周秀女
(紹興市職業(yè)教育中心 浙江 紹興312000)
關(guān)于中職學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用意識和能力培養(yǎng)
周秀女
(紹興市職業(yè)教育中心 浙江 紹興312000)
中職學(xué)校數(shù)學(xué)教學(xué)在教材體系、學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)和應(yīng)用意識以及教師傳統(tǒng)教學(xué)習(xí)慣等方面存在諸多薄弱環(huán)節(jié)。本文提出應(yīng)立足中職學(xué)校數(shù)學(xué)課堂教學(xué),從數(shù)學(xué)史融入、教學(xué)情境預(yù)設(shè)以及專業(yè)實際應(yīng)用三方面出發(fā)培養(yǎng)中職學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識與能力。
中職;數(shù)學(xué);應(yīng)用意識;專業(yè)實際問題
屬于中等職業(yè)教育范疇的中職學(xué)校培養(yǎng)的是直接從事某一專業(yè)、工種工作的技能型人才。因此,中職數(shù)學(xué)教學(xué)要以“必需,夠用”為基礎(chǔ),以實踐應(yīng)用為目標(biāo),其任務(wù)是使學(xué)生掌握必要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識,具備必需的相關(guān)技能,為學(xué)習(xí)專業(yè)知識、掌握職業(yè)技能、繼續(xù)學(xué)習(xí)和終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
由于受前蘇聯(lián)模式影響,我國中職數(shù)學(xué)教材在內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)上,仍然以追求理論推導(dǎo)和論證為主的“理論型教材”為主。教材內(nèi)容的選擇在極大程度上影響了數(shù)學(xué)應(yīng)用的程度和水平,從而導(dǎo)致中等職業(yè)學(xué)校數(shù)學(xué)教學(xué)依然片面強(qiáng)調(diào)單一知識與練習(xí)的訓(xùn)練,忽視數(shù)學(xué)與現(xiàn)實的聯(lián)系,忽視數(shù)學(xué)實際運用等。相應(yīng)地中職學(xué)生在數(shù)學(xué)應(yīng)用中也存在許多問題,例如對數(shù)學(xué)的應(yīng)用價值認(rèn)識不足、用數(shù)學(xué)的意識差、用數(shù)學(xué)的能力弱等。
教材原因 目前中職數(shù)學(xué)教材基本按學(xué)科知識體系展開,注重完整性以及邏輯結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性,但是教材內(nèi)容與中職學(xué)生生活實際、專業(yè)學(xué)習(xí)嚴(yán)重脫節(jié),很難被學(xué)生應(yīng)用于實踐。
學(xué)生原因 中職學(xué)生在數(shù)學(xué)應(yīng)用技能與動機(jī)方面,客觀上存在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識掌握和基本運算能力不過關(guān)、審題能力差、接觸數(shù)學(xué)實際應(yīng)用機(jī)會太少 (甚至對日常商業(yè)用語如利潤、成本、復(fù)利等概念理解不清)等現(xiàn)狀。因此,學(xué)生缺乏應(yīng)用數(shù)學(xué)的自覺性和能力。
教師原因 多數(shù)教師仍然沿用只重知識傳授,不重視應(yīng)用意識和能力培養(yǎng)的傳統(tǒng)教學(xué)方法,采用的是 “概念——定理——例題——練習(xí)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式,重點關(guān)注題型和技巧訓(xùn)練,很少介紹數(shù)學(xué)的價值、數(shù)學(xué)結(jié)論的形成與發(fā)現(xiàn)過程以及數(shù)學(xué)在生活實踐中的應(yīng)用等內(nèi)容。帶來的問題是學(xué)生對數(shù)學(xué)認(rèn)識的片面和狹隘,認(rèn)為數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)就是不斷地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)概念、不斷地解題,與專業(yè)、工作沒多大聯(lián)系。
