基于課程資源視角的“說(shuō)數(shù)學(xué)”活動(dòng)案例探究*
☉廣東省廣州市鐵一中學(xué) 鐘進(jìn)均 于曉聞
《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(實(shí)驗(yàn))(簡(jiǎn)稱“標(biāo)準(zhǔn)”)在“課程目標(biāo)”中明確指出,提高數(shù)學(xué)地提出、分析和解決問(wèn)題(包括簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題)的能力[1],數(shù)學(xué)表達(dá)和交流能力,發(fā)展獨(dú)立獲取數(shù)學(xué)知識(shí)的能力.1981年英國(guó)《Cockcroft報(bào)告》指出,教數(shù)學(xué)的主要理由在于“數(shù)學(xué)提供了有力的、簡(jiǎn)潔的和準(zhǔn)確無(wú)誤的交流信息的手段”[2].可見(jiàn)培養(yǎng)和提高學(xué)生的數(shù)學(xué)交流能力十分必要.數(shù)學(xué)交流可分為口頭交流和書面交流.“說(shuō)數(shù)學(xué)”[3]屬于前者,是指?jìng)€(gè)體用口頭表達(dá)自己對(duì)數(shù)學(xué)問(wèn)題的具體認(rèn)識(shí)、理解,解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的思路、思想和方法以及數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)情感、體會(huì)等的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng).它包括“說(shuō)知識(shí)”、“說(shuō)過(guò)程”、“說(shuō)異見(jiàn)”和“說(shuō)體會(huì)”.它們分別指口頭表達(dá)具體的數(shù)學(xué)知識(shí),個(gè)體解決某數(shù)學(xué)問(wèn)題的過(guò)程,口頭表達(dá)個(gè)體對(duì)數(shù)學(xué)問(wèn)題的結(jié)果的不同看法,個(gè)體探究某數(shù)學(xué)問(wèn)題后的情感體會(huì).
課程資源也稱教學(xué)資源[4],就是課程與教學(xué)信息的來(lái)源,或者指一切對(duì)課程和教學(xué)有用的物質(zhì)和人力.長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)的課程資源的來(lái)源單一,開(kāi)發(fā)主體、實(shí)施空間、資源內(nèi)容等方面的發(fā)展也較為落后.廣大一線教師極少參加課程資源開(kāi)發(fā),較多依賴教材和教學(xué)輔助資料;實(shí)施空間僅僅將教學(xué)局限于課堂;內(nèi)容往往偏重于知識(shí)特別是學(xué)科知識(shí)的開(kāi)發(fā),忽視對(duì)學(xué)生能力、素質(zhì)的培養(yǎng),內(nèi)容結(jié)構(gòu)單一,不利于學(xué)生的發(fā)展.
“說(shuō)數(shù)學(xué)”是一種開(kāi)發(fā)與拓展課程教學(xué)資源的教學(xué)方式.筆者立足教學(xué)實(shí)踐,運(yùn)用案例研究法對(duì)“說(shuō)數(shù)學(xué)”活動(dòng)案例從課程資源開(kāi)發(fā)與拓展的角度展開(kāi)了探究.
案例是指包含有某些決策或疑難問(wèn)題的教學(xué)情境故事,這些故事反映了典型的教學(xué)思考力水平及其保持、下降或達(dá)成等現(xiàn)象;是對(duì)個(gè)體對(duì)象、決策行為、或?qū)δ硞€(gè)實(shí)踐中發(fā)生的情景的真實(shí)描述.案例研究需遵循的原則有:①典型性原則:以小見(jiàn)大,反映出某一類事物或教育活動(dòng)的基本共性.②真實(shí)性原則:所描述的是已發(fā)生的事實(shí),不虛構(gòu).③個(gè)性化原則:案例所描述的事件要有一定的特性.④啟發(fā)性原則:所描述的事件有一定的沖突,使人產(chǎn)生認(rèn)知上的不平衡,引發(fā)人們深思.⑤創(chuàng)造性原則:符合新課程提倡的教學(xué)理念,用新的思考方法、新的觀點(diǎn)去分析研究,得出新的結(jié)論或發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律.⑥理論聯(lián)系實(shí)際的原則:描述的是一個(gè)實(shí)踐的過(guò)程,但反映的卻是理性的問(wèn)題.
