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[摘要]數(shù)學(xué)理解是一種理解的深度,是一種體驗的高度,是一種創(chuàng)新的廣度.有深度的數(shù)學(xué)理解,從揭示知識的來龍去脈開始,從呈現(xiàn)教師的思維過程出發(fā),從暴露學(xué)生的思維過程展開,并在自編題中實現(xiàn)從理解知識到數(shù)學(xué)應(yīng)用的升華.
[關(guān)鍵詞]高中數(shù)學(xué);數(shù)學(xué)理解;暴露思維;自編題
目前,高中生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中普遍存在著以下困惑:數(shù)學(xué)概念、定理、性質(zhì)以及例題等的講解一聽就懂了,而在習(xí)題訓(xùn)練或考試中卻無從下手,這是當(dāng)下嚴(yán)重影響學(xué)生數(shù)學(xué)成績提升的一大“瓶頸”.目前,狂刷習(xí)題是大部分學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的常態(tài),尤其是高三學(xué)生,刷題的時間和數(shù)量是無以計數(shù)的,而效果卻又是極小的.這與師生中普遍存在的認(rèn)識“數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)就是做題和計算”有著相當(dāng)大的關(guān)聯(lián),久而久之,就會出現(xiàn)學(xué)生缺乏對所學(xué)數(shù)學(xué)知識必要而深刻的理解,自認(rèn)為知識的掌握已經(jīng)成型,而事實上卻是淺顯的、模仿性的.章建躍先生提出需“理解數(shù)學(xué)”,所謂的“數(shù)學(xué)理解”,就是學(xué)生的頭腦中形成一個強(qiáng)大的知識網(wǎng)絡(luò),吸收該數(shù)學(xué)知識的同時,使之快速與已有數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)建立聯(lián)系,從而內(nèi)化為一個完整的數(shù)學(xué)知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò),在不斷建構(gòu)和修正數(shù)學(xué)知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中可以促進(jìn)數(shù)學(xué)理解的形成.一般來說,讓學(xué)生理解數(shù)學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量的前提條件.不少一線教師對數(shù)學(xué)教育的本質(zhì)理解不夠透徹,在把握教學(xué)本質(zhì)上有所偏差,僅僅追求表面上的知識輸送,從而抑制學(xué)生思維的發(fā)展.因此,在教學(xué)中如何促使學(xué)生深刻理解所學(xué)數(shù)學(xué)知識是值得廣大數(shù)學(xué)教師研究的問題.下面筆者就圍繞“促進(jìn)學(xué)生理解數(shù)學(xué)知識”這一主題,談?wù)勛陨淼囊稽c思考,與同行交流.襛數(shù)學(xué)理解,從揭示知識的來龍去脈開始高中數(shù)學(xué)課程內(nèi)容所包含的不僅僅是數(shù)學(xué)的結(jié)論,還需囊括數(shù)學(xué)結(jié)論的形成過程以及其中蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)思想方法.這樣一來,教師就不可以機(jī)械地將數(shù)學(xué)結(jié)論拋給學(xué)生,而需注重學(xué)生親身經(jīng)歷數(shù)學(xué)知識,尤其是數(shù)學(xué)概念、定理、公式、發(fā)展等的學(xué)習(xí)過程,從而真正理解其中蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)思想方法,以促進(jìn)學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的真正理解[1].例如,在教學(xué)“等差數(shù)列的通項公式”時,筆者為了讓學(xué)生真正理解定義的來龍去脈,讓學(xué)生親身經(jīng)歷等差數(shù)列定義an-an-1=d(n≥2)向通項公式an=a1+(n-1)d的推導(dǎo)過程,使學(xué)生對公式中每一個字母的含義有深層次的認(rèn)識,并實現(xiàn)滲透“消項累加”的數(shù)學(xué)思想的目的.