優(yōu)化學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方式,是新課程改革的重要目標(biāo)和內(nèi)容。學(xué)生學(xué)習(xí)方式是否得到了轉(zhuǎn)變與優(yōu)化,是衡量新課程改革是否成功的重要標(biāo)志。在知識更新頻繁且日益加快的今天,學(xué)校教育更要教給學(xué)生獲取知識的方法,優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)方式勢在必行。相關(guān)研究表明,教師指導(dǎo)在影響學(xué)生學(xué)習(xí)方式中占有重要比重。[1]筆者在多年的教學(xué)實踐中,一以貫之地將“優(yōu)化學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方式”作為數(shù)學(xué)教育教學(xué)工作的重心和落腳點,“數(shù)學(xué)閱讀指導(dǎo)”即是筆者優(yōu)化學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方式的一種嘗試。
談及數(shù)學(xué)閱讀,我們須樹立廣義的閱讀觀。廣義的閱讀,是指把閱讀作為學(xué)習(xí)其他內(nèi)容、為生活做準(zhǔn)備以及參與公共活動的工具。國際知名的PISA測試將閱讀素養(yǎng)的測評作為其重要組成部分,它將閱讀測試涉及的情境分為個人的、公共的、教育的、職業(yè)的四種[2],其中教育的情境指為了學(xué)習(xí)新知識而閱讀,是為了獲取信息來完成某項學(xué)習(xí)任務(wù)而開展的閱讀。閱讀數(shù)學(xué)文本所用的方法與文科閱讀有共性之處,但由于學(xué)科特征,這就使得我們必須以“數(shù)學(xué)的方式”來閱讀數(shù)學(xué)文本。因此,數(shù)學(xué)閱讀的過程應(yīng)是在教師指導(dǎo)下,學(xué)生按照一定方式、方法,對數(shù)學(xué)文本進行閱讀、學(xué)習(xí)、思考與質(zhì)疑的過程。在數(shù)學(xué)閱讀和文本信息獲取的過程中,不僅能有效提高學(xué)生的學(xué)業(yè)成績、豐富學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方式,更重要的是學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)自主性得到了極大的提升??晒╅喿x的數(shù)學(xué)文本有很多:數(shù)學(xué)教材、習(xí)題、論文、科普讀物、人物傳記等等。數(shù)學(xué)教材是實現(xiàn)國家課程目標(biāo)、實施數(shù)學(xué)教學(xué)的重要資源,筆者在多年的教學(xué)實踐中就“如何指導(dǎo)學(xué)生進行數(shù)學(xué)教材的閱讀”進行了不斷的實踐與反思,現(xiàn)將其整理成文,敬請指正。
無論是哪個版本的教材,教科書在每章的起始都有一段話,還有與內(nèi)容配套的圖片,有的教材還有與之相應(yīng)的名人名言和詩詞。這些內(nèi)容與一般教學(xué)內(nèi)容不同,不是以單獨課題出現(xiàn),而是放在一章之前,成為一章的起始內(nèi)容。以蘇教版高中數(shù)學(xué)教科書必修5第三章“不等式”的章節(jié)起始內(nèi)容為例。
教材首先給出了一張圖片,圖片呈現(xiàn)的是一次帆船比賽:大賽組委會根據(jù)船隊所用的時間長短來決定比賽的名次。
【閱讀指導(dǎo)】請學(xué)生思考:這幅圖片和本章要研究的主題“不等式”有怎樣的關(guān)系?——這幅圖片中隱藏著本章要研究的重要模型——不等關(guān)系(不等式)。我們生活在大千世界里,無論是現(xiàn)實世界還是日常生活中都有大量的不等關(guān)系(不等式),圖片展現(xiàn)的就是一個在我們身邊再平常不過的例子:比賽排名。
緊接在圖片之后,是國際微分幾何大師陳省身先生的一句名言:“我們欣賞數(shù)學(xué),我們需要數(shù)學(xué)?!?/p>
【閱讀指導(dǎo)】請學(xué)生思考:這句名人名言與本章要研究的主題“不等式”有著怎樣的關(guān)系?——再一次揭示我們本章要研究的是能刻畫現(xiàn)實世界和日常生活的一個重要模型。
在第一節(jié)“不等關(guān)系”開始之前,教材還呈現(xiàn)了這樣幾段文字:
“在現(xiàn)實世界和日常生活中,存在著大量的不等關(guān)系,不等式是刻畫不等關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。
我們已利用不等式的基本性質(zhì)求得一元一次不等式ax+b>0的解集,同時,研究了一元一次不等式ax+b>0與一次函數(shù)y=ax+b及一元一次方程ax+b=0三者之間的關(guān)系。
當(dāng)我們面臨新的不等式時,例如,一元二次不等式ax2+bx+c>0、二元一次不等式ax+by+c>0等,我們自然會想到,曾經(jīng)用過的數(shù)學(xué)思想方法還能繼續(xù)運用嗎?”
