[摘? 要] 概念教學(xué)是數(shù)學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ),是數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)落地的關(guān)鍵. 緊扣教育根本,明確概念教學(xué)本質(zhì),是建構(gòu)自然、高效概念課堂的關(guān)鍵. 文章以“數(shù)列的概念與簡單表示法”教學(xué)為例,具體從以下四個方面談一談概念教學(xué)的基本流程:創(chuàng)設(shè)情境,引入概念;逐層探討,完善概念;加強練習(xí),應(yīng)用概念;總結(jié)反思,鞏固概念.
[關(guān)鍵詞] 概念教學(xué);問題情境;反思
作者簡介:汪薇(1979—),本科學(xué)歷,中學(xué)一級教師,從事高中數(shù)學(xué)教學(xué)工作.
概念是數(shù)學(xué)知識的基本組成部分,是數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重中之重,其教學(xué)成效直接影響著學(xué)生對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識與技能的掌握程度. 但在實際教學(xué)中,有部分教師仍存在重解題輕概念的思想,還有部分教師忽視概念本質(zhì)與學(xué)生現(xiàn)實的情況,從而導(dǎo)致學(xué)生無法深刻理解概念的本質(zhì)與內(nèi)涵. 為了消減這些現(xiàn)象,教師可借助概念形成的情境,引導(dǎo)學(xué)生透過概念學(xué)習(xí)的表層,深入概念的內(nèi)在邏輯關(guān)系,實現(xiàn)概念教學(xué)促進學(xué)生有效發(fā)展的價值.
本文以“數(shù)列的概念與簡單表示法”一課教學(xué)為例,具體談一談如何建構(gòu)自然、高效的概念教學(xué)課堂. 數(shù)列概念既是函數(shù)概念的延續(xù),又是等差、等比數(shù)列的基礎(chǔ). 本章節(jié)所包含的小概念數(shù)量多,與函數(shù)有著密切的關(guān)系. 怎樣結(jié)合學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu),自然而然地順利過渡到新知的建構(gòu)中呢?帶著此問,筆者對數(shù)列概念的教學(xué)進行了精心設(shè)計與實踐,并獲得了一定成效.
創(chuàng)設(shè)情境,引入概念
師:用PPT展示以下4個情境.
情境1:影院的某小廳,座位呈扇形分布,縱向共10排,第一排的座位有10個,從第二排開始,后一排都比前一排多一個座位,即從第一排到第十排的座位數(shù)分別為10,11,12,13, 14,15,16,17,18,19.
情境2:從1984年到如今,我國共參加了10屆奧運會,獲得的金牌數(shù)量從開始到現(xiàn)在,依次為15,5,16,16,28, 32,51,38,26,38.
情境3:古語有云,“一尺之棰,日取其半,萬世不竭”. 若將起始長度理解為一個單位,那么每天所剩的長度依次為,,,….
情境4:著名的數(shù)學(xué)家畢達(dá)哥斯加常與朋友在沙灘上研究數(shù)學(xué),如用石子表示圖1所示形狀的數(shù),將此稱作三角形數(shù),這些數(shù)從小到大依次為1,3,6,10,….
要求學(xué)生說一說上述4個情境中的數(shù)據(jù),教師將這些數(shù)據(jù)寫在黑板上.
師:上述情境共用到了4組數(shù)據(jù),為了解它們對刻畫實際生活現(xiàn)象和規(guī)律的意義,現(xiàn)在我們一起來分析、探討各組數(shù)據(jù).
問題1:從以上數(shù)據(jù)來看,各情境所展示的數(shù)據(jù)在排列上具備怎樣的特征?
學(xué)生經(jīng)過初步自主探究,還不能順利回答這個問題,因此師生在共同交流、分析的過程中,需要教師在此處進行適當(dāng)引導(dǎo),如“以上4組數(shù)據(jù)中的順序能否隨意改變,如果改變數(shù)的位置,能否表達(dá)相同的意思?由此你們能看出些什么?”
學(xué)生一致認(rèn)為,這些數(shù)據(jù)都是按照一定順序排列的,所以不能隨意改變位置. 根據(jù)學(xué)生的結(jié)論,教師將數(shù)列的定義寫在黑板上,著重強調(diào)數(shù)列是按照一定順序排列的一組數(shù).