(一)案例描述
筆者任教于廣東省國(guó)家級(jí)示范性高中,生源水平較好,學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力足,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較好.在平時(shí)教學(xué)中,筆者經(jīng)常采用“說(shuō)數(shù)學(xué)”教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué),鼓勵(lì)學(xué)生大膽“說(shuō)數(shù)學(xué)”,課堂氣氛活躍、民主.以下案例來(lái)自高三理科數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)課,具有典型性、真實(shí)性、啟發(fā)性和創(chuàng)造性.為了確保案例的真實(shí)性,以下師生的對(duì)話盡量保持原形.
一次數(shù)學(xué)連堂課給筆者留下了十分深刻的印象.在數(shù)學(xué)測(cè)試卷上有一道題(該卷共有12個(gè)小題,此題為第11題):已知矩形ABCD的邊AB=4,AD=1,點(diǎn)P為邊AB上一動(dòng)點(diǎn),則當(dāng)∠DPC最大時(shí),線段AP的長(zhǎng)為().
A.1或3B.1.5或2.5
C.2D.3
圖1
筆者在講評(píng)該測(cè)試題時(shí)先在黑板上作出圖1,然后在黑板上邊分析題目,邊板書解題過(guò)程,具體如下(記為“方法1”):如圖1,設(shè)AP=x,則PB=4-x.因?yàn)锳BCD是矩形,所以∠PAD=∠CBP=90°.在Rt△DPA中,tan∠APD==
所以tan∠DPC=tan[π-(∠CPB+∠APD)]=-tan(∠CPB+∠APD)=
所以當(dāng)x=2時(shí),∠DPC最大.因此,答案為C.
在講解完上述方法1之后,筆者問(wèn)全班學(xué)生:“此題還有其他解法嗎?”.沒(méi)有學(xué)生提出意見(jiàn).筆者問(wèn):“大家看看這條件‘矩形ABCD’,你會(huì)想到什么方法?”.筆者見(jiàn)到仍無(wú)學(xué)生想到其他方法,就提示說(shuō):“坐標(biāo)法.”此時(shí),有多個(gè)學(xué)生說(shuō):“對(duì)哦!”筆者問(wèn):“那該如何做啊?”平時(shí)成績(jī)處于中上水平的學(xué)生Z說(shuō):“老師,我知道怎么做了,讓我來(lái)給大家講講吧,可以嗎?”筆者說(shuō):“好的,你在黑板板書出來(lái),講解一下.”學(xué)生Z在黑板上很快寫下了解題過(guò)程,具體如下(記為“方法2”):以A為原點(diǎn),分別以AB,AD所在直線為x,y軸,建立平面直角坐標(biāo)系.設(shè)AP=λ,則有P(0,λ),D(1,4),C(1,0),所以=(1,4-λ)=(1, -λ).故cos∠然,學(xué)生Z停下來(lái),思考片刻后轉(zhuǎn)身看著全班同學(xué)說(shuō):“我往下不知道如何做了,不會(huì)化簡(jiǎn).”顯然,①式的化簡(jiǎn)比較麻煩,運(yùn)算量偏大.筆者對(duì)全班學(xué)生說(shuō):“Z同學(xué)的解答思路完全正確!坐標(biāo)法應(yīng)用于解答平面幾何問(wèn)題比較常見(jiàn).ABCD是矩形為建立平面直角坐標(biāo)系帶來(lái)了方便.至此,本方法能否繼續(xù)往下做并得出最終解答,我不敢肯定.若繼續(xù)往下做,則需較強(qiáng)的代數(shù)式變形技能.至此,問(wèn)題已轉(zhuǎn)化為求以λ為自變量的函數(shù)最值問(wèn)題.盼望各位要重視運(yùn)算變形的訓(xùn)練.請(qǐng)大家課后繼續(xù)完成后續(xù)解題過(guò)程,看看能否求出最終解答.”