【閱讀指導(dǎo)】請學(xué)生思考:從這段章頭語中我們有哪些啟發(fā)和收獲?在教材上寫下你的收獲和啟發(fā)。
——從研究內(nèi)容來看,本章要研究的是不等式,會涉及解一元二次不等式等問題;從研究方法來看,章頭語暗示我們可應(yīng)用函數(shù)與方程、類比等數(shù)學(xué)思想方法對一元二次不等式及其他相關(guān)問題加以研究。章頭語是本章研究內(nèi)容與研究方法的有機融合。
自然,有老師會對學(xué)生是否能夠達到這一閱讀層次提出質(zhì)疑,筆者認(rèn)為,也許學(xué)生一開始理解得不會那么到位,但有思考就有收獲,當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)完整個章節(jié)后,對章節(jié)起始內(nèi)容會逐步形成更為深刻的理解,這些思考的方式和經(jīng)驗也勢必會對其他章節(jié)起始內(nèi)容的閱讀帶來啟發(fā)。
數(shù)學(xué)概念和定義是數(shù)學(xué)的重要組成部分。在指導(dǎo)學(xué)生閱讀數(shù)學(xué)概念和定義(含約定式定義)時,不僅要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會從概念和定義中抓住關(guān)鍵詞,還要引導(dǎo)學(xué)生對概念和定義產(chǎn)生的必要性和合理性進行有益的思考和質(zhì)疑。
以“等差數(shù)列”這一核心概念的定義為例:“從第二項起,每一項與前一項的差都等于同一個常數(shù)的數(shù)列稱為等差數(shù)列,這個常數(shù)稱為該等差數(shù)列的公差,用d表示?!?/p>
【閱讀指導(dǎo)】請學(xué)生思考以下問題。
問題1:等差數(shù)列的定義中,有哪些關(guān)鍵詞?
問題2:減法是常見的四則運算之一,類比等差數(shù)列的定義,你還能提出新的概念和定義嗎?
問題3:等差數(shù)列除了這種定義方式之外,你認(rèn)為還有別的定義方式嗎?如有,請寫出你的成果,并與之進行比較,哪一個更為合理。
——也可定義為前一項減去后一項,但定義的敘述方式顯得啰唆。若該數(shù)列是無限數(shù)列,每一項與后一項的差都等于同一個常數(shù)的數(shù)列稱為等差數(shù)列;若該數(shù)列是有限數(shù)列,則從首項至最后第二項,每一項與后一項的差都等于同一個常數(shù)的數(shù)列稱為等差數(shù)列。雖然也合理,但確實沒有教材來得那么簡潔。
再以閱讀教材“集合子集”的一個重要性質(zhì)為例:“我們約定,空集是任何集合的子集。”
【閱讀指導(dǎo)】請學(xué)生思考以下問題。
問題1:為什么要有這樣的約定?(探討其必要性)
——從子集定義可知,子集定義中所涉及的集合不包括空集。為了完善子集定義,約定空集是任何集合的子集是必要的。
問題2:為什么可以有這樣的約定?(探討其合理性)
——由子集的定義可知,顯然有任何一個集合是它本身的子集,但是上述這個結(jié)論中的“任何一個集合”,也是不包括空集的,只有規(guī)定了“空集是任何集合的子集”,才真正使每一個集合(包括空集)都成立。
在指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材概念和定義時,可給學(xué)生提供一些思考的角度和方式。譬如上述兩個案例中提到的,“這個定義中,有哪些關(guān)鍵詞需要注意?”“類比這個概念和定義,你還能提出新的概念和定義嗎?”“除了教材所給的定義方式之外,還有別的定義方式嗎?試比較你的定義和教材定義的優(yōu)劣?!薄盀槭裁匆鞒鲞@樣的約定?”“為什么可以作出這樣的約定?”等等問題。通過提供一些可操作的方法,幫助學(xué)生不斷地積累閱讀、學(xué)習(xí)、質(zhì)疑概念和定義的經(jīng)驗。