問題2:(1)數(shù)列1,3,5,7,9和數(shù)列9,7,5,3,1一樣嗎?
(2)可以將情境2中的數(shù)字“16”去掉嗎?為什么?
(3)說一說數(shù)列和集合有怎樣的聯(lián)系與區(qū)別.
隨著學(xué)生思考與交流,逐個突破了以上問題. 此時,教師又帶領(lǐng)學(xué)生從一列數(shù)、一定順序與互異性三方面分析數(shù)列與集合之間具有怎樣的聯(lián)系與區(qū)別,同時在黑板上將“一定順序”“一列數(shù)”等關(guān)鍵詞語畫上著重號.
設(shè)計意圖 數(shù)列的定義雖然看起來簡單,但其中涉及的“一定順序”和“一列數(shù)”等關(guān)鍵詞語,并不是通過幾個小小的情境就能抽象、概括出來的. 因此,情境的創(chuàng)設(shè)雖然重要,但教師的點撥具有四兩撥千斤的作用,通過以上幾個問題的思考,學(xué)生能充分感知數(shù)列對順序的特殊要求.
此過程中,通過幾個落于學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的問題設(shè)置,成功喚醒了學(xué)生的對比意識,使學(xué)生在自主研究與交流中充分感到數(shù)列與順序的必然聯(lián)系. 學(xué)生對數(shù)列概念的內(nèi)涵一旦有了深刻理解,當(dāng)遇到一列數(shù)之前冠上了“數(shù)列”二字的時候,立即會反應(yīng)過來:這是一組講究順序排列的數(shù),也就是不可隨意變化這些數(shù)的位置. 至此,數(shù)列概念就能自然、順利、成功地抽象出來.
逐層探討,完善概念
1. 要素分析
師:為了便于研究數(shù)列,我們將數(shù)列中所涉及的每一個數(shù)都定義了一個專業(yè)術(shù)語——“數(shù)列的項”,排在第一個的數(shù),我們稱它為該數(shù)列的第一項(a),排在第二個的數(shù),我們稱它為該數(shù)列的第二項(a),以此類推,排在第n個的數(shù),我們稱它為該數(shù)列的第n項(a). 由此,大家能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?
生1:數(shù)列具有一定的順序,一個數(shù)列中的每一項都有一個順序號與它對應(yīng).
師:非常好!根據(jù)這種對應(yīng)順序,我們可以將數(shù)列寫成a,a,a,…,a,簡寫為{an}.
問題3:從以上我們對數(shù)列的基本了解,大家能列舉一些與數(shù)列相關(guān)的生活實例嗎?
(學(xué)生列舉,教師板書)
2. 類型劃分
問題4:從大家列舉的實例與以上呈現(xiàn)的幾個數(shù)列來看,數(shù)列在生活中的實際應(yīng)用非常豐富,但也存在不同情形. 大家思考一下,我們可以怎么把它們進行分類?
學(xué)生沉默. 教師提示:想要分類,就要有一定的分類標(biāo)準(zhǔn). 學(xué)生很快就聯(lián)想到從項數(shù)與單調(diào)性這兩方面來分類.
生2:若從項數(shù)來分類,根據(jù)項數(shù)的多少,可以分成有窮數(shù)列和無窮數(shù)列. 如課堂開始展示的4組數(shù)列,前兩組屬于有窮數(shù)列,而后兩組數(shù)列的項數(shù)有無窮個,則為無窮數(shù)列.
師:那么從單調(diào)性來分類呢?
生3:從各項數(shù)的大小規(guī)律來觀察,第二組數(shù)列沒有規(guī)律,第三組數(shù)列呈逐漸減小的規(guī)律,而第一組和第四組數(shù)列呈逐漸增大的規(guī)律.
師:非常好!大家分析得都很透徹. 現(xiàn)在我們一起來填寫表1,將數(shù)列的分類標(biāo)準(zhǔn)再次梳理一遍.
設(shè)計意圖 將課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)的素材,利用在類型劃分環(huán)節(jié)中,起到前呼后應(yīng)的效果. 同時,借助學(xué)生熟悉的實例進行數(shù)列分類,不論是從心理上,還是從情感上學(xué)生都更容易接受. 而結(jié)合實例介紹要素,能讓學(xué)生產(chǎn)生更加形象、深刻的認(rèn)識,有助于學(xué)生內(nèi)化數(shù)列概念.