當(dāng)時(shí)比較多學(xué)生對(duì)方法2都做了筆記.之后筆者繼續(xù)講評(píng)其他試題.出乎筆者意料的是,大約過(guò)了20分鐘,在即將下課的時(shí)候,平時(shí)數(shù)學(xué)成績(jī)特別優(yōu)秀的男生W對(duì)筆者說(shuō):“老師,我將剛才的方法2的解答求出來(lái)了,這方法確實(shí)可得出解答的.”筆者說(shuō):“太好了!你拿來(lái)給我看看,并講解給我聽(tīng).”此時(shí),下課了.筆者安排學(xué)生下課休息.在課間,筆者看著男生W做在草稿紙上的解答,聽(tīng)著他在旁邊認(rèn)真講解具體如下令x=(λ-2)2,則cos∠DPC=因?yàn)楹瘮?shù)y=cosx在[0,π]上為減函數(shù),所以要∠DPC最大,則需要最小,即要(x-3)2+16最小.因?yàn)棣恕剩?,4],所以x∈[0,4],所以當(dāng)x=3時(shí),cos∠DPC的最小值為0,也就是當(dāng)λ=2,即AP的長(zhǎng)為2時(shí),∠DPC最大.看到這里,筆者認(rèn)為該解答基本上沒(méi)什么問(wèn)題.此時(shí),上課鈴響了,筆者請(qǐng)學(xué)生W到黑板詳細(xì)寫下上述解答,再面向全班同學(xué)講解了一遍.突然,平時(shí)愛(ài)發(fā)問(wèn)的女生H問(wèn):“我看不懂你怎么將cos∠DPC進(jìn)行轉(zhuǎn)化的,你是如何想到要如此做的呢,這么煩瑣?”筆者說(shuō):“對(duì)!請(qǐng)W具體介紹你是如何想到這樣做的.”學(xué)生W接著繼續(xù)在黑板上邊板書邊講解:“分母(λ2-8λ+17)(1+λ2)=λ4-8λ3-18λ+17=[(λ-2)2]2-6(λ-2)2+25.(*)”筆者追問(wèn):“你怎么想到將λ4-8λ3-18λ+17轉(zhuǎn)化成[(λ-2)2]2-6(λ-2)2+25的呢?這么復(fù)雜的式子!”W邊寫邊說(shuō):“[(λ-2)2]2=λ4-8λ3+24λ2-32λ+16,(**)又(λ-2)2=λ2-4λ+4.我對(duì)比λ4-8λ3+18λ2-8λ+17和(**),就容易想到-6(λ-2)2=-6λ2+24λ-24,(***)到此,(*)就可配湊得到了”.此時(shí),教室里響起了熱烈的掌聲.個(gè)別學(xué)生自發(fā)地說(shuō):“太厲害了!”筆者說(shuō):“很有道理.我自己也很難做得有你如此優(yōu)秀啊,佩服佩服!這么煩瑣、復(fù)雜的問(wèn)題都被你解決了,有何感受體會(huì)???”學(xué)生W說(shuō):“我自己之前沒(méi)有想過(guò)用老師介紹的這坐標(biāo)法去解.在上一節(jié)課老師提到了這個(gè)方法,確實(shí)入手很容易的.可是老師說(shuō)到了,往下很難轉(zhuǎn)化來(lái)求出最值.我就嘗試去做一做,難度真的很大,有挑戰(zhàn)性.不過(guò)我堅(jiān)信這方法一定能求解到解答的.還有,如果真的做不出來(lái),我就考慮求導(dǎo)的方法了,只是對(duì)cos∠DPC求導(dǎo)更加煩瑣了.在做的過(guò)程中,我也想過(guò)放棄,覺(jué)得很煩瑣的,但內(nèi)心又有點(diǎn)不甘.我按照老師以前教的方法和思路去做,不斷想辦法將分子化成常數(shù);只要做到如此,那就一定能求出結(jié)果的.通過(guò)這一解題過(guò)程,我內(nèi)心很高興的,感到很自豪,挑戰(zhàn)了一下自己,挺爽的,執(zhí)著很重要!”筆者接著說(shuō):“學(xué)生W一直都是我們班的數(shù)學(xué)成績(jī)很優(yōu)秀的同學(xué).大家很容易看到他對(duì)數(shù)學(xué)很執(zhí)著,不畏難,不輕易放棄,很值得大家學(xué)習(xí)!我們?cè)儆谜坡暩兄x他.”至此,這習(xí)題的講解結(jié)束了,共耗掉了至少25多分鐘.
