摘 要:傳統(tǒng)的初中數學課堂,教師以傳授知識為主,很少引導學生對數學問題做反復、多維度的探究,導致教學停留在淺表層面。深度學習是一種引領學生觸及知識本質的學習方法,它能夠強化學生的理解,促進其自主建構數學知識體系,進而深化對數學的認識。因此,教師應準確把握深度學習對于初中數學課程的價值,并運用適宜的策略在教學中實施,以全面提高初中數學教學的效率。
關鍵詞:淺表層面;數學能力;深度學習;探清知識本源
中圖分類號:G633.6 文獻標識碼:A 文章編號:1673-8918(2023)46-0054-06
數學具有邏輯嚴密、形式化突出、推導過程復雜等特征,在鍛煉、培養(yǎng)學生的思維上具有無可比擬的優(yōu)勢。但部分教師對此缺乏認識,熱衷于講授與“題海”訓練,造成數學教學活動形式化、機械化,學生只能被動地接受、模仿,卻鮮少對問題進行獨立思考,其往往難以正確理解數學的結構和邏輯,數學能力也得不到鍛煉與提高。深度學習要求通過“解構”的方式達成對知識的掌握,它強調學習中的批判理解與經驗積累,教師授課時引導學生對數學問題和重要知識點做深入探究,能夠讓學生在對知識的追根溯源中樹立起數學的思想,并調和數學抽象性導致的已有認知和未知之間的矛盾,進而促進學生將課堂所學更好地內化為個人的智慧和經驗。因此,深度學習成為解決數學教學淺層化問題的重要途徑。文章探討初中數學教學促進學生深度學習的策略,致力于將教學與學生的知識、技能、思維和能力的發(fā)展相結合,以期為他們整個初中階段的數學學習和發(fā)展奠定良好的基礎。
一、 深度學習的含義
常規(guī)學習中,學生主要集中在知識領域開展思維活動,它只是一種淺表層面的學習。深度學習是一種超越知識表層符號、形式和內容的學習方法,能夠將學生引入知識內在的價值領域,揭示出數學知識具備的現(xiàn)實意義,進而促進學生通過內容的遷移、整合來自主建構知識體系,所以深度學習對學生經驗的積累與能力的提高具有積極的促進作用。
學生的學習是建立在已有認知基礎之上的,具體體現(xiàn)為學生個體對學習問題、外部事物的理解和處理方法,對新知識、新事物的接納態(tài)度和接納速度等。所以數學教學不應局限在信息傳遞、技巧展示的狹隘范疇,還應向學生揭示知識表象下蘊含的現(xiàn)實、思想和精神價值,并從根本上提升學生的認知能力。在以深度學習為目的教學活動中,知識不再單純地作為信息而存在,它還充當起了認知與現(xiàn)實世界之間的“橋梁”,并幫助學生將書面內容與各種真實問題有效地鏈接起來。學生也能夠獲得更豐富的學習歷練,由此提高數學學習的成就感,其在反復認知、反思、積累等過程中,促成了自我的良性發(fā)展與健康成長。因此,深度學習教育觀的確立為初中數學教學的改革與創(chuàng)新提供了全新思路,教師應把握其價值,將教學由“知識本位”轉變?yōu)榇龠M學生思維的發(fā)展和能力的提高上來,以全面提高他們的數學能力。
二、 深度學習對于初中數學課程的意義
數學探究是一個環(huán)環(huán)相扣的邏輯過程,其中存在諸多推演步驟、論證環(huán)節(jié),會用到若干數學程序和知識,例如研究幾何圖形時作出的圖像、求解復雜方程時用到的公式等,通過程序和過程的演繹,就能促進學生用個性化的思維去理解和接受新知識。所以教師應把握數學學習的特點,引導學生深入問題的內核之中。
(一)拓寬學生的知識視野
