王偉 付蘭景 張靈芝 郭蘇旋
摘 要:在新一輪高中課程改革中,課程改革小組頒布了《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年)》(以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)(2017版))》)。新版課程標(biāo)準(zhǔn)的高中數(shù)學(xué)教材中內(nèi)容大部分章節(jié)都有了變化,“立體幾何”部分就是其中之一。2004年人教A版《數(shù)學(xué)必修二(實驗)》(以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》)教材中的第一章《空間幾何體》和第二章《點、直線、平面之間的位置關(guān)系》的內(nèi)容,在修訂后的《數(shù)學(xué)必修第二冊(2019年)》課本中融合為第八章《立體幾何初步》。究其原因主要是該部分對學(xué)生的數(shù)學(xué)邏輯能力、推理論證能力、語言組織能力、幾何想象能力都是一個極佳的思維鍛煉過程,而新教材通過對整體知識的整合和部分內(nèi)容的刪減,使得該部分知識的整體性和邏輯關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)。作為教師,比較研究兩本教材的差異,并思考如何利用新教材更好地進(jìn)行教學(xué)實踐就顯得非常重要。本文就以“立體幾何”為例對數(shù)學(xué)人教版A版新舊教材進(jìn)行比較研究,并給出教學(xué)思考。
關(guān)鍵詞:高中數(shù)學(xué);新舊教材;比較研究;教學(xué)思考
一、新舊教材交替的意義
隨著知識經(jīng)濟(jì)時代的到來,我國越來越重視基礎(chǔ)教育的培養(yǎng)。數(shù)學(xué)課程的改革應(yīng)在體現(xiàn)數(shù)學(xué)本質(zhì)的基礎(chǔ)上,遵循學(xué)生心理發(fā)展的特征,注重與學(xué)生已有的知識和經(jīng)驗相聯(lián)系,使學(xué)生在建立數(shù)學(xué)模型和解決問題的過程中體會數(shù)學(xué)的魅力與價值,提高數(shù)學(xué)邏輯思維能力、應(yīng)用能力和實踐能力。在這場數(shù)學(xué)教育改革新舊教材更替中,“立體幾何”是變化較大的內(nèi)容之一[1]。想要更好地研究“立體幾何”的教學(xué),首先要做到了解和掌握新舊教材立體幾何部分發(fā)生了哪些變化,其次分析其變化背后的原因,最后再去調(diào)整教學(xué)方法和教學(xué)重心。
二、新舊教材的對比分析
(一)課程基本理念的對比
1.在《標(biāo)準(zhǔn)(2017版))》的課程基本理念中,明確提出“四基四能”,即掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識和基本技能;獲得基本思想和基本活動經(jīng)驗;強(qiáng)調(diào)發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)思考能力;自主解決問題的能力。并著重強(qiáng)調(diào)提高學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng),注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、探究能力、創(chuàng)新精神、反思意識和終身學(xué)習(xí)能力,注重提高學(xué)生的科學(xué)文化知識、道德素養(yǎng)、心理素質(zhì)和審美情趣,追求能力的提升與思維的升華。
2.《標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》的課程基本理念注重廣泛適應(yīng)性,要求教材面向全體學(xué)生,強(qiáng)調(diào)教材內(nèi)容的基礎(chǔ)性、多樣性和選擇性,讓更多的學(xué)生都能夠適應(yīng)教材的內(nèi)容,滿足了個性化發(fā)展的要求,把“以學(xué)生發(fā)展為本”的理念展現(xiàn)得淋漓盡致。強(qiáng)調(diào)要讓學(xué)生經(jīng)歷數(shù)學(xué)的思考和探究,從而理解知識的發(fā)展過程和本質(zhì)。如果學(xué)生未體驗過知識總結(jié)的過程,不知道怎樣將知識應(yīng)用于各種實際問題中,就會導(dǎo)致學(xué)生“知其然而不知其所以然”的結(jié)果。所以學(xué)生不僅要理解和掌握數(shù)學(xué)知識,還要能夠靈活地運(yùn)用數(shù)學(xué)知識,了解知識的產(chǎn)生背景和推理過程,培養(yǎng)數(shù)學(xué)的思維方式,從而真正地理解數(shù)學(xué)本質(zhì)。
3.在評價體系方面,《標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》強(qiáng)調(diào)采用多元化的評價體系,不僅要多樣化地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和結(jié)果,還要對相應(yīng)階段學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展水平進(jìn)行評價,多方面、多角度去考量學(xué)生的變化。