數(shù)學(xué)定理和公式是中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容。在指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中的定理和公式時,可從以下幾個方面進行閱讀指導(dǎo):第一,定理和公式使用的條件是什么?結(jié)論是什么?第二,定理和公式有哪些等價變形?第三,定理和公式的證明方法有哪些?每個證明方法各體現(xiàn)了怎樣的數(shù)學(xué)思想方法?第四,定理和公式有怎樣的應(yīng)用?第五,該定理和公式與其他定理、公式之間有怎樣的聯(lián)系?第六,該定理和公式為何這樣命名?等等。以“基本不等式”這一公式的閱讀指導(dǎo)為例。
【閱讀指導(dǎo)】請學(xué)生思考以下問題。
問題1:該公式使用的條件是什么?結(jié)論是什么?
問題2:該公式可有哪些等價變形形式?
問題3:該公式有哪些證明方法?不同的證明方法各自體現(xiàn)了怎樣的數(shù)學(xué)思想方法?
(圖1)
證明4:如圖1,已知AB為圓O的直徑,D是圓O上異于A,B的任意一點,過D作DC⊥AB,垂足為 C,連接 DO,設(shè) AC=a,BC=b,則易得若C,O兩點重合,即a=b時,;若C,O兩點不重合,即a≠b時綜上,成立,當(dāng)且僅當(dāng)a=b時等號成立。
證法1和證法3采用的是直接法,證法2則采用了分析法,而證法4結(jié)合圖形,利用數(shù)形結(jié)合的方法給出了公式的幾何證明。
問題4:該公式有什么樣的應(yīng)用?
——可用來求兩個正數(shù)和或積的最值或范圍。
問題5:為什么該公式稱為基本不等式?基本在哪里?
——和與積是數(shù)學(xué)運算中最為簡單的兩種運算形式,該公式體現(xiàn)的恰恰是兩個正數(shù)的和與積的不等關(guān)系,因此稱為基本不等式。
教材例題與習(xí)題的選編是教材編寫過程中的重要一環(huán),蘇教版教材從2004年至今先后經(jīng)歷了4次大規(guī)模的修訂,其中例習(xí)題的修訂力度最大,可見教材編寫團隊對教材例習(xí)題選編的高度重視。筆者以為,教材例題不僅要用,而且要用好,通過對教材例題的研究和反思,可以學(xué)到不少研究問題的邏輯、思路和方法。因此,教師有必要對教材例習(xí)題的閱讀進行有效的指導(dǎo)。
對教材例題的閱讀指導(dǎo)必須凸顯其示范性,分析并明確每一個例題的設(shè)置意圖,可從“這個例題想告訴我們什么?”“你從例題的解答過程中有什么收獲?”“如何規(guī)范地進行這一類問題的作答?”等方面入手。以蘇教版必修1“函數(shù)的奇偶性”例題為例。
例6 判定下列函數(shù)是否為偶函數(shù)或奇函數(shù)。
(1)f(x)=x2-1;(2)f(x)=2x;(3)f(x)=2|x|;(4)f(x)=(x-1)2。
【閱讀指導(dǎo)】請學(xué)生思考以下問題。
問題1:這個例題設(shè)置的意圖是什么?
問題2:通過例題的解答,你有什么收獲?
——利用定義來證明一個函數(shù)是否具有奇偶性的一般步驟:首先研究函數(shù)的定義域,其次利用定義加以判斷。本題的前三個函數(shù)都是具有奇偶性的函數(shù),直接寫出f(x)與f(-x)的關(guān)系即可得證,而第四個函數(shù)是非奇非偶函數(shù),則需要舉反例說明。
問題3:如何規(guī)范地進行作答和書寫?