數(shù)學(xué)應(yīng)用意識和能力包含兩個方面含義,一是指當(dāng)學(xué)生面對實際問題時,能積極主動地嘗試運用所學(xué)數(shù)學(xué)知識和方法尋求解決問題的策略;二是指當(dāng)學(xué)生碰到新的數(shù)學(xué)知識時,能主動去尋找其生活實際背景,并探索其應(yīng)用價值。在教學(xué)過程中,中職教師要挖掘蘊(yùn)含在生活實踐中的數(shù)學(xué)知識,盡可能講述數(shù)學(xué)知識是怎樣從實際背景中抽象出來的,給學(xué)生展示新知識探索、生成的過程,同時更要有意識地引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)學(xué)知識應(yīng)用到解決生活和專業(yè)實際問題中去,了解應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決實際問題的全過程。具體培養(yǎng)措施如下:
融入數(shù)學(xué)歷史知識,喚醒學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識 數(shù)學(xué)是人類文化的重要組成部分,其中包括數(shù)學(xué)家的創(chuàng)新精神和數(shù)學(xué)對社會發(fā)展的推動作用等。例如,1917年,奧地利數(shù)學(xué)家拉東在積分幾何研究中引入了一種數(shù)學(xué)變換即“拉東變換”,后來科爾馬克和洪斯菲爾德運用“拉東變換”設(shè)計出了X射線斷層掃描儀—CT,為醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)做出了巨大貢獻(xiàn)。王梓坤教授在《今日數(shù)學(xué)及其應(yīng)用》一文中指出:“數(shù)學(xué)文化具有比數(shù)學(xué)知識體系更為豐富和深邃的文化內(nèi)涵,數(shù)學(xué)文化是對數(shù)學(xué)知識、技能、能力和素質(zhì)等概念的高度概括?!痹谡n堂教學(xué)過程中,每遇到一個新的知識,都應(yīng)盡可能給學(xué)生介紹數(shù)學(xué)史上該知識產(chǎn)生的歷史背景和當(dāng)時人們的探索過程,以及取得的成果和對世界文明進(jìn)步的貢獻(xiàn)。因此,一方面,教師要精心選擇用于教學(xué)的數(shù)學(xué)史的具體內(nèi)容,另一方面,在具體做法上要做到有機(jī)滲透,即不僅要關(guān)注是否能彰顯針對性、實效性和趣味性,更要做到能真正融入而無格格不入之感。這樣才能使學(xué)生獲得數(shù)學(xué)知識,讓其受到數(shù)學(xué)精神、思想的熏陶。例如,在“二項式定理”的教學(xué)中,可嵌入楊輝三角數(shù)學(xué)史學(xué)知識,既能使學(xué)生體會到數(shù)學(xué)的形式美,又能滲透數(shù)學(xué)的應(yīng)用性,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性。在講圓錐曲線時,可以介紹梅庫納莫斯和阿波羅尼奧對圓錐曲線的開創(chuàng)性研究,以及德國天文學(xué)家開普勒將圓錐曲線應(yīng)用于天文學(xué)研究而發(fā)現(xiàn)著名的 “開普勒三定律”和后來的哈雷利用圓錐曲線理論和計算方法準(zhǔn)確預(yù)測哈雷彗星與地球最近點的事例。數(shù)學(xué)史的滲透可以讓學(xué)生了解數(shù)學(xué)在人類文明發(fā)展中的作用,對學(xué)生全面認(rèn)識數(shù)學(xué),幫助學(xué)生理解數(shù)學(xué)思想、概念的背景,激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識具有非常重要的意義。
