【摘要】數(shù)學思想方法教學的三個著力點:深入研究教材,挖掘教材背后蘊含的數(shù)學思想方法;細化教學過程,有意識地落實數(shù)學思想方法;突出數(shù)學思想方法在解題教學中的指導與統(tǒng)攝.
【關鍵詞】數(shù)學思想方法;數(shù)學教學;著力點
數(shù)學思想方法是指支配學習者如何學習、如何思考、如何解決問題的一套程序.這套程序支配的不是外在的數(shù)學符號,而是學生自己的思維過程,因而從心理學角度看,它屬于策略性知識范疇,即數(shù)學認知策略.數(shù)學思想方法蘊含于數(shù)學知識與技能之中,需要結合數(shù)學知識與技能的學習來進行教學. 然而中學數(shù)學課程內容的編排一般是沿知識的縱方向展開的.大量的數(shù)學思想方法只是蘊涵在數(shù)學知識的體系之中,并沒有明確的揭示和總結.這就產生了如何在數(shù)學課中怎樣進行數(shù)學思想方法教學的問題?下面筆者結合自己的教學實踐就數(shù)學思想方法教學的三個著力點作一探討.
一、深入研究教材,挖掘教材背后蘊含的數(shù)學思想方法
數(shù)學思想方法是前人探索數(shù)學真理過程的積累,但數(shù)學教材并不是這種探索過程的真實記錄,恰恰相反,教材對完美演繹形式的追求往往掩蓋了內在的數(shù)學思想方法,因此我們必須深入分析教材,挖掘教材背后蘊含的數(shù)學思想方法,使教材發(fā)揮更大的學習功能.
例如,絕對值是初一數(shù)學中的一個重要概念,在初二數(shù)學“二次根式的性質”中得到加深,到高三“復數(shù)的模的定義”才算劃上一個句號.可見絕對值概念幾乎貫穿整個中學數(shù)學教學的始終.在初中進行絕對值概念教學設計時,教師要理解絕對值概念背后蘊含的核心的數(shù)學思想,即分類討論思想和數(shù)形結合思想.具體地說,從研究表示一個有理數(shù)的點在數(shù)軸上的三種可能位置入手,相應地將絕對值的意義分三部分敘述:即正數(shù)的絕對值是其本身,負數(shù)的絕對值是它的相反數(shù),零的絕對值是零.使學生初步認識數(shù)學中研究某個有理數(shù)的問題,常把它分為正數(shù)、負數(shù)和零這三種類型,定義的過程體現(xiàn)了無限集(這里指有理數(shù)集)的一種分類方法.以滲透分類討論的數(shù)學思想.同時,從數(shù)軸上表示一個正數(shù)的點在原點右方,表示一個負數(shù)的點在原點左方,使學生嘗試到“數(shù)”和“形”是相互表示的,滲透數(shù)形結合的思想.在初二教學算術平方根的概念的基礎上,引導學生觀察、分析
這樣,對初中階段絕對值概念及其反映的數(shù)學思想方法就有了一個完整的認識.于是教師對絕對值概念的教學可以重點地進行如下兩方面的設計:引入絕對值概念時,有意識地滲透數(shù)形結合、分類討論的思想方法; 運用絕對值概念解題時,運用分類討論、數(shù)形結合等常用的數(shù)學思想方法來指導學生的思考,讓學生對絕對值概念及其反映的數(shù)學思想方法不斷地得到領悟.
又如,“一元二次方程”這一章,化歸思想是本章的主導思想.一元二次方程化歸為一元一次方程來解,無理方程化歸為有理方程來解,分式方程化歸為整式方程來解,高次方程化歸為一元一次方程或一元二次方程來解,二元二次方程組化歸為一元二次方程或二元一次方程組來解.還有整體思想,根與系數(shù)關系的應用就體現(xiàn)了整體思想. 這章還滲透了配方法、消元法、降次法、換元法等數(shù)學方法.教師對教材中數(shù)學思想方法理解的深度和廣度,直接影響著教學方法的設計,決定著教學的成敗,所以我們必須把研究教材放在第一位,全面把握教材,理解教材背后蘊含的數(shù)學思想方法,以制訂出良好的教學策略.
