摘 要:結(jié)合教學(xué)實(shí)際,對(duì)新課程課堂教學(xué)中如何搭建數(shù)學(xué)本質(zhì)教學(xué)平臺(tái),發(fā)展學(xué)生思維,提高數(shù)學(xué)的素養(yǎng)談一些體會(huì)。
關(guān)鍵詞:高中數(shù)學(xué);發(fā)展思維;實(shí)踐體會(huì)
新課標(biāo)版考試大綱在考查要求中指出:“數(shù)學(xué)學(xué)科的系統(tǒng)性和嚴(yán)密性決定了數(shù)學(xué)知識(shí)之間深刻的內(nèi)在聯(lián)系,包括各部分知識(shí)的縱向聯(lián)系和橫向聯(lián)系,要善于從本質(zhì)上抓住這些聯(lián)系,進(jìn)而通過(guò)分類、梳理、綜合,構(gòu)建數(shù)學(xué)試卷的框架結(jié)構(gòu)?!苯暝诟呖季砀峭怀隽烁髦R(shí)中數(shù)學(xué)本質(zhì)的考查,課堂關(guān)注數(shù)學(xué)本質(zhì)的教學(xué),經(jīng)歷過(guò)程、教少學(xué)多,成為有效教學(xué)的根本。
數(shù)學(xué)本質(zhì)屬于數(shù)學(xué)哲學(xué)范疇,人們從不同的角度看數(shù)學(xué),便對(duì)數(shù)學(xué)的本質(zhì)有不同的認(rèn)識(shí)。張奠宙教授在討論數(shù)學(xué)本質(zhì)時(shí)指出其內(nèi)涵是:數(shù)學(xué)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系;數(shù)學(xué)規(guī)律的形成過(guò)程;數(shù)學(xué)思想方法的提煉;數(shù)學(xué)理性精神(依靠思維能力對(duì)感性材料進(jìn)行一系列的抽象和概括、分析和綜合,以形成概念、判斷或推理,這種認(rèn)識(shí)為理性認(rèn)識(shí),重視理性認(rèn)識(shí)活動(dòng),以尋找事物的本質(zhì)、規(guī)律及內(nèi)部聯(lián)系,這種精神稱為理性精神)的體驗(yàn)等方面。筆者認(rèn)為數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)該通過(guò)數(shù)學(xué)活動(dòng)讓學(xué)生領(lǐng)悟數(shù)學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、抽象、簡(jiǎn)潔等的本質(zhì)特點(diǎn),感受數(shù)學(xué)理性的精神力量,發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)思維,因此張教授對(duì)數(shù)學(xué)本質(zhì)內(nèi)涵的概述對(duì)中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)更具有指導(dǎo)意義。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐對(duì)新課程課堂教學(xué)中如何搭建數(shù)學(xué)本質(zhì)教學(xué)平臺(tái),發(fā)展學(xué)生思維,提高數(shù)學(xué)的素養(yǎng),談?wù)勛约旱囊恍┐譁\的體會(huì)。
一、搭建知識(shí)橫向聯(lián)系的平臺(tái),完善學(xué)生知識(shí)組塊整合,培養(yǎng)學(xué)生思維的廣泛性和靈活性
學(xué)生形成數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu),關(guān)鍵在于所呈現(xiàn)的數(shù)學(xué)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)化程度。在日常教學(xué)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn),學(xué)生平時(shí)對(duì)三基的學(xué)習(xí)是零散的、孤立的,認(rèn)知是“斷點(diǎn)”的,體現(xiàn)在問(wèn)題的解決過(guò)程中聯(lián)系性、綜合性、靈活性都較弱,因此在教學(xué)中要加強(qiáng)數(shù)學(xué)知識(shí)間聯(lián)系的教學(xué),促成學(xué)生知識(shí)與能力的轉(zhuǎn)化。新課程理念提供了對(duì)教材進(jìn)行二次加工的機(jī)會(huì),在教學(xué)中,不能只關(guān)注于研究“怎么教”的問(wèn)題,“教什么”也不能局限于教材上的內(nèi)容。為了提高對(duì)數(shù)學(xué)教材的理解水平,我們應(yīng)注意開(kāi)闊視野,結(jié)合學(xué)生原有的學(xué)習(xí)實(shí)際情況,在學(xué)生已有的知識(shí)組塊間尋找教學(xué)銜接點(diǎn),聯(lián)系擴(kuò)展到更寬的領(lǐng)域,促進(jìn)學(xué)生知識(shí)組塊整合。在聯(lián)系觀點(diǎn)指導(dǎo)下進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué),無(wú)論是新知識(shí)的引入和理解,還是鞏固和應(yīng)用,尤其是知識(shí)的復(fù)習(xí)和整理,應(yīng)多從知識(shí)間的聯(lián)系出發(fā),幫助學(xué)生對(duì)所學(xué)過(guò)的知識(shí)有新的理解與認(rèn)識(shí),幫助學(xué)生形成有序的知識(shí)體系,階段性完成知識(shí)模塊的重新組合,并在對(duì)新知識(shí)的理解中使學(xué)生的認(rèn)知水平、思維能力和分析解決問(wèn)題的能力都得到提高。