預(yù)設(shè)知識生成情境,激發(fā)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用意識 荷蘭著名數(shù)學(xué)教育家弗蘭登塔爾認(rèn)為:“數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)講授從豐富的現(xiàn)實情境中抽象出這些結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)過程,學(xué)習(xí)是指形成這種系統(tǒng)化的數(shù)學(xué)活動過程,而不是系統(tǒng)化的最后結(jié)果?!痹诰唧w教學(xué)實施過程中,教師需要認(rèn)真分析研究教材,使教材從學(xué)術(shù)形態(tài)轉(zhuǎn)換成教學(xué)形態(tài)。同時,教師要根據(jù)中職學(xué)生的認(rèn)識基礎(chǔ)和特點,通過選擇生活中的實例或?qū)W生身邊事例,預(yù)設(shè)教學(xué)情境,讓學(xué)生浸潤在接近真實的情境中探索知識的來源,最后水到渠成引出課題。例如,筆者在進(jìn)行數(shù)學(xué)歸納法概念教學(xué)前,先組織學(xué)生做了一個實驗:將全班學(xué)生分成4組,每組學(xué)生把陸戰(zhàn)棋一顆接一顆豎放。然后請大家動手操作并加以思考:怎樣放置才能用最簡單的方法將所有的棋子都推倒?學(xué)生對此非常感興趣,大家一邊動手操作,一邊相互討論,最后達(dá)成共識:要簡單地推倒所有棋子,首先必須滿足每兩顆棋子的間距不大于棋子豎放的高度,接下來的步驟為:第一顆棋子首先要推倒;當(dāng)?shù)谝活w棋子倒后,必須緊接著引起第二顆棋子倒下;第二顆棋子倒下,必須緊接著引起第三顆棋子倒下;以此類推,最后使所有棋子全部倒下。在教師的引導(dǎo)下,學(xué)生親身體驗了一次數(shù)學(xué)歸納法原理的生成、發(fā)展和應(yīng)用的過程。事實上,多數(shù)的定義、概念并不是事先想好的,而是觀察、體驗、分析、推理的結(jié)果。因此,應(yīng)讓學(xué)生從身邊的事例中觀察分析,動手實驗,用非形式化的方式體驗、感悟而歸納出概念。在教學(xué)過程中,要積極引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)知識觀察生活和世界,讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)知識與世界緊密相關(guān),從而激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識。又如,在引入指數(shù)函數(shù)概念前,筆者給學(xué)生講了這樣一個事例:1994年8月,美國考古學(xué)家在阿拉斯加州發(fā)現(xiàn)一具女童尸體,在無史料記載考證情況下,考古學(xué)家卻測定出這名女童大約死于公元1200年。以此作為引子,筆者順勢給學(xué)生介紹了放射性碳14的衰變規(guī)律:動植物死亡后,機(jī)體中原有的碳14按一定規(guī)律衰減,大約每經(jīng)過5730年衰減為原來的一半,這個時間稱為“半衰期”,進(jìn)而揭示碳14含量P與死亡年數(shù)t之間的關(guān)系,由此引出指數(shù)函數(shù)的概念。學(xué)生通過如此途徑獲得的數(shù)學(xué)知識,是伴隨數(shù)學(xué)的應(yīng)用而生成的,自然也會將相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識應(yīng)用到生活工作中去,從而使學(xué)生從一開始接受數(shù)學(xué)知識時就生成了應(yīng)用的意識。實踐證明,學(xué)生通過參與情境設(shè)置中的教學(xué)活動所獲得的知識更易吸收,更為重要的是,這種經(jīng)歷探索、解決問題、體會數(shù)學(xué)應(yīng)用的過程能讓學(xué)生找到數(shù)學(xué)知識在實踐應(yīng)用中的切入點,能促使學(xué)生把所學(xué)數(shù)學(xué)知識與生活實踐聯(lián)系起來,幫助學(xué)生認(rèn)識到:數(shù)學(xué)與我有關(guān),與實際生活有關(guān),數(shù)學(xué)是有用的,我要有用數(shù)學(xué)的意識。
結(jié)合專業(yè)實際問題,提高學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用能力 對中職學(xué)生而言,培養(yǎng)其數(shù)學(xué)應(yīng)用意識和能力主要是培養(yǎng)他們面對專業(yè)實際問題時首先能意識到并且能識別,然后再運用相應(yīng)數(shù)學(xué)知識進(jìn)行簡單應(yīng)用。因此,在課堂教學(xué)中,要設(shè)置一些讓學(xué)生經(jīng)歷把專業(yè)實際問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題的訓(xùn)練,逐步培養(yǎng)他們將專業(yè)實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題的能力。教師要結(jié)合專業(yè)來設(shè)計具體應(yīng)用題目,主動考慮專業(yè)的需要,了解專業(yè)課程的教學(xué)計劃與內(nèi)容,熟悉專業(yè)對數(shù)學(xué)知識的具體要求,對數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改造、擴(kuò)充、補(bǔ)充專業(yè)教學(xué)中需要的數(shù)學(xué)知識。