(二)案例分析
1.說(shuō)數(shù)學(xué)是一種創(chuàng)造交流性課程資源的教學(xué)方式
“交流”就是“互相溝通”[6].說(shuō)數(shù)學(xué)是學(xué)生之間、教師與學(xué)生之間進(jìn)行知識(shí)與技能,過(guò)程與方法,情感、態(tài)度與價(jià)值觀等交流的重要渠道.從知識(shí)的表征角度看,“數(shù)學(xué)知識(shí)可分為陳述性知識(shí)、程序性知識(shí)和過(guò)程性知識(shí)等三類.陳述性知識(shí)是關(guān)于事實(shí)的知識(shí),是人所知道的有關(guān)事物狀況的知識(shí).程序性知識(shí)是關(guān)于人怎樣做事的知識(shí),即由完成一件事所規(guī)定的程序、步驟及策略等組成的知識(shí)”,“過(guò)程性知識(shí)是伴隨數(shù)學(xué)活動(dòng)過(guò)程的體驗(yàn)性知識(shí).它是一種內(nèi)隱的、動(dòng)態(tài)的知識(shí);沒(méi)有明確地呈現(xiàn)在教學(xué)材料中,而是隱性地依附于學(xué)習(xí)材料,在學(xué)習(xí)的過(guò)程中潛在性地融會(huì)貫通;始終伴隨著知識(shí)的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程,學(xué)習(xí)者只能在學(xué)習(xí)的過(guò)程中去體驗(yàn),體現(xiàn)出過(guò)程性知識(shí)的動(dòng)態(tài)性”[7].
通常,數(shù)學(xué)教師非常重視課本、練習(xí)冊(cè)、習(xí)題卷和作業(yè)本等教學(xué)資源的選取和使用.課本是數(shù)學(xué)教學(xué)的重要資源和工具.批改作業(yè)(含練習(xí)冊(cè)、習(xí)題卷和作業(yè)本)是師生之間進(jìn)行知識(shí)性交流的重要方式.傳統(tǒng)的作業(yè)較多呈現(xiàn)的是學(xué)生的陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)情況,較少反映學(xué)生的過(guò)程性知識(shí)情況,也就是讓老師知道學(xué)生的解答是否正確,但無(wú)法得知“對(duì)”與“錯(cuò)”的背后的“艱苦付出”和體會(huì).許多老師在課堂上通過(guò)提問(wèn)與學(xué)生交流,較多關(guān)注學(xué)生所回答的具體知識(shí)(結(jié)果)或者解題過(guò)程是否準(zhǔn)確,而較少關(guān)注這些“結(jié)果”是如何得來(lái)的,也就是,教師開(kāi)發(fā)交流性資源的意識(shí)不足.