案例1:數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中對(duì)數(shù)符號(hào)的認(rèn)識(shí)對(duì)中等以下的學(xué)生是個(gè)難點(diǎn),在對(duì)數(shù)概念教學(xué)中我們可以通過(guò)提供以下兩個(gè)問(wèn)題來(lái)引入對(duì)數(shù)的概念。
問(wèn)題1:已知國(guó)民生產(chǎn)總值每年平均增長(zhǎng)率為7.2%,求20年后國(guó)民生產(chǎn)總值是原來(lái)的多少倍?(解析:設(shè)原來(lái)國(guó)民生產(chǎn)總值為1,則20年后國(guó)民生產(chǎn)總值y=(1+7.2%)20=1.07220,所以20年后國(guó)民生產(chǎn)總值是原來(lái)的1.07220倍.這是數(shù)學(xué)中知道底數(shù)和指數(shù),求冪值的問(wèn)題。)
問(wèn)題2:已知國(guó)民生產(chǎn)總值每年平均增長(zhǎng)率為7.2%,問(wèn)經(jīng)過(guò)多少年后國(guó)民生產(chǎn)總值是原來(lái)的4倍?(解析:設(shè)原來(lái)國(guó)民生產(chǎn)總值為1,需經(jīng)x年后國(guó)民生產(chǎn)總值是原來(lái)的4倍。列方程得:1.072x=4。這是知道底數(shù)和冪值,求指數(shù)的問(wèn)題,是上述問(wèn)題的逆問(wèn)題,為求對(duì)數(shù)的問(wèn)題。)
在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生回顧初中為了解方程xn=N而引入開(kāi)根號(hào)運(yùn)算(記作)、并拓展在解三角方程引入反三角符號(hào)等,讓學(xué)生理解引入數(shù)學(xué)符號(hào)是數(shù)學(xué)運(yùn)算常用的手法、是數(shù)學(xué)發(fā)展的必然、抽象性、簡(jiǎn)潔性的體現(xiàn)。通過(guò)橫向的符號(hào)引入上的聯(lián)系讓學(xué)生理解對(duì)數(shù)是一種新的運(yùn)算,一種知道底和冪值求指數(shù)的運(yùn)算,記作logaN。
案例2:在高三函數(shù)的復(fù)習(xí)研究中,我們?cè)趯?duì)“對(duì)勾函數(shù)”f(x)=x+(a>0)的圖象與值域進(jìn)行研究時(shí),通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生用均值不等式求其最值找拐點(diǎn),從極限的觀點(diǎn)理解函數(shù)圖象有漸近線,用函數(shù)的圖象來(lái)理解它的單調(diào)性與最值,用導(dǎo)數(shù)的方法研究其單調(diào)性與最值,并給出不同的定義域幫助學(xué)生理解它的適用范圍等,在知識(shí)的橫向聯(lián)系中建立知識(shí)網(wǎng)絡(luò),溝通內(nèi)在聯(lián)系,讓學(xué)生感受到認(rèn)識(shí)單一知識(shí)在數(shù)學(xué)知識(shí)體系中的“坐標(biāo)”作用,只有全面把握知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系,才能完善對(duì)知識(shí)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。
案例3:在用“化曲(折)為直”思想研究某動(dòng)點(diǎn)到兩定點(diǎn)距離之和最小值時(shí),我們讓學(xué)生研究:
1.(2009年遼寧高考,理16)已知F是雙曲線=1的左焦點(diǎn),A(1,4),P是雙曲線右支上的動(dòng)點(diǎn),則|PF|+|PA|的最小值為
。
2.已知拋物線y2=2x的焦點(diǎn)是F,點(diǎn)P是拋物線上的動(dòng)點(diǎn),又有點(diǎn)A(3,2),求|PA|+|PF|的最小值,并求出取最小值時(shí)P點(diǎn)的坐標(biāo)。
在研究第1小題的解法時(shí),學(xué)生還很難展開(kāi)解題思路,這時(shí)我們讓學(xué)生回憶若雙曲線改成直線,問(wèn)題則為欲在直線上求一點(diǎn)到兩定點(diǎn)的距離之和最小,學(xué)生在學(xué)習(xí)點(diǎn)關(guān)于直線對(duì)稱的應(yīng)用問(wèn)題時(shí)有對(duì)這類問(wèn)題的解題經(jīng)驗(yàn),從而引導(dǎo)學(xué)生將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為P點(diǎn)在雙曲線的兩支之間,如何“化曲(折)為直”求|PA|+|PF|的最小值?通過(guò)一番思維的自我調(diào)控,學(xué)生會(huì)注意到P是雙曲線上的動(dòng)點(diǎn),從而由雙曲線的定義及兩點(diǎn)間線段最短可得|PA|+|PF|=|PA|+|PF′|+2a≥|AF′|=5+4=9(F′為雙曲線的右焦點(diǎn));在解決第2小題時(shí)注意拋物線上點(diǎn)P到焦點(diǎn)F的距離等于點(diǎn)P到準(zhǔn)線的距離d,求