數學是一門重要的基礎學科,學生小學階段就要學習數學課程。升入初中后,他們已具備一定的數學基礎,也能進行簡單的應用,而且隨著年齡的增長、心智的發(fā)展,學生越發(fā)表現(xiàn)出強烈的求知欲。但學生日常學習、生活都局限在一定范圍內,接觸到的數學知識十分有限,如果教師僅僅是向學生介紹教材中的內容,必然難以滿足他們的實際學習需求。該背景下,深度學習自然成為學生認識世界的一道窗口,通過對知識的來龍去脈進行探討,學生可以接觸到更多的數學內容,也能了解數學知識是如何解決生活中的實際問題的,進而更好地預見各種新的現(xiàn)象和過程。所以深度學習拓寬了學生的知識視野,起到了完善學生知識結構的重要作用。
(二)促進學生的思維發(fā)展
思維是人腦的一種重要機能,具有認識、反映、抽象、綜合等功能,并以智力活動為主要表現(xiàn)形式。就數學而言,它以各種抽象與具體的數量關系、空間形式、結構關系為研究對象,這些知識與理論是獨立于學生之外而存在的。學生在學習時深入其中,對數學知識進行審視、分析、探究,進而樹立起相應的意識,并在實踐中靈活運用,就能逐步形成邏輯嚴密、富有條理的思維品質,以及對待問題時的科學態(tài)度與理性精神,這正是現(xiàn)代社會對人才提出的基本要求。由上,數學深度學習是數學學科價值的體現(xiàn),它揭示出數學的真實意義,能夠培養(yǎng)學生的思維,幫助他們建立起與客觀世界的廣泛聯(lián)系。
(三)落實課程教育任務
初中數學課程表現(xiàn)出知識系統(tǒng)、專業(yè)性強的特點,教師結合課程特征,引導學生開展深度學習活動,正是落實數學教育任務的重要舉措:第一,初中數學的知識量顯著增加,難度上也體現(xiàn)出拔高,如一元二次方程的求解、三視圖的描繪等,要求學生具備更強的數感、空間意識與幾何直觀,這些能力都需要在深度學習中才能形成、發(fā)展;第二,在學習層次上,由對數學知識的識記、理解跨越到情境中的應用,習題更加貼近生產生活實踐,對學生的推理、判斷能力提出了更高要求,學生必須具備深層次的學習能力。因此,教師應精心設計教學,構筑起有效的教學模式,以改善學生對數學的認知,加深其對數學內涵和價值的理解,最終在學習、應用中不斷積累,形成穩(wěn)定的數學心理特征。
三、 深度學習在初中數學課程中的實施理念
(一)注重增進學生記憶和理解的效能
傳統(tǒng)教學以時間為線索,知識信息以分散、零碎的方式傳遞給學生,必然會加重學生理解、記憶的負擔。在以深度學習為目的的教學活動中,教師不應再追求“量”的積累,而應注重運用各種有效的教學手段促進學生開展認識、反思等思維活動。該目標之下,教師可以打破知識的原有組織結構,將其中關聯(lián)的內容進行整合與重構,從而將不同的知識點聯(lián)系起來,并賦予它們有意義的聯(lián)系,如此一來,便能強化學生的理解。而且在課后回顧時,學生也能避免空洞的回憶,轉而開展聯(lián)想式的記憶,記憶和理解的效果必然得到大幅度提高。綜上,深度學習視域下,教學能夠揭示數學知識內部諸因素之間的本質性聯(lián)系,學生也能夠更好地將課堂所學內化再轉化為自身的智慧和經驗。
(二)致力于改善學生的認知水平