上述案例,筆者介紹完方法1之后,故意設(shè)計(jì)了一個(gè)環(huán)節(jié):提出另外的解題方法(努力方向),但是沒(méi)有給出具體解答過(guò)程;考慮到這個(gè)班的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較好,讓學(xué)生課后去嘗試求解出答案.想不到學(xué)生W“抓住不放”,在課堂上認(rèn)真地完成了后續(xù)解答,筆者積極鼓勵(lì)他在講臺(tái)上呈現(xiàn)自己的解題過(guò)程,鼓勵(lì)其他學(xué)生發(fā)問(wèn),使得數(shù)學(xué)課堂充滿了數(shù)學(xué)交流:既有師生之間的交流,也有學(xué)生與學(xué)生之間的交流.在回答其他學(xué)生的發(fā)問(wèn)過(guò)程中,W非常具體地說(shuō)出了自己的思維歷程(“說(shuō)過(guò)程”).在同學(xué)和老師的追問(wèn)下,W說(shuō)出了自己的解答過(guò)程中的每一步是如何得來(lái)的(“說(shuō)過(guò)程”).因此,學(xué)生們從W的板書學(xué)習(xí)到了“陳述性知識(shí)”,從他的“說(shuō)”學(xué)習(xí)到了“程序性知識(shí)”.在筆者的啟發(fā)引導(dǎo)下,W說(shuō)出了自己克服困難,不懈努力去轉(zhuǎn)化cos∠DPC的表達(dá)式,最終成功求解的感想和體會(huì)(“說(shuō)體會(huì)”),亦即W“說(shuō)”出了“過(guò)程性知識(shí)”.從而,W的“寫”與“說(shuō)”相結(jié)合,邊“寫”邊“說(shuō)”,在“寫”的基礎(chǔ)上再用“說(shuō)”來(lái)補(bǔ)充與提升,促進(jìn)了他與老師、其他學(xué)生之間的交流.客觀地說(shuō),如果上述方法2的解答,如果沒(méi)有W的“說(shuō)”,確實(shí)不易理解,也正是W的“說(shuō)”表明他對(duì)這問(wèn)題及其解答的認(rèn)識(shí)十分深刻.可見(jiàn),“說(shuō)數(shù)學(xué)”創(chuàng)造了數(shù)學(xué)課堂的交流性課程資源,不僅交流了知識(shí)(陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)),還交流了感想和體會(huì)(過(guò)程性知識(shí)).
2.說(shuō)數(shù)學(xué)有助于拓展反思性課程資源
“拓展”是指“開(kāi)拓?cái)U(kuò)展”[6].反思是指思考過(guò)去的事情,從中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn).反思性課程資源是指能促進(jìn)師生進(jìn)行反思的課程資源,對(duì)學(xué)生而言,主要是對(duì)自身數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)情況的反思;對(duì)教師而言,主要是對(duì)數(shù)學(xué)教學(xué)情況的反思.反思性數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)就是學(xué)習(xí)者對(duì)自身數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)的過(guò)程,以及活動(dòng)過(guò)程中所涉及的有關(guān)材料、信息、思維、結(jié)果等學(xué)習(xí)特征的反向思考.教學(xué)需培養(yǎng)學(xué)生的反思意識(shí),讓學(xué)生形成反思習(xí)慣.傳統(tǒng)的反思性學(xué)習(xí)資源較多是課本、測(cè)試卷、作業(yè)等.這些資源較多反映“結(jié)果”,難以反映“過(guò)程”和“體驗(yàn)”.因此拓展反思性資源很有必要.
在上述案例中,學(xué)生Z寫下了方法2的前面部分解題過(guò)程,無(wú)法將①進(jìn)行化簡(jiǎn)求出最值,引發(fā)了他和其他學(xué)生的反思:一是這方法及其解答過(guò)程和方法1的區(qū)別在哪里;二是①式有錯(cuò)誤嗎,為什么求不出最值呢?學(xué)生W的解答引起了女生H的發(fā)問(wèn),促進(jìn)了學(xué)生W的深入反思.學(xué)生W的“說(shuō)過(guò)程”和“說(shuō)體會(huì)”必需他本人充分反思解題過(guò)程、結(jié)果以及體驗(yàn),否則無(wú)法說(shuō)出來(lái).“說(shuō)數(shù)學(xué)”促進(jìn)了學(xué)生從解題結(jié)果到過(guò)程(含思想方法),再到體驗(yàn)的反思.因此,“說(shuō)數(shù)學(xué)”有助于拓展反思性課程資源.