二、細化教學過程,有意識地落實數(shù)學思想方法
1.在數(shù)學概念、定理的教學中,有意識地落實數(shù)學思想方法
數(shù)學概念、定理本身就蘊含者數(shù)學思想方法,教學時要有意識地落實.所謂有意識地進行數(shù)學思想方法教學,就是對數(shù)學概念、定理教學的過程進行精心設計,將凝結在數(shù)學概念、定理中的數(shù)學家的觀察、試驗、歸納、概括、邏輯推理與證明等思維活動打開,并設計一定的載體(如教學情境、教師講解、學生探究和反思、變式訓練等),用以展開這些數(shù)學思維活動,從而使數(shù)學的思想方法、思維方法及研究方法得以滲透和提煉,充分地向學生展現(xiàn)如何思考的過程,使學生領悟其中的數(shù)學思想方法.
例如,在教學“圓周角”一節(jié)時,教師有意識地設置下面的問題情境,來滲透數(shù)學思想方法.
問題1:請你畫出同一條弧對應的圓心角及圓周角的基本圖形.
設計意圖:訓練學生畫圖能力,滲透分類的思考方法,讓學生通過畫圖(如圖1、圖2、圖3)觀察到:一條弧對應一個圓心角,但一條弧對應著無數(shù)個圓周角,培養(yǎng)學生的觀察能力.
問題2:一條弧所對的圓心角與它所對的圓周角有什么大小關系?
設計意圖; 讓學生動手測量、觀察,發(fā)現(xiàn)它們之間的關系,并得出猜想:一條弧所對的圓周角等于它所對的圓心角的一半.培養(yǎng)學生觀察、歸納、猜想的數(shù)學思維方法.
問題3:根據(jù)圖1,請說一說你的思路:如何證明上面得到的猜想.
問題4,對于圖2、圖3的情況,請你獨立證明.證明后與同伴交流.
設計意圖; 有意識地滲透轉化、類比的數(shù)學思想方法.
事實上,中學數(shù)學概念、定理在教科書中往往是在抽象意識、化歸意識、分類、一般化思想指導下設計的,教學時,要把這些數(shù)學思想方法的精神實質傳遞給學生,讓學生在探索思考的過程中獲得對數(shù)學思想方法的體驗和領悟,進而形成運用這些數(shù)學思想方法進行思考的意識和習慣.
2.重視歸納總結,落實數(shù)學思想方法的概括和提煉
數(shù)學思想來源于數(shù)學基礎知識與基本方法,又高于數(shù)學基礎知識與基本方法,它指導知識與方法的運用,能使知識向更深更高層次發(fā)展. 在數(shù)學課上,由于能力,心理發(fā)展的限制,學生往往只注意了數(shù)學知識的學習,而忽視了聯(lián)結這些知識的觀點,以及由此產生的解決問題的方法與策略.即使有所覺察,也是處于“朦朦朧朧”,“似有所悟”的境界.所以在反復滲透數(shù)學思想方法的同時,要引導學生進行對數(shù)學思想方法進行歸納總結.例如,涉及比較大小的問題,可這樣提問:“到今天為止,比較兩個數(shù)的大小或兩個代數(shù)式的大小,你會那些方法了?”來引導學生進行歸納總結.在課堂小結中,既要讓學生小結數(shù)學的基礎知識與技能,又要讓學生小結基礎知識與技能背后蘊含的數(shù)學思想方法.例如,“同底數(shù)冪的乘法(1)”這節(jié)課的小結可這樣設計:今天我們發(fā)現(xiàn)、歸納運用了一個新的法則,請同學們思考:
(1)法則的內容是什么?