案例1:在“球體的體積”的教學(xué)過程中,筆者沒有直接呈現(xiàn)球體的體積公式V=43πR3,而是引導(dǎo)學(xué)生逐步探究和推導(dǎo)此公式,讓學(xué)生對探求方法有一定的認(rèn)識,對體積公式有深刻的理解.具體探究過程如下:首先,研究如何計算半徑為R的半球體積,借助一個幾何體,該幾何體與半球相同高度,且在用任何水平面截取時,所得截面面積均相等.接著,設(shè)與大圓平行且與球心距離是l的平面截半球所得圓面半徑是r=R2-l2姨,可得截面面積S1=πr2=π(R2-l2)=πR2-πl(wèi)2.此處的S1可視為在半徑是R的圓面被挖掉一個半徑是l的同心圓而得出的圓環(huán)面積.然后,取一個底面半徑與高都為R的圓柱,并去掉一個以圓柱的上底面為底面,下底面的圓心為頂點的圓錐,將得到的幾何體和半徑為R的半球置于同一水平面.最后,任意水平面截取這兩個幾何體,得到的截面分別為圓面與圓環(huán)面.由此可得:圓環(huán)大圓半徑是R,小圓半徑是l,面積是S2=πR2-πl(wèi)2,可得S1=S2,據(jù)祖暅原理,以上兩個幾何體的體積相等數(shù)學(xué)作為一門理性學(xué)科,理解和思維是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵詞.在課堂教學(xué)中,只有充分暴露知識的形成過程,才能讓學(xué)生生成最真實的體驗,才能真正地理解數(shù)學(xué)知識,獲取數(shù)學(xué)知識.這樣的經(jīng)歷過程,是一種有效的、必要的體驗,只有當(dāng)學(xué)生獲得了對數(shù)學(xué)知識的本質(zhì)理解,學(xué)生在應(yīng)用時才能做到游刃有余[2].
數(shù)學(xué)理解,從呈現(xiàn)教師的思維過程出發(fā)
在課堂教學(xué)中,教師不僅需將教材中的思維結(jié)果傳授給學(xué)生,更需要向?qū)W生呈現(xiàn)自身的思維過程,使學(xué)生得到啟迪.教師將自身的思路或是從學(xué)生的角度進(jìn)行思考的過程分析給學(xué)生,將自己解決問題時遇到的一系列困惑、難題甚至于失敗暴露給學(xué)生,將自身的調(diào)整、修正以及一步步走向成功解題的過程演示給學(xué)生.這樣一來,在教師與學(xué)生的同步思維中,可以幫助學(xué)生正面解決困難,促進(jìn)對數(shù)學(xué)問題的本質(zhì)認(rèn)識.案例2:以一道拋物線習(xí)題的探究過程為例問題呈現(xiàn):一直線過拋物線y2=2px(p>0)的焦點,并與該拋物線相交,兩個交點縱坐標(biāo)y1,y2,證明:y1y2=-p2.生(證明過程略)師:現(xiàn)將條件“過焦點”向“過定點(a,0)”推廣,可得到什么結(jié)論?探究1:一直線過定點(a,0)并與拋物線y2=2px(p>0)相交于縱坐標(biāo)為y1,y2的兩點,那么y1y2為常數(shù).因為直線過定點(a,0),設(shè)直線方程y=k(x-a),聯(lián)立拋物線方程y2=2px(p>0),消掉x后,可得y2-2pky-2pa=0,所以y1y2=-2pa,即為常數(shù).探究2:已知拋物線y2=2px(p>0)上的兩點A(x1,y1),B(x2,y2),且有y1y2=k(k為常數(shù)),那么直線恒過定點.設(shè)直線AB方程是x=my+a,代入拋物線方程y2=2px,可得y2-2pmy-2pa=0,有y1y2=-2pa.又y1y2=k,則有k=-2pa,a=-k2p,所以直線恒過定點,-k2p,0,.教師以教材中的一道習(xí)題為載體,有目的地向?qū)W生重點暴露變式探究的思維過程,讓學(xué)生看到例題、習(xí)題的多種變化,讓學(xué)生體驗到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的趣味性,讓學(xué)生真正參與到知識的生產(chǎn)和發(fā)展中來
數(shù)學(xué)理解,從暴露學(xué)生的思維過程展開
