《義務教育數學課程標準(2022年版)》提出,數學課程要培養(yǎng)的學生核心素養(yǎng)包括會用數學的眼光觀察現實世界。在義務教育階段,數學眼光主要表現為:抽象能力、幾何直觀、空間觀念與創(chuàng)新意識。在中等職業(yè)學校的數學教學中,培養(yǎng)學生的幾何直觀素養(yǎng)至關重要。教師應以這一目標為導向,采用多元化的教學方法,引導學生進行深入探究。這不僅能夠鍛煉學生利用圖形工具描述和分析問題的能力,還能夠提高學生在課堂上的學習效率。然而,在當前的中職數學教學中,教師在培養(yǎng)學生幾何直觀素養(yǎng)的過程中仍存在諸多問題,如:忽略學生真實學習體驗的獲得;未從提高學生實際操作能力的角度出發(fā),指導學生進行具體的繪圖實踐;對數字化工具的運用不夠熟練,未能有效利用這些工具輔助幾何直觀教學;對教學輔助工具的使用不規(guī)范、不熟練。這些問題在一定程度上導致中職數學課程的教學效果不夠理想。因此,教師需要積極探索并采用創(chuàng)新性的教學策略,以全面、系統(tǒng)地提升學生的幾何直觀素養(yǎng),進而推動中職數學課程質量的持續(xù)提高。
一、在直觀情境中感悟幾何直觀
在中職數學教學中,教師常面臨清晰、直觀地闡釋“幾何直觀”這一抽象概念的挑戰(zhàn)。為了克服這一難題,教師應巧妙地將培養(yǎng)學生的幾何直觀素養(yǎng)融入多樣化的教學活動中,增強教學活動的吸引力,從而加深學生對幾何直觀概念的理解。為了提升學生的幾何直觀素養(yǎng),教師應以學生的需求為核心,在課堂上創(chuàng)設與日常生活緊密相關的教學情境,使學生能夠在這些直觀的情境中親身體驗和理解幾何直觀的內涵。
例如,在教授高教版中職數學拓展模塊一上冊第四章第三節(jié)“直線與平面的位置關系”時,為了幫助學生理解直線與平面之間的具體位置關系,并靈活運用直線與平面平行的判定定理解答相關數學問題,教師可以從學生的角度出發(fā),在課堂上創(chuàng)設“探一探”的情境。在這一情境中,教師首先可以利用課件直觀展示一個長方體(圖1),然后讓學生細致觀察這個長方體,并引導他們探究長方體中線段A'B'與底面ABCD是否平行。在學生探究的過程中,為了讓學生更好地體會幾何直觀,教師可以引導學生觀察線段A'B'與底面ABCD之間是否有公共點,并鼓勵學生分享探究心得,最終得出結論:“由于A'B'//AB,且AB的平行移動形成了底面ABCD,因此A'B'與底面ABCD沒有交點,A'B'//底面ABCD?!痹诖嘶A上,教師可以對相關概念進行總結。
二、在畫圖操作中培養(yǎng)幾何直觀
在中等職業(yè)教育階段,學生幾何直觀素養(yǎng)的培養(yǎng)依賴于具體的繪圖和作圖活動。只有當學生在課堂上掌握了繪圖技巧,并能運用這些技巧解決幾何問題時,他們才能更有效地揭示“數”與“形”之間的內在聯(lián)系,進而加深對幾何知識的理解。
例如,在教授高教版中職數學基礎模塊下冊第七章第三節(jié)“簡單幾何體的三視圖(1)”時,為了更好地培養(yǎng)學生的幾何直觀素養(yǎng),教師應注重培養(yǎng)學生“畫”圖的能力,并加強對學生畫圖的指導。教師可以結合具體的幾何題來指導學生畫圖。在圖2所示的水平投影面上,已知某個直三棱柱的側棱與圖示水平投影面相互垂直。根據圖示內容,教師可以提出以下問題:“請試著畫出這個直三棱柱在水平投影面的正投影,并思考所畫出的正投影是什么圖形?所畫圖形與直三棱柱的底面之間有什么關系?圖中所示的水平投影是否能完全反映這個物體的大小和形狀?如果不能,還需要哪些投影面來補充?”接著,教師可以鼓勵學生回答問題并畫出物體的正投影,引導學生在審題和作圖過程中,將數學題目變得更加直觀、易懂,從而方便他們求解。最后,在指導學生進行畫圖操作的過程中,教師應充分調動學生的主觀能動性,要求學生嘗試觀察圖3所展示的某個物體的三視圖,并根據三視圖將這個物體的形狀畫出來,從而讓學生在畫圖過程中加深對相關知識的理解,提高學生學以致用的能力。