|PA|+|PF|的問(wèn)題可轉(zhuǎn)化為|PA|+d的問(wèn)題,運(yùn)用三點(diǎn)共線可使問(wèn)題得到解決。通過(guò)解題方法、解題時(shí)所應(yīng)考慮到的解題背景等在思路上的聯(lián)系,學(xué)生對(duì)“化曲(折)為直”研究折線段和最小值有了深刻的認(rèn)識(shí),促進(jìn)知識(shí)與方法的遷移,思維的廣泛性與靈活性也得到培養(yǎng)。
進(jìn)而給出2009年四川理科高考選擇題:已知直線l1:4x-3y+6=0和直線l2:x=-1,拋物線y2=4x上一動(dòng)點(diǎn)P到直線l1和直線l2的距離之和的最小值是( )
二、搭建知識(shí)縱向聯(lián)系的平臺(tái),加深學(xué)生對(duì)知識(shí)本質(zhì)的理解,培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性和嚴(yán)謹(jǐn)性
數(shù)學(xué)知識(shí)有嚴(yán)密的邏輯性與嚴(yán)謹(jǐn)性,在數(shù)學(xué)教學(xué)中,我們經(jīng)常為了重視雙基的教學(xué),在課堂教學(xué)與課后練習(xí)中都大篇幅地安排時(shí)間與精力促進(jìn)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法的掌握、理解與鞏固。這樣培養(yǎng)的學(xué)生在知識(shí)與方法的淺層次應(yīng)用與理解上都較熟練,但遇到情景的變化和適當(dāng)?shù)某橄笈c綜合后,學(xué)生的解題能力往往無(wú)所適從。在日常的教學(xué)特別是復(fù)習(xí)教學(xué)中搭建知識(shí)的縱向、縱深聯(lián)系的平臺(tái),對(duì)學(xué)生加深對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的本質(zhì)理解與數(shù)學(xué)素養(yǎng)的提升都大有裨益。
案例4:數(shù)列的本質(zhì)是離散型的函數(shù),在數(shù)列的通項(xiàng)的教學(xué)中學(xué)生可得一定的認(rèn)知,但對(duì)其從思想上的、方法上的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)還有一定的距離。在教學(xué)中我們通過(guò)搭建從特殊到一般、從具體到抽象,從數(shù)到形的研究問(wèn)題的情境平臺(tái),讓學(xué)生向縱深、縱向的理解把握數(shù)列知識(shí)的本質(zhì)。
案例5:在空間幾何體中證明線面平行問(wèn)題是考查證明空間平行問(wèn)題的知識(shí)、方法的一個(gè)綜合問(wèn)題,其本質(zhì)是證明線線平行問(wèn)題,但由于學(xué)生的空間想象能力不足,在解題中常見(jiàn)學(xué)生“橫拿竹竿進(jìn)城門”,不得其要。在教學(xué)中應(yīng)幫助學(xué)生理解線線平行的基礎(chǔ)是線線共面,關(guān)鍵在于理解在解題中應(yīng)在已知的平面中尋找與已知直線能確定一個(gè)平面的要素為突破口。
如在直三棱柱ABC-A1B1C1中,點(diǎn)D是AB的中點(diǎn)。求證:AC1//平面CDB1。(如圖),解析:由直線AC1與點(diǎn)D確定一平面,考慮過(guò)點(diǎn)D找直線AC1的平行線,由點(diǎn)D是AB的中點(diǎn),聯(lián)想到連接BC1與B1C相交于點(diǎn)E,得點(diǎn)E是BC1的中點(diǎn),從而DE//AC1。
三、搭建思想方法應(yīng)用提煉的平臺(tái),促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)思想內(nèi)化,培養(yǎng)學(xué)生理性的思維方法
數(shù)學(xué)思想和方法是數(shù)學(xué)知識(shí)的本質(zhì)體現(xiàn),是對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)在更高層次的抽象和概括,是銘記在人們頭腦中起永恒作用的數(shù)學(xué)觀點(diǎn)和文化、數(shù)學(xué)的精神和態(tài)度。運(yùn)用數(shù)學(xué)思想解題,可為分析、處理和解決數(shù)學(xué)問(wèn)題提供指導(dǎo)方針和解題策略,使得學(xué)生將許多零散的知識(shí)點(diǎn)建成一個(gè)有序的思維網(wǎng)絡(luò),推動(dòng)學(xué)生的思維能力、運(yùn)算能力、空間想象能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及數(shù)學(xué)探究與創(chuàng)新能力的發(fā)展。