認知是個體自覺判斷和提取信息,并進行加工、處理、產出的一種意識活動,它體現(xiàn)了個體與外部世界的一種相互作用。在數學學習中,學生的認知水平則客觀反映了他們階段性學習的結果。深度學習框架下,教師應提出各種與教學主題相關的問題,并引導學生對其做深入、多維度的分析,以提高學生的認知水平。首先,深入問題的內核之中有助于明確解決的途徑、思路,可以促進學生由當前的學習位置逐步向終點邁進,進而實現(xiàn)知識和技能的增長;其次,多維思考是一個復雜的過程,它將學生置于更加復雜的問題背景中,豐富的信息能夠促進學生自主思考,并讓他們的思維得到鍛煉,其認知水平自然不斷進階。由上,深度學習模式下的數學教學存在諸多環(huán)節(jié),學生的各項素質均能得到鍛煉,經階段性實施后,可以實現(xiàn)全面提高學生認知水平的目的。
(三)有意識增進學生的學習體驗
傳統(tǒng)的初中數學課堂,教師在教學的每一個環(huán)節(jié)都平均使力,教學信息的傳遞過于平鋪直敘,并不能帶給學生深刻的學習體驗。而數學深度學習即是根據數學的規(guī)律和特點,引導學生對數學理論與方法進行靈活應用、對問題處理做出前瞻性思考,它充分展示出數學的靈動與巧妙。所以教師將深度學習作為一種概括、激活或是推動教學發(fā)展的手段,并發(fā)揮其強化聯(lián)系、深化認識的功能,必然能為學生釋疑解惑。例如求解一些復雜函數問題時,教師引導學生根據已知條件做深入推導,并作出函數圖像,再通過數形結合的途徑來解決問題,既抓住了問題的主要矛盾,也能幫助學生明確解題思路。因此,數學深度學習的實施有助于教師緊扣關鍵環(huán)節(jié)并隨堂突破,使得體現(xiàn)數學本質的教學活動真正發(fā)生,學生也能強化知識縱橫之間的聯(lián)系,其數學能力自然能得到顯著提高。
(四)針對性培養(yǎng)學生自主學習的習慣
新課標提出:“培養(yǎng)學生良好的學習習慣,形成積極的學科情感?!苯處煈裱n標理念,發(fā)揮深度學習在導學上的功能,培養(yǎng)學生自主學習的習慣。首先,課堂教學時間往往十分有限,所以教師的教學、管理行為必然難以面面俱到,導致部分學生出現(xiàn)拖延等不良學習行為。深度學習模式下,教師可預留一些問題讓學生自主思考,就能將教學延伸至課后,能夠促發(fā)學生學習的自主性;其次,深度學習實施過程中,教師必然會對傳統(tǒng)教學做出改進,通過循循善誘、諄諄教誨等策略,激發(fā)學生的求知欲,這樣就能引導學生將個人的生活感受與情感體會融入其中,從而打破時間和空間的壁壘,讓學生的固有認知和學習內容充分作用,并生成新的知識信息。由上,數學學習不能一蹴而就,教師通過深度學習的方式培養(yǎng)學生的學習習慣,必然能帶給他們長久的學習收益。
四、 抓住關鍵環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生數學思維的策略
(一)打通新知與舊知的聯(lián)結
初中數學深度學習的實施不能依靠單純的習題訓練,而應突出學習中的引領、自主與協(xié)作。教師可從學生已有的認知出發(fā),打通數學新知與舊知之間的聯(lián)結,從而幫助學生梳理清楚知識內部的邏輯脈絡。比如用方程組求解實際問題時,題目條件通常較復雜,思維陷阱也較多,教師可先用小學知識對問題做出分析,再以此為橋梁,幫助學生建構起合理的方程組。
【例1】 甲、乙兩人分別從A、B兩地出發(fā),相向而行,3小時后他們第一次相遇,相遇后兩人每小時行走速度都提高了2千米,然后繼續(xù)前行分別到達B、A兩地,再按提速后的速度折返并再次相遇,他們由初次出發(fā)到再次相遇共計行走了5小時,請問:A、B兩地相距多少千米?