當(dāng)然,作為教師,不僅僅需向?qū)W生展示自己的思維過程,讓學(xué)生獲得深層次的理解,取得思維方法的借鑒,還需善于引導(dǎo)學(xué)生暴露自身的思維過程,展示學(xué)生問題解決的思維過程,暴露學(xué)生解決問題過程中的錯誤.教師再以“錯”來做文章,讓學(xué)生既能找到自身錯誤的根源并糾正,又能在展示中逐步學(xué)會探究性學(xué)習(xí),并實現(xiàn)再創(chuàng)造等高階思維的培養(yǎng)[3].案例3:已知1≤x+y≤3,①-1≤x-y≤1,,②求出4x+2y的取值范圍.學(xué)生經(jīng)過思考,很快得出以下錯解:①+②,可得0≤2x≤4,即0≤4x≤8③,②×(-1),可得-1≤y-x≤1④,%%%①+④,可得0≤2y≤4⑤,%%%%%%③+⑤,可得0≤4x+2y≤12.很顯然,以上的錯誤源于求解過程中學(xué)生忽略了x,y之間的相互制約關(guān)系.教師點撥和誘導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)錯誤根源,并與學(xué)生一同探究得出正確的解題思路,從而深化了學(xué)生的認(rèn)識.由此得出以下正確解題思路:4x+2y=3(x+y)+(x-y).由①可得3≤3(x+y)≤9⑥,⑥+②可得2≤3(x+y)+(x-y)≤10,即2≤4x+2y≤10.
讓學(xué)生在自編題中實現(xiàn)從理解知識到數(shù)學(xué)應(yīng)用的升華
作為一名數(shù)學(xué)教師,要清楚地指引學(xué)生深層次理解數(shù)學(xué)知識的關(guān)鍵步子在哪里.鼓勵學(xué)生多做自編題這種新的探究活動,高起點地吸引學(xué)生的注意力,迫使學(xué)生轉(zhuǎn)變被動接受知識的現(xiàn)狀,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,激發(fā)他們的挑戰(zhàn)和智慧,促發(fā)學(xué)生更高的求知欲.例如,在學(xué)完“幾何體積公式”這一內(nèi)容后,筆者會引導(dǎo)學(xué)生自編與體積相關(guān)的數(shù)學(xué)問題.學(xué)生們躍躍欲試,形成了多種創(chuàng)編思路,盡管所編題目較為淺顯,有些還略顯“低級”,不過很顯然他們都參與到了積極思考的氛圍中去,有效迫使學(xué)生自主回歸知識基礎(chǔ)并完善自身的知識體系,做到了用“自編題”進(jìn)入數(shù)學(xué)思維火熱碰撞的殿堂.總之,數(shù)學(xué)教學(xué)的落腳點是提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng),發(fā)展學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力.因此,教師需轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)的思想,真正從學(xué)生出發(fā),基于學(xué)生視角去演繹教學(xué).只有這樣,數(shù)學(xué)教學(xué)才能事半功倍,學(xué)生火熱的思維才能得到提煉,得以深化,從而不斷提高他們的思維水平.
參考文獻(xiàn):
[1]余業(yè)兵,李蓉.揭示數(shù)學(xué)概念產(chǎn)生過程,促進(jìn)數(shù)學(xué)知識的有序建構(gòu)———例談高中數(shù)學(xué)概念教學(xué)過程建構(gòu)[J].中小學(xué)數(shù)學(xué)(高中版),2014(06).
[2]袁永春.注重知識形成過程的初中數(shù)學(xué)教學(xué)案例研究[J].中學(xué)數(shù)學(xué),2019(02).
[3]張昆,張乃達(dá).暴露數(shù)學(xué)思維過程的課堂教學(xué)研究———透過培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的視點[J].中學(xué)數(shù)學(xué),2018(04).
作者:高原 單位:南京師范大學(xué)灌云附屬中學(xué)
主辦:廈門大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院;福建省數(shù)學(xué)會
主辦:武漢大學(xué);湖北省數(shù)學(xué)學(xué)會;武漢數(shù)學(xué)學(xué)會
主辦:中國數(shù)學(xué)會
主辦:教育部高校大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會 (原教育部高校數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會)