(二)編寫結(jié)構(gòu)的比較
數(shù)學(xué)教材結(jié)構(gòu)的制約因素主要有四點:數(shù)學(xué)的知識結(jié)構(gòu);學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu);教學(xué)法結(jié)構(gòu);人類的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。教材的編寫需要同時遵循這四個結(jié)構(gòu),缺一不可。在新一輪的課程改革中,“立體幾何”這部分的知識內(nèi)容和編寫結(jié)構(gòu)也隨著課程標(biāo)準(zhǔn)的變化發(fā)生了調(diào)整。
1.相較于《標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》,《標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》不再要求學(xué)生掌握空間幾何體三視圖的畫法。因此,新教材在章節(jié)設(shè)置上刪除了舊教材中“中心投影與平行投影”“空間幾何體的三視圖”這兩節(jié)內(nèi)容[2]。
2.在“簡單幾何體的表面積與體積”部分,舊教材分為兩節(jié):“柱體、錐體、臺體的表面積與體積”“球的體積和表面積”;新教材分為“棱柱、棱錐、棱臺的表面積和體積”“圓柱、圓錐、圓臺、球的表面積和體積”這兩節(jié),其中“圓柱、圓錐、圓臺、球的表面積和體積”又分為“圓柱、圓錐、圓臺的表面積和體積” 和“球的表面積和體積”。新教材的小節(jié)設(shè)置將幾何體的面積和體積公式按照形狀進(jìn)行劃分,將具有相似特征的幾何體劃分到一個小節(jié)。在學(xué)習(xí)空間幾何體的表面積與體積時,先學(xué)習(xí)“圓柱、圓錐、圓臺”再學(xué)習(xí)“棱柱、棱錐、棱臺”,學(xué)生可以通過類比、結(jié)合舊知,猜想得到新的知識,這樣的排序不僅能幫助學(xué)生建立起知識之間的聯(lián)系,而且更有助于學(xué)生理解記憶新知識。新教材還將“球的表面積”公式放在了體積公式之前,由易到難,符合數(shù)學(xué)的知識結(jié)構(gòu)和教法結(jié)構(gòu),符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,讓學(xué)生的空間想象能力和幾何思維在循序漸進(jìn)的過程中得到培養(yǎng)。
3.在“空間點、直線、平面之間的位置關(guān)系”部分,舊教材知識的編排順序為:直線與直線位置關(guān)系的判定及性質(zhì);直線與平面的位置關(guān)系;平面與平面的位置關(guān)系;直線與平面位置關(guān)系的判定及性質(zhì);平面與平面位置關(guān)系的判定及性質(zhì)。新教材大體分為三部分:空間中點線面的位置關(guān)系;空間中直線、平面的平行;空間中直線、平面的垂直。相較于舊教材,新教材的小節(jié)設(shè)置更有規(guī)可循,比如:“直線與直線的平行”部分,新教材將其與“直線與平面平行”“平面與平面平行”放在一起,每種位置關(guān)系的判定和性質(zhì)在同一小節(jié)中呈現(xiàn),知識銜接緊密,順序安排更合理,利于學(xué)生形成完美的知識網(wǎng)絡(luò),便于理解和記憶。
(三)具體內(nèi)容的比較
1.新教材“立體幾何”中知識引入,調(diào)整了一部分舊教材知識引入的內(nèi)容。新教材通常在小節(jié)開始時直接拋出本節(jié)要探究的問題,然后通過舉例、引用舊知、觀察、證明等方式對概念定理進(jìn)行探究,最后得出概念或定理。新教材的處理方式,讓學(xué)生能夠明確思考的方向,帶著目的去探究問題,有效地提高了課堂效率。
2.《標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》新教材在知識深化的過程中運(yùn)用了較多的特色環(huán)節(jié)和例習(xí)題,講解了定理在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。在概念的深化上新教材做得較多,對概念的后續(xù)學(xué)習(xí)和理解大有益處。結(jié)合生活實例,將數(shù)學(xué)知識與現(xiàn)實生活緊密地聯(lián)系,不僅深化了學(xué)生對概念或定理的理解,還能夠引導(dǎo)學(xué)生體會數(shù)學(xué)的價值,培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用的意識。