求解時學生通常會設:甲的速度為x,乙的速度為y,A、B之間的距離為z。即可列出以下方程:①3x+3y=z;②(5-3)(x+2)+(5-3)(y+2)=2z。該題的難點在于甲、乙兩人的速度均是未知,大多數學生會執(zhí)著于x與y的具體數值,最終感覺無從求解。為此,教師可先用小學代數運算的方法分析問題:把全程看成單位“1”,甲、乙初始行走3小時后相遇,那么每小時他們行走的距離是1/3個“1”,這也是他們的初始速度和。提速后甲、乙兩人的速度均提高了2千米/時,那么提速后的速度變?yōu)椋?/3個“1”+2+2)。所以全程的計算公式可表示為:(1/3個“1”+4)×(5-3)=2個“1”?;喛傻茫?/3個“1”+4)=1個“1”,全程的長度“1”=6千米。經上述分析后,學生即能明白,求解該問題的關鍵在于將甲、乙兩人的速度和看成一個整體,可設為未知量a,全程距離為z,列出新的方程組為:3a=z;(5-3)(a+2+2)=2z。即達成了用二元一次方程組求解實際問題的目的。
數學知識并非孤立的,新知總是由基礎知識生長、發(fā)展而來。教師應以教材為藍本,對關聯(lián)板塊進行整合,將新、舊知識“聯(lián)珠編網”,以提高教學的系統(tǒng)性。學生也能從傳統(tǒng)的由教材獲取信息轉變?yōu)榕c教材開展對話,其在學習上投入程度會得到提高,數學知識的生成也更加系統(tǒng)化、網狀化。這樣的教學有利于學生自主完善認知結構,實現(xiàn)了數學學習的全面深入。
(二)立足于特殊數學方法
數學方法即數學理論在應用上的規(guī)律和法則,典型方法的掌握有利于促進學生形成明確的學習策略。教師講解方法時,可發(fā)揮題組的變式功能,通過引導、啟發(fā)等形式,串聯(lián)起不同內容之間的邏輯聯(lián)系,幫助學生將記憶性學習轉變?yōu)槔斫庑詫W習,讓他們在領悟方法的過程中逐步進入深度學習的領域。
例如不等式,它研究的是數量之間的不等關系,小學教材中并未涉及相關內容,學生需要理解不等式的概念,并對現(xiàn)實世界中各種“不等”現(xiàn)象做重新認識,這樣的學習顯然存在一定難度。而等式及其運算是學生非常熟悉的,在之前的學習中也得到進一步應用。同時,等式與不等式之間存在著天然聯(lián)系,如果將二者進行同構,在此基礎上探討不等式的性質,必然能取得事半功倍的效果。
【例2】 校運會的長跑比賽中,李明距離終點400米,他以4米/秒的速度沖刺,劉洪落后李明50米,他需要保持什么沖刺速度,才能和李明同時到達終點?
該問題十分常規(guī),學生可設劉洪的速度為x,列出等式400÷4=(400+50)÷x,求解此方程即可得出答案。再對問題做一定變化,提問劉洪需要保持什么沖刺速度才能超越或是落后于李明到達終點?問題變換后學生只需將等式中的“=”替換成“>”或“<”,即能列出相應的不等式。上述教學中,教師從相等關系入手,再和學生探討不同時抵達的情況,不等式的概念便順理成章地導入了教學之中。
同理,在求解不等式問題時,也可立足于等式運算。
【例3】 5+(x-1)≥4x,求:(1)x的解集;(2)如果x=3不是不等式m+2(x-1)≥3x的一個解,那么m的取值范圍是什么?
分析可知,問題(2)作為問題(1)的變式,拓展了一元一次不等式的內容,初中學生求解起來存在一定困難。所以就應立足于x=3這一支點,將其代入不等式可得,x≤m-2。再在數軸上畫出圖形并觀察,如果x=3是不等式的一個解,則m≥5,反之則m<5。
因此,教學立足于特殊數學方法,能夠化練習為歷練,增進學生的學習體驗。學生也能在質疑問難、多維探索的過程中深度思考,并進一步厘清數學知識的內涵。這樣的數學課堂便真正成為學生思維發(fā)展的園地。
(三)將知識以可視化的方式呈現(xiàn)