3.說(shuō)數(shù)學(xué)能開(kāi)發(fā)拓展性課程資源
“說(shuō)數(shù)學(xué)”是一種開(kāi)發(fā)拓展性課程資源的教學(xué)方式,主要是指以下兩個(gè)方面:
第一,“說(shuō)知識(shí)”可以是對(duì)課本知識(shí)(或課堂內(nèi)容)的延伸、拓展.上述案例中的方法2就是對(duì)課堂內(nèi)容的延伸和拓展,與筆者詳細(xì)講解的方法1完全不同.方法1從正切函數(shù)及其變換角度切入,構(gòu)造函數(shù),接著轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)再討論其最值;方法2先建立平面直角坐標(biāo)系,得到點(diǎn)的坐標(biāo),然后將線段的夾角轉(zhuǎn)化為向量的夾角來(lái)求解,計(jì)算量增大,恒等變形的技巧性增強(qiáng),而“坐標(biāo)法”是一種十分重要的幾何問(wèn)題求解方法.因此,通過(guò)“說(shuō)”方法2,就學(xué)生而言,無(wú)論是“說(shuō)者”還是“聽(tīng)者”都加深了對(duì)案例中的問(wèn)題本身及其解法的認(rèn)識(shí).
第二,“說(shuō)數(shù)學(xué)”開(kāi)發(fā)了課程評(píng)價(jià)資源.課程評(píng)價(jià)是教學(xué)的重要組成部分.教師要高度關(guān)注學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的情感、態(tài)度與價(jià)值觀,而學(xué)生的情感、態(tài)度與價(jià)值觀往往是隱性的,伴隨在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中.長(zhǎng)期以來(lái),教師如何更好地培養(yǎng)學(xué)生正確的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)情感、態(tài)度與價(jià)值觀,是一個(gè)很值得深入研究的課題.“說(shuō)數(shù)學(xué)”是實(shí)施數(shù)學(xué)教學(xué)評(píng)價(jià)的重要方式之一[9],能拓展評(píng)價(jià)內(nèi)容和方式.正如前面所述,學(xué)生W僅提供詳細(xì)的書面解題過(guò)程,其他學(xué)生甚至老師都未必能理解.如果沒(méi)有W的“說(shuō)”,僅看其書面解答結(jié)果,那么我們就無(wú)法知道其解題思維歷程和心理體驗(yàn).正是“說(shuō)知識(shí)”、“說(shuō)過(guò)程”和“說(shuō)體會(huì)”,讓W(xué)的情感、態(tài)度與價(jià)值觀盡量顯性化,讓教師有機(jī)會(huì)對(duì)其給予激勵(lì)性評(píng)價(jià).所以,“說(shuō)數(shù)學(xué)”開(kāi)發(fā)了拓展性課程評(píng)價(jià)資源.
“說(shuō)數(shù)學(xué)”[10]是一種老師引導(dǎo)、參與開(kāi)發(fā)校本數(shù)學(xué)課程資源的教學(xué)方式.筆者在長(zhǎng)期的“說(shuō)數(shù)學(xué)”實(shí)踐中收集了不少案例,也就積累了許多寶貴的教學(xué)資源.創(chuàng)設(shè)機(jī)會(huì)讓學(xué)生“說(shuō)數(shù)學(xué)”其最大意義和價(jià)值在于引導(dǎo)和促進(jìn)教師和學(xué)生真正從基于教科書的教與學(xué)轉(zhuǎn)向基于數(shù)學(xué)課程資源的教與學(xué).課程資源的開(kāi)發(fā)對(duì)教師提出了新的專業(yè)能力要求[11],譬如,我們應(yīng)該如何開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)課程資源更好服務(wù)于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng),就很值得深入探究.
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*本文為廣州市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題《基于認(rèn)知心理學(xué)視角的高中說(shuō)數(shù)學(xué)活動(dòng)案例探究》(課題批準(zhǔn)號(hào)1201542650)和廣州市教學(xué)成果培育項(xiàng)目《基于課程資源視角的數(shù)學(xué)日記探究》(M2015A077)的階段性研究成果.