3.人教A版數(shù)學(xué)教材中例題的處理方式可以分為以下4類:“問題+解答”“問題+分析+解答”“問題+解答+總結(jié)”“問題+分析+解答+總結(jié)”在例題處理方式的統(tǒng)計過程中,明確指出題號的按1題計算,對一題多問而未明確指出題號的情況按 1 題計算。按照以上所述的統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)對新舊教材“立體幾何”部分立體的處理方式進(jìn)行統(tǒng)計,統(tǒng)計結(jié)果如表所示:
由表可以看出,舊教材例題在“問題+解答”和“問題+分析+解答”這兩種方式上的比例共占例題總數(shù)的 66.6%,新教材為 74.2%。但新舊教材各有差異,由此可見,新教材更注重對問題的具體分析,通過例題的分析環(huán)節(jié)設(shè)置,幫助學(xué)生理清解題脈絡(luò),舉一反三。
三、對“立體幾何”的教學(xué)建議
(一)貫徹新課程理念,循序漸進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理和空間想象能力
教師要認(rèn)真學(xué)習(xí)《標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》,深入理解其中的課程基本理念、課程目標(biāo),以及內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn),準(zhǔn)確地把握課程標(biāo)準(zhǔn)中課程目標(biāo)的總體要求與具體要求,在“立體幾何”的教學(xué)中,教師要在符合課程標(biāo)準(zhǔn)的要求和數(shù)學(xué)邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性的前提下,考慮學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和認(rèn)知結(jié)構(gòu),循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和空間觀念。
例如:空間想象能力的培養(yǎng)是數(shù)學(xué)教學(xué)核心內(nèi)容之一。隨著新課改的不斷推進(jìn),對學(xué)生的實踐能力及創(chuàng)新要求越來越高,要求教師注重學(xué)生空間想象能力及邏輯推理能力的培養(yǎng)。這就要求學(xué)生能夠根據(jù)實物想象出其立體圖形,以及根據(jù)其立體圖形能夠想象出實物的能力。還要求學(xué)生掌握立體圖形的三視圖及其展開的形狀,和從復(fù)雜的物體中分解出基本的圖形。在學(xué)習(xí)“立體幾何”的過程中,教師可以引導(dǎo)學(xué)生從基本圖形入手,熟練掌握基本圖形的性質(zhì),為以后接觸復(fù)雜的圖形打下良好的基礎(chǔ)。不僅如此,教師還應(yīng)該將圖形與生活聯(lián)系起來,將生活中學(xué)生常見的圖形引入到課堂中,這可以使得學(xué)生對“立體幾何”圖形更加容易想象??臻g想象能力不是一朝一夕可以養(yǎng)成的,教師應(yīng)該要求學(xué)生主動參與獲取對圖形的認(rèn)知,在不斷地累積經(jīng)驗中找到感覺,讓學(xué)生形成一定的基本圖形概念。
(二)滲透立體幾何研究方法,發(fā)展直觀想象素養(yǎng)
空間圖形問題轉(zhuǎn)化為平面圖形問題,是解決空間圖形問題的重要思想方法。簡單地說,就是要把相關(guān)的點、直線(線段)轉(zhuǎn)化到同一個平面上,而轉(zhuǎn)化的基本依據(jù)就是4個基本事實。在研究直線、平面的位置關(guān)系時,由簡單到復(fù)雜、由易到難是研究的一般思路??梢岳弥本€與直線的位置關(guān)系,研究直線與平面的位置關(guān)系,利用直線與平面的位置關(guān)系研究平面與平面的位置關(guān)系。反過來,由平面與平面的位置關(guān)系可進(jìn)一步理解直線與平面的位置關(guān)系,由直線與平面、平面與平面的位置關(guān)系又可進(jìn)一步確定直線與直線的位置關(guān)系。在對空間直線、平面的平行、垂直關(guān)系進(jìn)行研究時,要充分體現(xiàn)這一過程[3]。
在“立體幾何”的學(xué)習(xí)中蘊(yùn)含著許多的數(shù)學(xué)方法,其中思維轉(zhuǎn)換方法是非常重要的。學(xué)習(xí)“立體幾何”時,學(xué)生應(yīng)該擁有將立體圖形轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。對一部分空間圖形的體積等概念,教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生積極地去探索,發(fā)展學(xué)生的思維能力,教會學(xué)生能夠合理轉(zhuǎn)換的方法。不僅如此,教師還可以通過讓學(xué)生動手制作圖形的方式來提高學(xué)生對“立體幾何”圖形的感知,學(xué)生通過投身到圖形的制作當(dāng)中,可以準(zhǔn)確地感受到轉(zhuǎn)化這一思想方法。這樣的方法還可以使得學(xué)生在今后的圖形概念推理中有良好的基礎(chǔ)。此外,教師還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行直觀學(xué)習(xí),避免“立體幾何”的學(xué)習(xí)課堂上出現(xiàn)學(xué)生只能進(jìn)行觀看的誤區(qū),而是應(yīng)該采用實際的活動方式,使得學(xué)生的不同感官都能夠協(xié)調(diào)起來,通過這樣的方式來使學(xué)生更加清楚地理解到空間的概念。
