胡昌亮

(江蘇省鎮(zhèn)江心湖高級中學(xué) 212132)

“核心素養(yǎng)”是近幾年眾多教育專家學(xué)者熱議的主題，也是數(shù)學(xué)課程目標(biāo)的集中體現(xiàn).由于數(shù)學(xué)學(xué)科本身與現(xiàn)實世界的聯(lián)系是抽象的，所以作為六大核心素養(yǎng)首位的數(shù)學(xué)抽象素養(yǎng)的提出是必然的；其次，當(dāng)前教育的主要形式是學(xué)校教育，課堂又是學(xué)校教育的主陣地，所以有效的教學(xué)設(shè)計尤其是以培育高中生的抽象素養(yǎng)為目的的課堂教學(xué)設(shè)計是有意義的.

縱觀現(xiàn)狀，我國專家學(xué)者如史寧中教授等對“核心素養(yǎng)”的研究已經(jīng)非常深刻，但如何針對高中生的數(shù)學(xué)抽象素養(yǎng)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計的研究卻不多見.

數(shù)學(xué)研究的對象是現(xiàn)實世界抽象的產(chǎn)物，理性思維的形成需要數(shù)學(xué)抽象的奠基.作為一種思維過程和能力，數(shù)學(xué)抽象可讓高中生養(yǎng)成思考問題的一般性習(xí)慣，把握數(shù)學(xué)本質(zhì)，更可以滲透到其他相關(guān)學(xué)科中去，解決相關(guān)問題.抽象思維能力作為數(shù)學(xué)思維能力的一種，在建構(gòu)數(shù)學(xué)知識的過程中起到主要的支撐作用.高中生一般生理年齡在十六歲至十九歲之間，他們已經(jīng)形成了較為成熟的邏輯思維和認(rèn)知水平，但并不代表他們就不需要繼續(xù)培養(yǎng)數(shù)學(xué)抽象素養(yǎng)，與其他素養(yǎng)不同的是數(shù)學(xué)抽象需借助數(shù)學(xué)知識作為載體，通過系統(tǒng)的訓(xùn)練才可以獲得.因此在課堂教學(xué)設(shè)計中引入數(shù)學(xué)抽象素養(yǎng)，對學(xué)生的能力結(jié)構(gòu)的塑造也非常有意義.

史寧中教授將數(shù)學(xué)抽象劃分為數(shù)量與數(shù)量關(guān)系的抽象，圖形與圖形關(guān)系的抽象，虛擬和現(xiàn)實的抽象.要拿下數(shù)學(xué)抽象問題，感性認(rèn)識和直觀體驗的結(jié)合是中學(xué)教學(xué)的第一要務(wù).

數(shù)與形是刻畫事物本質(zhì)的兩個重要方面，數(shù)無形不直觀，形無數(shù)不入微.“數(shù)”抽象難懂，“形”形象直觀.數(shù)形結(jié)合思想是數(shù)學(xué)中解決問題的重要思想方法，可使復(fù)雜問題簡單化，抽象問題具體化，最終達(dá)到優(yōu)化解題方法的目標(biāo).

教學(xué)片斷1：已知函數(shù)f(x)定義域為R,請你說出對f(x)=f(x+a)的理解，其中a為非零常數(shù).

設(shè)計目的：這是函數(shù)中眾多抽象代數(shù)式的一種，蘊含著某些性質(zhì)的抽象代數(shù)式往往會讓學(xué)生摸不著頭腦，無從下手.筆者認(rèn)為，可借助圖形化手段思考代數(shù)式，培養(yǎng)數(shù)形結(jié)合思想，將抽象問題結(jié)合具體圖形去理解，提高抽象素養(yǎng).

上述解決過程不僅是數(shù)形思想的滲透，還是高中化歸思想的一種普及.學(xué)生在此次學(xué)習(xí)之后，在遇到類似抽象代數(shù)式時，便可利用函數(shù)圖象輔助教學(xué)，結(jié)合現(xiàn)實中一些具體的感知，進(jìn)而加深對抽象代數(shù)式的理解.教師也可以相應(yīng)給出變式訓(xùn)練，如f(a+x)=f(b-x)揭示了什么數(shù)學(xué)本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，加強對所有此類問題的理解，提高學(xué)生抽象素養(yǎng)水平.

反之，幾何圖形雖然直觀形象，但要反映數(shù)學(xué)的本質(zhì)，還需要借助數(shù)的運算；以數(shù)論形，可以讓學(xué)生理解幾何圖形背后的數(shù)學(xué)本質(zhì).縱觀高中數(shù)學(xué)，空間向量便是此類問題的典型代表，利用空間直角坐標(biāo)系，將空間中線面位置關(guān)系與代數(shù)運算建立聯(lián)系，進(jìn)而將幾何問題代數(shù)化.

教學(xué)片斷2：在四棱錐P-ABCD中，AB∥CD，且∠BAP=∠CDP=90°.

(1)證明：平面PAB⊥平面PAD；

(2)若PA=PD=AB=DC，∠APD=90°，求二面角A-PB-C的余弦值.

設(shè)計意圖：形數(shù)不分家，圖形的直觀性優(yōu)點有時候也難以揭示背后的規(guī)律，這時候就需要將圖形數(shù)量化，利用向量，函數(shù)，方程等代數(shù)手段“以數(shù)解形”.

分析與解答第2問中的二面角求解，如果借助于幾何手段去尋找并且求解出來，會有一定的難度，對學(xué)生的空間思維能力要求過高，于是利用面面垂直性質(zhì)定理借助于第一問，可建立空間直角坐標(biāo)系，如圖所示，用定量的方法解決幾何問題.

簡解建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系F-xyz.

設(shè)n=(x,y,z)是平面PCB的法向量，則

設(shè)m=(x,y,z)是平面PAB的法向量，則同理可得m=(1,0,1).后面轉(zhuǎn)化為求兩個法向量的余弦，這里省略.

數(shù)學(xué)中這樣的例子還有很多，借助于直觀和感官的思維，可以感受數(shù)量與數(shù)量關(guān)系，圖形與圖形關(guān)系的抽象.在高中課堂教學(xué)中，我們要善于在教學(xué)設(shè)計中合理并且善于利用數(shù)學(xué)抽象，提高課堂教學(xué)這個主陣地的效率和價值.