對教材習(xí)題的閱讀主要凸顯其拓展性和探究性,可從“本題的結(jié)論能否作進一步推廣?”“針對本題的條件與結(jié)論,能否提出其他相似的問題?”“能否就本題的條件和模型加以變化,變更為其他條件或模型?”等等。教材可以拓展和探究的問題有很多,以蘇教版必修4一道“直角走廊”問題為例說明:一鐵棒欲通過如圖2所示的直角走廊,回答下列問題。
(圖2)
(2)求 L(θ)的最小值(用計算器或計算機);
(3)解釋(2)中所求的L是能通過這個直角走廊的鐵棒長度的最大值。
【閱讀指導(dǎo)】請學(xué)生思考以下問題。
問題1:該問題如何解答?
問題2:該問題能否作進一步的拓展?
——該題是一道非常有趣的應(yīng)用題,形式新穎,又貼近生活實際,我們可以進一步提出新的問題:題目中展現(xiàn)的是一個不等寬的直角走廊,如果換成等寬直角走廊,情況有何變化?若將直角走廊換成120°的折線形走廊、圓角走廊,將木棒變成有厚度的平板小車(或木板),情況又是怎樣的呢?
教材可供閱讀的部分還有很多,限于篇幅,不再一一贅述。為了進行更為有效的數(shù)學(xué)教材的閱讀指導(dǎo),筆者以為可加強以下三個方面的研究。
第一,教師要加強對數(shù)學(xué)教材的研究。教師對教材的理解和把握能力,會直接影響學(xué)生閱讀數(shù)學(xué)教材的質(zhì)量和層次。因此,數(shù)學(xué)教師要加強學(xué)習(xí),特別是加強針對教材研究的學(xué)習(xí),可搜集數(shù)學(xué)教育類期刊中的相關(guān)論文、購買針對教材進行研究的數(shù)學(xué)教育專著進行學(xué)習(xí),可多參與各類教師教育培訓(xùn)和社會共同體活動等等。通過學(xué)習(xí),掌握教材概念和定義的內(nèi)涵與外延,深刻理解教材公式和定理的來龍去脈,明確教材章節(jié)起始內(nèi)容的豐富內(nèi)涵,把握教材例習(xí)題的編寫意圖及其示范、拓展、探究等價值,如此才能有的放矢,對學(xué)生進行教材的閱讀給予更多專業(yè)化的指導(dǎo)。
第二,教師要加強對學(xué)生學(xué)習(xí)的研究。教師在對學(xué)生進行閱讀指導(dǎo)時,要加強對學(xué)生學(xué)習(xí)的研究,要對不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生提出不同的要求,并拿出不同的指導(dǎo)方案;要對學(xué)生教材閱讀的進程加以監(jiān)控和測評,可考慮經(jīng)常舉辦閱讀教材能力的相關(guān)競賽,以激發(fā)學(xué)生參與教材閱讀的積極性和興趣,與此同時,考慮到學(xué)生進行教材閱讀主要利用假期或周末時間,有條件的學(xué)校和教師可建立教師專用輔導(dǎo)QQ群或微信群,及時輔導(dǎo)和追蹤學(xué)生的教材閱讀進展,解決學(xué)生在閱讀教材過程中產(chǎn)生的困惑和疑難。
第三,教師要將對教材閱讀的指導(dǎo)上升到“課”的高度加以研究。筆者只是借助自身的實踐體會和經(jīng)驗分享了自己平時指導(dǎo)學(xué)生閱讀數(shù)學(xué)教材的一些做法,卻未能上升到課的高度進行研究。既然對教材閱讀加以指導(dǎo)能在很大程度上豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)自主性,如若能將對教材閱讀的指導(dǎo)上升到課的高度進行研究,形成“數(shù)學(xué)教材閱讀指導(dǎo)課”,那么它的價值可以得到更大程度的體現(xiàn)和彰顯。因此,雖然筆者這幾年在指導(dǎo)學(xué)生閱讀數(shù)學(xué)教材上做出了一些有益的探索和實踐,但一門新的課程出現(xiàn),勢必還要考慮諸多因素,關(guān)于“數(shù)學(xué)教材閱讀指導(dǎo)課”的教學(xué)研究仍是一個系統(tǒng)工程,還有很多問題值得我們進行深入探討。