數學知識是十分復雜、抽象的,這就為學生的學習增加了障礙。新課標提出:“教師應根據學生的年齡特征和認知規(guī)律,在課程內容呈現(xiàn)上體現(xiàn)選擇性和多樣性,適應學生的發(fā)展需求。”所以教師可將抽象的數學知識、數學邏輯以可視化的形式呈現(xiàn)出來,這樣不僅有利于降低數學學習的難度,還能讓學生在視覺上獲得直觀、形象的感受,如此一來,學生深入探究數學問題的熱情就能得到顯著提高。
【例4】 勞動節(jié)前夕,學校組織八年級的學生去公園開展義務勞動,一班學生接到的任務是清理公園內的塑料垃圾。一班共有45人,班主任根據公園的地理位置、面積大小將其分為甲、乙兩個區(qū)域。同時將學生分為A、B兩個小隊,A小隊25人清理甲區(qū)域,B小隊20人清理乙區(qū)域。勞動開始后,由于清理速度較慢,學校決定從二班抽出30人去支援一班,已知當前A小隊的人數是B小隊組人數的2倍,求二班支援兩個小隊的人數分別是多少。
分析可知,該問題的數量關系較復雜,需要學生提取文字中的關鍵信息,并用自己的語言對題目條件中的數量關系進行抽象、概括,無疑存在較大難度。為此,教師可以引導學生用表格整理解題思路,將復雜的數量關系可視化、條理化。
根據題目條件,可設調入A小隊的人數為x,那么調入B小隊的人數則為(30-x)人,所以當前兩小隊的人數分別為25+x與20+(30-x)。分析完畢后教師可以在多媒體上畫出表格(表1),引導學生將分析所得的四個代數式填入表格,厘清解題脈絡。由此即可根據數量關系列出方程:25+x=2[20+(30-x)],求解可得x=25,即知二班有25人支援A小隊,有5人支援B小隊。
綜上,深度學習的過程中應用知識可視化的策略,能夠顯著增加教學的生成性,多模態(tài)的呈現(xiàn)效果能夠激發(fā)學生多感官共同投入學習之中,便于師生通過交流將隱性的思維顯性化、零散的知識系統(tǒng)化、解題的方法規(guī)律化,這樣就能為學生加工、轉換知識提供助力。
(四)糾正解題中的典型錯誤
“解題”是數學深度學習的重要途徑,它能幫助學生鞏固知識、提升技能。但學生經常會出現(xiàn)思路不清晰、思維不嚴密的現(xiàn)象,從而導致各種錯誤。教師應把錯題當成藍本,糾正當中存在的典型錯誤,幫助學生突破思維障礙。
1. 理解不透徹
數學知識是基于解決各種問題而出現(xiàn)的,學生如果沒有把握知識的來龍去脈,就會對數學的概念、定理、公式理解不透徹或含混不清,進而在運用上出現(xiàn)錯誤。
【例5】 分解因式:x2+y2-2xy+2x-2y+1。
解題過程中,學生通常只分解到(x-y)2+2(x-y)+1即止。錯解的原因是學生將因式分解與多項式化簡混淆,造成分解不徹底。多項式化簡是將原本復雜的多項式轉化為最簡形式,它可以降低運算量。而因式分解是將多項式轉化為幾個整式的乘積,旨在為代數方程的求解提供便利。所以教師應引導學生對二者進行區(qū)分,并對多項式做進一步整合,得出正確答案為(x-y)2+2(x-y)+1=(x-y+1)2。
2. 忽略了適用條件
數學定理為數學推演提供了有力依據,但許多定理都受一定條件限制。學生審題時沒有細致考慮,忽略定理的適用條件,就會出現(xiàn)誤用定理的現(xiàn)象。
【例6】 探討一元二次方程2x2-3x+5=0的兩根之和與兩根之積。
學生解題時會直接得出原方程的a=2,b=-3,c=5。再結合根與系數的關系,求出兩根之和x1+x1=-b/a=3/2,兩根之積x1·x2=c/a=5/2,顯然出現(xiàn)了錯誤。原因是運用求根公式時,忽略了方程必須存在實數根這一條件。在有理數范圍內,一元二次方程應滿足Δ=b2-4ac≥0,方程才有實數根,而該方程的Δ=9-40<0,所以不能求出兩根之和與兩根之積。
3. 過度依賴感性判斷
解題過程中憑借感性認識或借助生活中的經驗有助于打開思路,發(fā)現(xiàn)問題的解決途徑。但過于依賴直觀判斷,反而會對解題造成嚴重干擾,最終得出錯誤答案。
【例7】 小李是商場的售貨員,一天他賣出一件男裝和一件女裝,賣出的價格均為600元,男裝賺了20%,女裝賠了20%,請問:小李當天是賺錢、持平還是虧損?
