境),对本案例而言就是明确活动的目标,提出具体的问题.
这个案例的目标非常明确(调查某校八年级学生的视力情况),范围也相对较小(在某学校八年级
学生中进行调查),方法有两种:一是普查;二是抽样调查.如果该校八年级学生不是很多,可以采用普查的方法.如果学生较多,可以采用抽样的方法,这时应提醒学生注意样本选取的代表性和适当的样本容量.
通过组织学生讨论,决定采取抽样的形式进行调查,为了便于记录和统计,很容易想到设计一个记录表(如下页表1):
(2)收集、整理数据.
综合实践活动的第二步(实践体验),对本案例而言就是具体调查,把调查过程中得到的数据收集
起来并加以分析.从该校八年级学生中随机抽取了50名学生进行视力检查,收集到了100个数据(具
体数据略),把这些数据填在表l中,为了便于分析,对这100个数据进行简单的统计汇总.
①右眼情况:视力是0.1的1人;视力是0.2的1人;视力是0.3的2人;视力是0.4的2人;视力是0.5的2人;视力是0.6的3人;视力是0.7的4人;视力是0.8的5人;视力是1.0的9人;视力是1.2的10人;视力是1.5的11人.
②左眼情况:视力是0.1的1人;视力是0.2的2人;视力是0.3的1人;视力是0.4的5人;视力是0.5的3人;视力是0.6的5人;视力是0.7的2人;视力是0.8的4人;视力是1.0的10人;视力是1.2的7人;视力是1.5的10人.
同时把上述收集汇总后的数据整理如下.
右眼情况(如表2):
表2左眼情况(如表3):
表3
(3)分析判断.
综合实践活动的第三步(解决问题),对本案例来说就是通过对调查得到的数据进行分析,得到一些判断,提出一些建设性的建议.本次调查可得到的判断很多,列举部分如下.
①只要是视力低于1.5的就算是近视眼,所以结论是该校八年级学生中视力情况不容乐观.就右眼来说有39人近视;就左眼来说有40人近视.
②这50名学生右眼视力的平均值为:
③该校八年级学生右眼的视力好于左眼的视力.
④同学们应加强体育锻炼,注意看书的姿势,减少看电视及上网的时间.
调查视力的活动,让学生既加深了对统计等有关知识的理解,又学会了运用所学知识解决实际问
题的方法,还有助于学生养成良好的生活习惯,对于形成相互合作的团队意识也是非常必要的.
数学教学应实现过程化。布鲁纳指出:“我们教一门科目,并不是希望学生成为该科目的一个小型
书库,而是要他们参与获得知识的过程.学习是一种过程,而不是结果.”弗赖登塔尔曾说:“数学教学必须通过数学化来进行.”因此,我们提出了以上4个常用策略,愿与广大一线教师相互切磋,共同提高数学教学的效率和质量,发展学生的创新能力和动手操作能力.
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