3. 表示方法
師:通過以上對數(shù)列要素的分析及分類標(biāo)準(zhǔn)的研究,我們對數(shù)列有了更深刻的認(rèn)識. 為了將數(shù)列的有序性展現(xiàn)出來,我們一起把課堂開始的4個情境中所有數(shù)列的項與序號,通過表格的形式,呈現(xiàn)出它們之間一一對應(yīng)的關(guān)系(見表2).
當(dāng)學(xué)生完成表格后,教師提出:對應(yīng)每個序號,都存在一個唯一的項與之呈對應(yīng)的關(guān)系,這里提及“對應(yīng)”二字,會讓大家聯(lián)想到我們之前碰到過的什么概念?
生4:函數(shù).
師:不錯!我們可以將數(shù)列理解為定義域是正整數(shù)集或其有限子集,自變量按照由小到大的順序依次取值而組成的一列函數(shù)值. (說這段話時,教師適時斷句或停頓,為學(xué)生保留充分的思考和理解的時間)
問題5:大家能否發(fā)現(xiàn)情境3中的數(shù)列,項與序號之間存在怎樣的函數(shù)關(guān)系?
生5:a=n.
師:用來刻畫數(shù)列的項a和序號n的對應(yīng)關(guān)系的等式被稱為數(shù)列{an}的通項公式,即a=f(n). 大家猜想一下,為什么被稱為通項公式呢?
生6:因為它可以用來刻畫每一項與序號之間的關(guān)系,只要知道了它,那么數(shù)列的所有項都可以知道,所以被稱為通項公式.
師:太棒了!你們能應(yīng)用通項公式來表達(dá)前兩個情境的數(shù)列的項與序號之間的關(guān)系嗎?
學(xué)生很快就寫出了第一個數(shù)列的通項公式,卻沒法寫出第二個數(shù)列的通項公式. 此時,教師順勢引出了數(shù)列的其他表示方法——列表法和圖象法.
師:列表法大家已接觸過,至于圖象法該怎樣表示呢?
在畫圖過程中,有些學(xué)生先描點再連線,此時教師給予點撥:畫圖中,我們所畫的每一筆都很重要,在我們連線后,序號n不僅能取正整數(shù),還能取什么數(shù)?
經(jīng)過教師提點,學(xué)生立馬恍然大悟:畫圖不可以連線. 此時教師將這個主要的圖象特點寫在黑板上(孤立點或離散點),并將情境2的數(shù)列圖象投影到電子白板上.
問題6:請大家嘗試用三種不同方法來表示情境1的數(shù)列.
學(xué)生類比函數(shù)的表達(dá)方式,用三種不同方法表示了情境1的數(shù)列,每一種表示方法都能明確項與序號的對應(yīng)關(guān)系. 為了強化學(xué)生對“對應(yīng)”的認(rèn)識,教師每說出一個序號,要求學(xué)生快速找出相對應(yīng)的項,通過這種練習(xí),學(xué)生對這部分知識不僅產(chǎn)生了濃厚的研究興趣,還形成了更加深刻的印象.
接下來,教師引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)列和函數(shù)作對照分析,幫助學(xué)生梳理知識脈絡(luò). 分析后,學(xué)生發(fā)現(xiàn)兩者的主要區(qū)別為:數(shù)列圖象是孤立點群,而函數(shù)圖象可以是離散點群,也可以是連續(xù)曲線.
設(shè)計意圖 研究函數(shù)與數(shù)列的關(guān)系,是從深層次理解數(shù)列概念的行為. 數(shù)列的順序表現(xiàn)在各項與各序號之間的對應(yīng)關(guān)系上,而兩數(shù)集的對應(yīng)也將數(shù)列與函數(shù)有機地聯(lián)系到了一起. 到底該怎樣表達(dá)這種對應(yīng)關(guān)系與特點呢?想要解決這個問題,數(shù)列表示的問題也就應(yīng)運而生. 此教學(xué)過程全程緊扣數(shù)列概念,每個教學(xué)步驟都是順勢而為,教學(xué)成效也是水到渠成.
加強練習(xí),應(yīng)用概念
練習(xí)1:已知情境3的數(shù)列通項公式是a=.