(三)重視空間幾何體中“基本圖形”的運(yùn)用
與“立體幾何”有關(guān)的題目往往圖形線條多,而且處在不同平面內(nèi),導(dǎo)致學(xué)生難以發(fā)現(xiàn)要素之間的關(guān)系。實際上,空間圖形有一些簡單的“基本圖形”。教師要重視這些“基本圖形”的運(yùn)用,學(xué)生掌握了基礎(chǔ)圖形的組成元素的位置關(guān)系,再去解決其他問題,會更容易排除題目中的干擾信息,達(dá)到更好的解題效果?;緢D形不僅是研究其他圖形的基礎(chǔ),也能夠幫助學(xué)生解決很多生活中的實際問題。因此學(xué)生應(yīng)該積極地掌握基本圖形的相關(guān)性質(zhì),以及熟練的運(yùn)用,這對學(xué)生今后的發(fā)展有很大的幫助,也能使得學(xué)生更好地認(rèn)識世界。教師可以通過為學(xué)生提供有趣的問題情境,引導(dǎo)學(xué)生從日常生活中利用一些抽象的圖形,來發(fā)揮自己的想象力,轉(zhuǎn)換成基礎(chǔ)圖形,從而使得學(xué)生更深一步體會到數(shù)學(xué)與現(xiàn)實生活的聯(lián)系,給予了學(xué)生充分的實踐與探索空間。在學(xué)習(xí)“立體幾何”之前,教師還應(yīng)該引領(lǐng)學(xué)生及時復(fù)習(xí)有關(guān)平面幾何的知識內(nèi)容。平面幾何是學(xué)習(xí)幾何知識的基礎(chǔ),因為平面幾何所涵蓋的部分知識的特殊性,學(xué)生在練習(xí)這類證明題時,可能會覺得枯燥乏味,這要求教師注重自身的教學(xué)方法,以及學(xué)生在課堂中的學(xué)習(xí)效果,使得學(xué)生能夠在快樂中對這類知識掌握得明確。這樣一來,學(xué)生在學(xué)習(xí)“立體幾何”時,就會相對容易許多。
(四)運(yùn)用數(shù)學(xué)教具或多媒體教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué)
教師應(yīng)在課程改革的背景下主動更新數(shù)學(xué)教學(xué)觀念,合理地改進(jìn)數(shù)學(xué)教學(xué)方法。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,教師要掌握并運(yùn)用多媒體教學(xué)手段進(jìn)行教學(xué),從而提高教學(xué)的效率。教師應(yīng)改變“滿堂灌”的教學(xué)方法,將數(shù)學(xué)課堂“還給”學(xué)生,給學(xué)生更多自主探究和表達(dá)想法的機(jī)會,注重學(xué)生個體的發(fā)展,注重調(diào)動學(xué)生的主動性。在“立體幾何”的教學(xué)中,教師可以靈活地運(yùn)用多媒體、數(shù)學(xué)軟件等教學(xué)工具來提高教學(xué)的效率和質(zhì)量。
結(jié)束語
結(jié)合以上對新舊教材的對比分析,我們發(fā)現(xiàn)新教材更加注重對數(shù)學(xué)本質(zhì)的把握,注重學(xué)生的全面發(fā)展以及創(chuàng)新能力和實踐能力的提升。在教材編排順序上,各個知識點的銜接也更加緊密。所以,作為高中數(shù)學(xué)教師應(yīng)當(dāng)不斷轉(zhuǎn)變教學(xué)思路,更新教學(xué)方法,充分發(fā)揮新教材所具備的優(yōu)勢,最終實現(xiàn)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的全面提升
參考文獻(xiàn)
[1]向穎怡,葉明露.核心素養(yǎng)視角下的高中數(shù)學(xué)教材比較分析:以立體幾何初步為例[J].內(nèi)江師范學(xué)院學(xué)報,2021,36(8):25-31,52.
[2]洪夢.高中數(shù)學(xué)必修教科書習(xí)題比較研究[D].天津師范大學(xué),2021.
[3]張佳媛.高中數(shù)學(xué)人教A版新舊教材“立體幾何”部分的比較研究[D].哈爾濱師范大學(xué),2021.
作者簡介:王偉(1980— ),女,漢族,山東泰安人,山東省泰山中學(xué),中學(xué)一級,碩士。研究方向:應(yīng)用數(shù)學(xué)。
付蘭景(1991— ),女,漢族,山東新泰人,山東省泰山中學(xué),中學(xué)一級,學(xué)士。研究方向:應(yīng)用數(shù)學(xué)。
張靈芝(1986— ),女,漢族,山東泰安人,山東省泰山中學(xué),中學(xué)二級,碩士。研究方向:應(yīng)用數(shù)學(xué)。
郭蘇旋(1992— ),女,漢族,山東泰安人,山東省泰山中學(xué),中教二級,學(xué)士。研究方向:應(yīng)用數(shù)學(xué)。