但學(xué)習(xí)者對(duì)數(shù)學(xué)思想的形成需要經(jīng)歷一個(gè)從模糊到了解到清楚,從有意識(shí)應(yīng)用到自然應(yīng)用的較長(zhǎng)發(fā)展過(guò)程,需要在反復(fù)的體驗(yàn)和實(shí)踐中才能逐漸認(rèn)識(shí)、理解、內(nèi)化為其內(nèi)在的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。因而數(shù)學(xué)教學(xué)必須通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的教學(xué)和適當(dāng)?shù)慕忸}活動(dòng)搭建數(shù)學(xué)思想方法的應(yīng)用提煉平臺(tái)來(lái)對(duì)學(xué)生產(chǎn)生潛移默化的影響。
案例6:函數(shù)思想貫穿中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,學(xué)生應(yīng)用函數(shù)思想解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的能力不會(huì)因?yàn)閷W(xué)完函數(shù)的知識(shí)就能形成,需要在教學(xué)過(guò)程中抓住知識(shí)與思想方法的關(guān)聯(lián)處,不斷創(chuàng)設(shè)完整的函數(shù)思想使用、體驗(yàn)、學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),由淺入深,有啟發(fā)、有層次地展示函數(shù)思想方法解題的全過(guò)程,產(chǎn)生“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”的效果。
例:不等式x2-ax-2≤0對(duì)x∈[-1,1]恒成立時(shí)求實(shí)數(shù)a的取值范圍。這是一個(gè)含參數(shù)的不等式恒成立的問(wèn)題,如何讓學(xué)生理解函數(shù)思想的應(yīng)用,從而培養(yǎng)函數(shù)思想的應(yīng)用意識(shí)呢?筆者在教學(xué)中先讓學(xué)生回顧不等式與函數(shù)的關(guān)系,然后引導(dǎo)學(xué)生想到解此題要把代數(shù)式x2-ax-2看作函數(shù),記?漬(x)=x2-ax-2,指出這是函數(shù)思想起作用。這樣使?漬(x)≤0對(duì)x∈[-1,1]恒成立,只要?漬max(x)≤0就可以了。所以問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)?漬(x)在區(qū)間x∈[-1,1]上求最大值問(wèn)題。而后用一元二次函數(shù)圖象與性質(zhì)來(lái)求得最大值則屬于函數(shù)知識(shí)與方法的應(yīng)用,屬于技能范疇,不是函數(shù)思想的體現(xiàn)。解決本題的關(guān)鍵在函數(shù)思想的應(yīng)用不在函數(shù)知識(shí)的應(yīng)用,讓學(xué)生體驗(yàn)應(yīng)用函數(shù)思想解題的事實(shí)就是有沒(méi)有用函數(shù)和變量去思考,是一個(gè)想得到與想不到的問(wèn)題,提高學(xué)生用函數(shù)思想解決問(wèn)題的意識(shí)。
著名數(shù)學(xué)家克萊因說(shuō):“一般受教育者在數(shù)學(xué)課上應(yīng)該學(xué)會(huì)的重要事情是用變量和函數(shù)來(lái)思考”。一個(gè)學(xué)生僅僅學(xué)習(xí)了函數(shù)的知識(shí),他在解決問(wèn)題時(shí)往往是被動(dòng)的,而建立了函數(shù)思想,才能主動(dòng)去思考一些問(wèn)題。
《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出,數(shù)學(xué)教學(xué)不能僅限于形式化的表達(dá),要強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)學(xué)本質(zhì)的理解。這就要求我們?cè)谌粘=虒W(xué)工作中將教學(xué)側(cè)重點(diǎn)轉(zhuǎn)移,“把握數(shù)學(xué)本質(zhì),引發(fā)學(xué)生數(shù)學(xué)思考,為學(xué)生思維發(fā)展而教”是為師之本,教學(xué)之道。在教學(xué)中我們應(yīng)努力幫助學(xué)生在知識(shí)的體系中認(rèn)識(shí)新的事物、新的知識(shí),從發(fā)展思維的高度開(kāi)展數(shù)學(xué)問(wèn)題的解題教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生懂得想、敢于想、善于想,使我們的課堂教學(xué)真正起到發(fā)展學(xué)生思維,提高數(shù)學(xué)的素養(yǎng)。
參考文獻(xiàn):
許志儒.新課標(biāo)下的高中數(shù)學(xué)教學(xué)[N].學(xué)知報(bào),2010
編輯 李建軍