(1)求第六天的剩余量是多少;
(2)求位于數(shù)列的第幾項;
(3)是否存在的剩余量?為什么?
通項公式是呈現(xiàn)數(shù)列的一種方式,在已知通項公式的情況下,就知道了此數(shù)列的所有信息. 練習(xí)1將情境3的數(shù)列通項公式直接展示給學(xué)生,接下來解題就變得輕松了. 但是,在很多有關(guān)數(shù)列的問題中,數(shù)列通項公式并不會直接給出,而需要學(xué)生自主去求,這給解題帶來了難度.
練習(xí)2:已知情境4中數(shù)列的前4項.
(1)寫出該數(shù)列的第5項、第6項以及第100項.
(2)寫出該數(shù)列的通項公式.
此練習(xí)要求學(xué)生自主推導(dǎo)出該數(shù)列后面的項,并根據(jù)其規(guī)律總結(jié)出通項公式. 這對學(xué)生思維提出了一定條件,只有在深刻理解數(shù)列概念的基礎(chǔ)上才能順利完成練習(xí)2.
練習(xí)3:根據(jù)以下數(shù)列的前4項,寫出各個數(shù)列的通項公式.
(1)1,,,,…;
(2)-1,1,-1,1,…;
(3)1,-,,-,….
練習(xí)小結(jié) 經(jīng)由以上3個練習(xí),師生共同提煉、總結(jié)出了以下幾個要點:①一個數(shù)列的通項公式可能存在多種表達(dá)方式;②書寫數(shù)列通項公式的關(guān)鍵點,在于尋找盡可能多的共同之處,把差異和序號n聯(lián)系起來;③并非所有數(shù)列都存在通項公式.
設(shè)計說明 任何概念的學(xué)習(xí)都是為了更好地應(yīng)用在實際問題的解決中,教師以情境作為練習(xí)素材,既節(jié)約了學(xué)生審題的時間,又讓學(xué)生有了良好的情感體驗,為學(xué)生深刻理解、解決、反思問題贏得了更廣闊的空間. 這種從情境中來,又回歸到情境中去的教學(xué)方式,提升了數(shù)列概念教學(xué)的高效性.
總結(jié)反思,鞏固概念
師:請大家將本節(jié)課學(xué)習(xí)的知識用思維導(dǎo)圖的方式概括、總結(jié)出來,并通過對數(shù)列概念的研究,談一談研究一般概念的基本流程.
學(xué)生根據(jù)自身在本節(jié)課的體驗與收獲,畫出了豐富的思維導(dǎo)圖,并對研究一般概念的基本流程總結(jié)如下:①通過幾個具體事物的研究,抽象出其存在的共同特征;②給這些特征下明確的定義;③用相應(yīng)的數(shù)學(xué)符號與語言進行表達(dá);④分類認(rèn)識特殊對象,并掌握特殊關(guān)系;⑤通過類似對象的比較,找出它們的聯(lián)系與區(qū)別,深化對概念的理解;⑥從不同角度去表征,并靈活應(yīng)用.
設(shè)計意圖 曾子曰“吾日三省吾身”,總結(jié)、反思與提煉是每節(jié)課必不可少的環(huán)節(jié),它能幫助學(xué)生鞏固、梳理所學(xué)知識. 此環(huán)節(jié)通用研究方法的總結(jié),符合“授人以魚不如授人以漁”的教育理念,為后期更多、更復(fù)雜的概念研究奠定基礎(chǔ).
完成以上幾個教學(xué)環(huán)節(jié),并不意味著學(xué)生已經(jīng)完全掌握并了解了數(shù)列概念,需要將本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容納入學(xué)生的認(rèn)知體系中,才算完工. 因此,教師在總結(jié)環(huán)節(jié)中,應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生站到一個新的高度,從整體上來觀察數(shù)列概念,厘清相關(guān)知識脈絡(luò),達(dá)到深度理解與融會貫通的目的.
概念教學(xué)是一個循序漸進的過程,學(xué)生建構(gòu)新的認(rèn)知體系需要經(jīng)歷一個連續(xù)發(fā)展的過程. 因此,以上每個教學(xué)流程都有其獨特的作用,缺一不可,亦不可逾越,前一環(huán)節(jié)是后一環(huán)節(jié)的基礎(chǔ),后一環(huán)節(jié)是前一環(huán)節(jié)的鞏固與提升.