概念是人們通過分析、比較,抽象概括出反映一類事物的本質屬性,然后用詞加以命名,達到對客觀事物的概括的、間接的認識。而數(shù)學概念則反映了事物在數(shù)量關系、結構關系、空間形式方面的本質屬性。在數(shù)學概念教學過程中,可以針對學生的年齡特征與數(shù)學概念的特點,先通過觀察分析適量的、具體的形式變異的事實材料,讓學生自行概括出這類事物的共同的本質屬性,嘗試著給概念下定義,在這基礎上再給出科學定義,通過定義進一步明確概念的內涵與外延。因此數(shù)學概念的教學可以分為以下幾個過程:
一、概念的引入
引入概念是概念教學的第一步,根據(jù)概念獲得的不同形式,概念的引入一般有以下幾種途徑:
列舉生活實例,提供現(xiàn)實原型。中學數(shù)學中的許多概念來源于現(xiàn)實世界,對于這類概念,要從學生所熟悉的日常生活或生產實際中常見的事例引入。這種聯(lián)系現(xiàn)實世界引入概念的方式,有助于學生將客觀現(xiàn)實材料和數(shù)學知識的現(xiàn)實融于一體。比如,通過現(xiàn)實生活中存在著大量的具有相反意義的量,引入正、負數(shù)及互為相反數(shù)的概念;在提供日常生活中具有各種對應關系的實例基礎上引入“函數(shù)”的概念;幾何變換與許多實際問題有較為密切耳朵聯(lián)系,可通過列舉蝴蝶、人臉、花朵、窗戶的排列、鏡面反射等,提供對稱圖形的現(xiàn)實原型。
在已知概念的基礎上引入。從新概念形成背景看,有的數(shù)學概念具有清晰的現(xiàn)實原型或直觀模型,有的則產生于已知的相對初級的抽象概念,對于后者,常根據(jù)新舊概念的關系,采用恰當方式讓學生觀察、對比、辨析、發(fā)現(xiàn),從而引入新概念。在已知概念基礎上引入新概念的方式取決于新、舊概念之間具有的邏輯聯(lián)系。比如:在平行四邊形的基礎上增加“有一個內角是直角”的屬性,使得到“矩形”的概念,平面幾何中的概念多數(shù)屬于這種情況。再如分式的有關概念通過分數(shù)的相應概念引入。
運用數(shù)學問題引入。通過數(shù)學問題引入概念,可以充分說明學習新概念的必要性,有助于產生認識需求,明確認識任務。這里的數(shù)學問題一般來自于生活實踐,或者是數(shù)學本身發(fā)展的需要。如:求單位正方形對角線長的問題在有理數(shù)范圍內無解,從而引入實數(shù)概念;“已知當m>n時,a÷a=a,那么當m=n時,a÷a等于什么呢?”為了解決這個問題給出“零指數(shù)冪”概念,等等。
二、明確內涵、廓清外延
引入階段提供的生活實例是形成概念的毛坯,接下來便是去粗存精、由表及里的思維加工階段。其主要任務是通過抽象化、形式化來掌握概念的內涵,廓清概念的外延,能夠從理性層面上掌握一類事物的本質屬性。數(shù)學教學常常通過下列環(huán)節(jié)達到對概念內涵的把握與外延的界定:
給出、剖析概念的定義。大量的實驗和教學經驗表明,概念的關鍵特征越明顯,學習越容易,反之學習越困難。用詞語和符號表述前一階段的認識結果,即給出概念的定義,就是擴大概念關鍵特征的有效途徑。
運用變式材料。所謂變式材料是指概念的肯定例證在無關特征方面的變化。一般情況下,變式材料由一些具體的、特殊的直觀材料組成,在教學中,通過對變式材料的辨析可以更鮮明地揭示內涵與外延。比如:“單位正方形對角線長不是有理數(shù)”引入實數(shù)概念,學生容易產生無理數(shù)就是不盡方根數(shù)的模糊認識,這時可以在例題或練習時給出多種形式的肯定例證,如:Π、0.1010010001……等無理數(shù),突出無理數(shù)的無限不循環(huán)的本質屬性.
辨析否定例證。如果概念的肯定例證提供了最有利于概括的關鍵特征,那么概念的否定例證則提供了最有利于辨別的信息。掌握一個概念意味著能夠分辨一個對象是否屬于該概念的外延集合。而否定例證的運用可排除概念學習中無關特征的干擾,進一步弄清概念的外延。如:與弦垂直的直線不一定是圓的切線;對角線相互垂直的四邊形不一定是菱形,等等。
三、概念的應用
數(shù)學概念是數(shù)學抽象的產物,并且具有“對象”與“過程”的雙重屬性。因此,在獲得概念后,還要通過數(shù)學的應用,使學生更深刻地理解概念的這些屬性。
四、建立概念體系
數(shù)學概念是數(shù)學教學內容的知識單元,概念之間的聯(lián)系則形成了教學內容體系的框架結構。概念體系隱沒在知識內容之中,分析者要通過自己的整理使之明朗化。中學數(shù)學概念間的聯(lián)系有以下兩種情況:
具有屬種關系的概念群。具有屬種關系的概念,可以用一種邏輯鏈將它們連接起來,因此形成的概念體系一般成線狀結構,如:
四邊形→平行四邊形→矩形→正方形…………
具有并列關系的概念群。有些概念之間不具有種屬關系,但它們具有某種潛在的聯(lián)系,我們稱這類概念具有并列關系,如:等差數(shù)列、等比數(shù)列;二次三項式、二次函數(shù)、一元二次方程、一元二次不等式;等等。
做好數(shù)學概念的教學是學習數(shù)學的關鍵作為一名數(shù)學教師應認識到數(shù)學概念教學的重要性,將教材隱性的概念體系結構顯性化,從而為建立良好的知識結構打下基礎。