數(shù)學(xué)概念是反映現(xiàn)實(shí)世界的空間形式和數(shù)量關(guān)系的本質(zhì)屬性的思維形式。在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中,加強(qiáng)概念的教學(xué),正確理解數(shù)學(xué)概念是掌握數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識的前提,是學(xué)好定理、公式、法則和數(shù)學(xué)思想的基礎(chǔ),搞清概念是提高解題能力的關(guān)鍵。
一、數(shù)學(xué)概念教學(xué)的階段
數(shù)學(xué)概念教學(xué)要經(jīng)過四個(gè)階段:1.活動階段;2.探究階段;3.對象階段;4.圖式階段。
以上四個(gè)階段反映了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)概念過程中真實(shí)的思維活動。其中的“活動階段”是學(xué)生理解概念的一個(gè)必要條件,通過“活動”讓學(xué)生親身體驗(yàn)、感受直觀背景和概念間的關(guān)系;“探究階段”是學(xué)生對“活動”進(jìn)行思考,經(jīng)歷思維的內(nèi)化、概括過程,學(xué)生在頭腦中對活動進(jìn)行描述和反思,抽象出概念所特有的性質(zhì);“對象階段”是通過前面的抽象認(rèn)識到了概念本質(zhì),對其進(jìn)行“壓縮”并賦予形式化的定義及符號,使其達(dá)到精致化,成為一個(gè)思維中的具體的對象,在以后的學(xué)習(xí)中以此為對象進(jìn)行新的活動;“圖式階段”的形成要經(jīng)過長期的學(xué)習(xí)活動進(jìn)一步完善,起初的圖式包含反映概念的特例、抽象過程、定義及符號,經(jīng)過學(xué)習(xí),建立起與其他概念、規(guī)則、圖形等的聯(lián)系,在頭腦中形成綜合的心理圖式。
二、概念教學(xué)案例——“代數(shù)式”
代數(shù)式(字母表示數(shù))概念一直是學(xué)生學(xué)習(xí)代數(shù)過程中的難點(diǎn),有很多學(xué)生學(xué)過后只能記住代數(shù)式的形式特征,不能理解字母表示數(shù)的意義。代數(shù)式的本質(zhì)在于將求知數(shù)和數(shù)字可以像數(shù)一樣進(jìn)行運(yùn)算。
1.活動階段——理解具體的代數(shù)式
問題一:讓學(xué)生用火柴棒按下面的方式搭不同的正方形;
問題二:有一些矩形,長是寬的3倍,如何表示它們之間的關(guān)系?
通過以上兩個(gè)問題,學(xué)生初步體會了 “同類意義”的數(shù)表示的各種關(guān)系。
2.探究階段——體驗(yàn)代數(shù)式中過程
針對活動階段的情況,可提出一些問題讓學(xué)生討論探究:
①問題一中3n+1,與具體的數(shù)有什么樣的關(guān)系?
②把各具體字母表示的式子作為一個(gè)整體,具有什么樣的特征和意義?
這一階段還包括列代數(shù)式和對代數(shù)式求值,可設(shè)計(jì)下題讓學(xué)生進(jìn)一步體會代數(shù)式的特征:
①每包書有12冊,n包書有?搖?搖?搖 ?搖?搖?搖冊。
②溫度由t℃下降2℃后是?搖?搖?搖 ?搖?搖?搖℃。
③一個(gè)正方形的邊長是x,那么它的面積是?搖?搖 ?搖?搖?搖?搖。
3.對象階段——對代數(shù)式的形式化表述
這一階段包括建立代數(shù)式形式定義、對代數(shù)式的化簡、合并同類項(xiàng)、因式分解及解方程等運(yùn)算。學(xué)生在運(yùn)算中就意識到運(yùn)算的對象是形式化的代數(shù)式而不是數(shù),代數(shù)式本身體現(xiàn)了一種運(yùn)算結(jié)構(gòu)關(guān)系,而不只是運(yùn)算過程。這一階段,學(xué)生必須理解字母的意義,識別代數(shù)式。
4.圖式階段——建立綜合的心理圖式
通過以上三個(gè)階段的教學(xué),學(xué)生在頭腦中應(yīng)該建立起如下的代數(shù)式的心理表征:具體的實(shí)例、運(yùn)算過程、字母表示一類數(shù)的數(shù)學(xué)思想、代數(shù)式的定義,并能加以運(yùn)用。
三、數(shù)學(xué)概念教學(xué)的策略
心理學(xué)研究表明,學(xué)生獲得概念的方式有兩種,即概念形成與概念同化。概念形成是指同類事物的關(guān)鍵屬性,可以由學(xué)生從大量的同類事物的不同例證中獨(dú)立發(fā)現(xiàn),從而獲得概念的方式。用概念形成的方式進(jìn)行概念教學(xué)時(shí),教師必須對數(shù)學(xué)知識的建構(gòu)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和組織,將書本上的概念轉(zhuǎn)換成問題。這些問題必須符合學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu),將問題置于學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”,讓學(xué)生進(jìn)入角色,通過學(xué)生自己的發(fā)現(xiàn),完成數(shù)學(xué)概念建構(gòu)活動。
1.概念形成策略
概念形成過程實(shí)質(zhì)上是歸納出某一類對象或事物的共同本質(zhì)特征的過程。其過程一般有五個(gè)步驟:一是辨別各種刺激模式,分化出各種刺激模式的屬性。這些刺激模式可以是學(xué)生自己在日常生活中的經(jīng)驗(yàn)或事實(shí),也可以是由教師提供的有代表性的典型事例。二是概括出各個(gè)刺激模式的共同屬性,并提出它們的共同關(guān)鍵屬性的種種假設(shè)。三是概括、形成概念。驗(yàn)證了假設(shè)以后,把關(guān)鍵屬性概括出來,并區(qū)分出有從屬關(guān)系的關(guān)鍵屬性。四是把新概念的共同關(guān)鍵屬性推廣到同類事物中去。在這個(gè)過程中,可以用一些概念的等值語言來讓學(xué)生進(jìn)行判斷和推理。五是用習(xí)慣的形式符號表示新概念。通過概念形成的上述步驟,學(xué)生對概念的內(nèi)涵和外延都有了比較準(zhǔn)確的理解。這時(shí),就應(yīng)該及時(shí)地引進(jìn)數(shù)學(xué)符號。
2.概念同化策略
概念同化是用教師定義的方式向?qū)W生直接揭示,學(xué)生利用已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)概念來理解新概念,獲得新概念。高中數(shù)學(xué)中的大部分概念可以用概念形成的方式教學(xué),但也有一些概念適宜用概念同化的方式進(jìn)行教學(xué)。概念同化實(shí)質(zhì)上是學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善的過程,概念的同化過程需要經(jīng)歷四個(gè)階段:一是揭示概念的關(guān)鍵屬性,給出定義、名稱和符號。這個(gè)過程可以由教師直接呈現(xiàn)概念的定義,也可以由學(xué)生直接閱讀課本。二是對概念進(jìn)行特殊的分類,討論這個(gè)概念所包含的各種特例,突出概念的本質(zhì)特征。三是用肯定例證與否定例證讓學(xué)生辨認(rèn),使新概念與已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的相關(guān)概念分化。四是使新概念與已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)觀念建立聯(lián)系,把新概念納入到已有概念體系中,同化新概念。