(2)我們是怎樣發(fā)現(xiàn)和歸納這個法則的(從特殊到一般、觀察歸納發(fā)現(xiàn)等數(shù)學思想方法)?
(3)在運用法則過程中要注意什么?
通過概括和提煉,使學生對數(shù)學思想方法的理解由“朦朦朧朧”到逐漸明朗.
3.突出數(shù)學思想方法在解題教學中的指導與統(tǒng)攝
1.解題教學,不是搞題型訓練,更不是搞題海戰(zhàn)術,它的正確含義是要通過解題和反思活動,在解題的基礎上總結歸納解題方法,并上升到思想的高度. 學生學習數(shù)學思想方法一般來說可分以下三個階段:模仿形式階段;初步應用階段;自覺應用階段.
在模仿階段,教師應及時引導學生進行總結.如學生開始學習用換元法解分式方程時,對換元法的理解是按老師要求:設未知數(shù),換元,解換元后的方程等解題步驟,這些解題步驟教師要引導學生進行總結.此時,學生是把換元法當作解題步驟來記憶,而未能體會出換元思想是數(shù)學中常用的思想方法.
在初步應用階段,教師應設計變式訓練,有意識地引導學生運用和反思數(shù)學思想方法.讓學生慢慢理解解題過程中所使用的探索方法和策略,并會概括總結出來.如換元法解分式方程,由題目注明要求用換元法解分式方程,到題目沒有注明換元法時,學生能主動地用換元法解方程.這說明學生對數(shù)學思想的認識已經比較明朗.能夠初步應用.
隨著學生對數(shù)學思想方法有深入的理解與應用,學生能依據(jù)題意,恰當運用某種思想方法進行探索,以求得問題的解決.
例如,對于解下列關于x的方程:
=5,解出y后再求x,那么說明學生能主動根據(jù)方程特點自覺地運用換元的方法解無理方程,其換元的方法也已上升到了思想的高度.
事實上,學生學習數(shù)學思想方法,是不可能一步到位的,應有一個相應的循序漸進,由淺入深和循環(huán)反復的過程.
2.充分發(fā)揮數(shù)學思想方法對發(fā)現(xiàn)解題途徑的定向、聯(lián)想與轉化功能,突出數(shù)學思想方法對解題的統(tǒng)攝與引領作用.
例如,對“簡單的二元二次方程組的教學”,教師在講每一道例題時,要從總體上把握住消元和降次這兩種數(shù)學方法,將其確立為解這類題的指導思想,并由此設計教學方法,促使學生明白,什么情況下可以考慮用消元法,如何運用消元的方法(代入、加減),什么情況下可以考慮用降次的方法,如何運用降次的方法(因式分解),這樣,學生在數(shù)學思想方法這一層次上,就能比較全面和確切地把握解二元二次方程組的解法.
又如,比較 |a|+|b|與|a+b|的大小.
解這道題要分析數(shù)a,b,a+b的符號,如按常規(guī)仍將a,b分別劃分為正數(shù)、負數(shù)和零,那么問題就有九種可能情況,顯然很繁雜,但如果引導學生將a,b的符號分為“同號”、“異號”、“至少一個為零”,那么問題就只有三種可能.由此,滲透分類思想的本質屬性,使學生領悟到分類思想方法的重要作用.
結束語:數(shù)學思想方法的形成絕不是一朝一夕可以實現(xiàn)的,必須要日積月累,長期滲透才能逐漸為學生所掌握.學生通過對數(shù)學思想方法的反復學習和領悟,對數(shù)學思想方法的認識不斷提高,可以逐漸內化為自己的行動方式,這時就可以使他們對自己的學習過程、解決問題的過程以及解題時所采用的數(shù)學方法的合理性等進行自覺的、及時的調控.一旦學生的數(shù)學思想方法具備了這樣的水平,我們就可以說學生的思考達到了策略水平.
【參考文獻】
邵光華.作為教育任務的數(shù)學思想方法[J].上海:上海教育出版社,2009.