1.利用數(shù)學(xué)的計算工具解決專業(yè)中的實際問題。例如在數(shù)控編程中,一般都需要對零件圖中的基點坐標(biāo)進(jìn)行計算,為編程提供數(shù)據(jù)。如圖1所示,請計算點C的坐標(biāo)。
這里可以建立以點A為坐標(biāo)原點的坐標(biāo)系,基點C就是直線BC與圓弧CD的切點,只要聯(lián)立直線BC的方程和以O(shè)1為圓心的圓方程,求出方程組的解就可以很方便地得到交點C的坐標(biāo)(具體計算過程略)。
圖1 解題示意圖
2.利用數(shù)學(xué)的圖形工具來鞏固理解專業(yè)中的概念。例如,在三相交流電源的概念教學(xué)中,可以利用數(shù)學(xué)中的向量作為研討工具,結(jié)合正弦型函數(shù)知識對三相交流電源的特征、性質(zhì)進(jìn)行直觀有效的教學(xué)。根據(jù)三相交流電的正弦型函數(shù)表達(dá)式:
可以得到對應(yīng)函數(shù)圖像,如圖2所示。
圖2 解題示意圖
利用圖2(a)這個波形圖可以直觀地得出三個相的電動勢的頻率、最大值相等,只是初相角不同的性質(zhì)。如果進(jìn)一步引入向量工具,用向量表示三相電動勢為:
用向量可以表示成圖2(b)。圖2(b)更加直觀地說明了三相交流電的幅值相等,相位互差120度,并且如果把三個電動勢的相量加起來,由圖2(c)即可知相量和為零,從而非常清楚地解釋了三相交流電源頻率相同、最大值相等、相位互差120度,并且在任一瞬間的相量和為零的性質(zhì)。
3.利用數(shù)學(xué)的建模工具來研究專業(yè)應(yīng)用問題。例如,某企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造,提出兩種方案,甲方案是:一次性投資80萬元引進(jìn)一條生產(chǎn)線,每年平均可增加收入20萬元;乙方案是:一次性投資60萬元,改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備,每年可減少成本開支18萬元。資金往來都通過銀行結(jié)算,銀行進(jìn)出款的年利率都是3%,現(xiàn)預(yù)期計劃實施10年,請問哪種方案所獲得的凈收益最高?這里可以通過建立等比數(shù)列求和模型來計算兩種方案的收益,從而比較兩種方案的凈收益情況(具體計算過程略)。
通過設(shè)計一些類似與專業(yè)相關(guān)的數(shù)學(xué)應(yīng)用題,讓學(xué)生感知專業(yè)中的數(shù)學(xué)知識,可使學(xué)生在具體應(yīng)用過程中一方面鞏固專業(yè)知識,另一方面親身實踐數(shù)學(xué)在本專業(yè)中的應(yīng)用,體會數(shù)學(xué)的實用性和必要性,有利于提高學(xué)生在日后的工作中自主應(yīng)用數(shù)學(xué)知識的能力。
總之,中職學(xué)校數(shù)學(xué)教學(xué)必須轉(zhuǎn)變觀念:讓課堂教學(xué)由知識型向應(yīng)用型轉(zhuǎn)化。學(xué)生只有看到數(shù)學(xué)能夠應(yīng)用到現(xiàn)實生活和專業(yè)中去,才能激發(fā)出學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和激情,產(chǎn)生學(xué)習(xí)和研究數(shù)學(xué)應(yīng)用的動力,從而逐漸形成應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識和能力。
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G712文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1672-5727(2011)11-0110-02
周秀女(1973—),女,浙江諸暨人,教育碩士,紹興市職業(yè)教育中心教師,中學(xué)一級教師,研究方向為學(xué)科教學(xué)。
(本欄責(zé)任編輯:鄭晶)