學生想當然地認為,銷售價格相同的情況下,賺與賠的幅度都是20%,那么小李當天必然是不賺不賠。很顯然學生并沒有理性分析及嚴密推導,誤把600元的銷售價格當作成本價格。所以可設男裝的成本價格為x,女裝的成本價格為y,列出方程(1+20%)x=600與(1-20%)y=600。那么兩件衣服的總成本為x+y=500+750=1250(元),而當天銷售總額為600+600=1200(元),所以小李當天虧損50元。
綜上所述,錯題充分暴露出學生在數學學習中存在的不足,它也是學生思維局限的一種反映。教師收集解題中的典型錯誤,并與學生共同分析造成錯誤的原因,正是通過思維的正、誤沖突促成學生自主反思,這樣不僅有助于補齊知識短板,還能提高學生思維的縝密度。
(五)拓展教學外延
數學深度學習以理解、簡單應用等低階層次為起點,逐漸攀升至綜合、創(chuàng)新等高階層次。教師應遵循上述規(guī)律,將常規(guī)教學做拓展、延伸,并鼓勵學生開展創(chuàng)造性思考,從而將專業(yè)知識學習轉變?yōu)樽⒅財祵W的實踐性、工具性,幫助學生積累經驗、沉淀思想。比如方程復習課上,常規(guī)內容的回顧完畢后,教師可設計一些富有挑戰(zhàn)性的思維拓展題,引領學生反復探索,讓他們逐步深入知識的內核之中。
上述兩個問題的求解均超越常規(guī),滲透了“整體代換”的數學思想,難度上的遞增又加深了學生的理解和領悟。學生參與這樣的觀察與探究活動,能夠獲得較大收獲,課后還能主動整理思維,實現(xiàn)了數學學習由低階到高層次、數學思維由定向到發(fā)散的進階。
五、 結論
數學學習不能停留在淺表層面,教師引導學生由對數學現(xiàn)象的羅列、了解深入到數學規(guī)律和原理的認知之中,能夠促進他們透徹地理解數學知識,并在實踐中更好地應用。因此,教師不應只將深度學習視為一種教學的技能或方法,而應從數學學科的根本旨歸出發(fā)挖掘其價值并在教學中落實,以改善初中數學教學模式單一、教學成效性不高的現(xiàn)狀,進而幫助學生在深度學習的過程中積累經驗、發(fā)展高階思維,最終實現(xiàn)數學學習的良性循環(huán)。
參考文獻:
[1]王金水.結構化視角下初中數學深度學習的實踐探究——以三角形角平分線項目式學習為例[J].福建基礎教育研究,2023(2):52-55.
[2]張歡歡.深度學習理念下的初中數學教學策略的探究——以“軸對稱與坐標變化”的教學設計為例[J].數學學習與研究,2023(5):71-73.
[3]陸煒平,陳建國.多維探究:基于深度學習的初中數學課堂教學[J].中學數學,2023(2):32-34.
[4]張銀強,劉興福.基于初中數學深度學習探究活動設計的一些策略[J].數學通報,2022,61(7):39-43.
[5]劉丹.初中數學教學:從教材結構走向學習結構[J].數學教學通訊,2022(14):54-55.
[6]韓康.促進思辨能力發(fā)展的初中數學教學策略[J].中學數學教學參考,2019(Z3):37-38.
[7]莊玲.基于深度學習視角的數學計算教學的反思與改進策略[J].數學之友,2019(2):58-59.
[8]謝發(fā)超.導向深度學習的數學教學目標設計——以“函數的單調性”為例[J].中小學教師培訓,2019(1):41-45.
[9]袁輝.指向深度學習的初中數學單元主題式教學設計實踐與思考[J].理科愛好者,2023(2):124-126.
[10]蕭明正.基于深度學習的初中數學單元主題式教學策略[J].亞太教育,2022(18):87-89.
作者簡介:陳溪(1968~),男,漢族,福建三明人,福建省南平劍津中學,研究方向:中學數學教學。