三、在數字手段中展現幾何直觀
在中職數學教學中,教師運用數字化工具作為輔助手段,不僅能夠以視覺效果吸引學生的注意,還能夠激發(fā)他們對幾何知識的學習興趣。此外,數字化工具能夠將抽象的幾何概念變得直觀和易于理解,從而提高學生的學習質量和效率。因此,教師應重視數字化工具在教學中的重要性,并根據學生學習幾何知識的具體情況,合理地將其融入教學實踐,以增強教學效果。
例如,在教授高教版中職數學基礎模塊下冊第七單元第一節(jié)“多面體”中的“圓柱”時,為了吸引學生的注意,讓學生專注于這節(jié)課的學習與探究,首先,教師可以利用課件直觀地向學生展示腰鼓、燈籠(圖4)等物品。這些顏色醒目、外形由一條弧線繞著一條直線旋轉構成的幾何體,能夠有效吸引學生的注意,從而達到激趣導入的教學目的。接著,為了讓學生更深入地了解幾何體,教師可以利用多媒體課件展示圓柱體(圖5),并鼓勵學生結合圖示分析這個圓柱體是如何形成的,引導學生發(fā)現規(guī)律。最后,為了加深學生對圓柱的理解,教師應充分激發(fā)學生的主觀能動性,引導學生利用數字化手段在多媒體課件所展示的圓柱體上標注底面、側面、高等要素,比一比看誰的標注最準確、最全面(圖6),以加深學生對相關概念的理解。
數字化工具在中等職業(yè)學校數學教學中的運用,能夠將抽象概念具體化,提高學生的學習效率。因此,在未來的教學活動中,教師應重視并加強數字化教學手段的應用。
四、在豐富模型中深化幾何直觀
幾何直觀作為一種獨特的視覺化表達方式,能夠將抽象的數學概念以更為直觀的形式呈現給學生,促進學生數學直觀理解能力的提高。因此,在中職數學教學中,教師應注重培養(yǎng)學生的幾何直觀素養(yǎng),引導他們學習和掌握典型的幾何直觀模型。
例如,在教授高教版中職數學基礎模塊下冊第七單元第一節(jié)“多面體”中的“圓錐”一課時,為了提升學生的幾何直觀素養(yǎng),教師可以從提高學生的動手實操能力入手,在課堂上增設“搭建幾何模型”的環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中,教師可以激發(fā)學生的學習興趣,指導學生利用白紙制作等底等高的圓柱和圓錐模型。在此基礎上,教師指導學生將圓錐模型裝滿細沙,再將細沙倒入圓錐模型,重復兩次,引導學生得出實驗結果:等底等高的圓錐體積是圓柱體積的三分之一。實踐證明,學生通過實踐操作,不僅加深了對圓柱與圓錐之間體積關系的理解,還優(yōu)化了學習體驗。因此,在中職數學課堂上,教師應鼓勵學生通過搭建幾何模型的方式進行知識探索與學習。
五、在語言交流中發(fā)展幾何直觀
在中職數學幾何教學中,教師應營造輕松愉悅的課堂氛圍,適當增設互動環(huán)節(jié),鼓勵學生在課堂上與教師和同學進行溝通、交流。這有助于學生在有效互動中掌握幾何圖形的特征,并對空間概念產生更清晰的認知,從而提升幾何直觀素養(yǎng)。
例如,在教授高教版中職數學基礎模塊下冊第七單元第一節(jié)“多面體”中的“棱錐”時,為了提升學生的幾何直觀素養(yǎng),教師除了借助數學軟件(繪圖工具、交互式教學軟件等),組織學生在計算機上進行操作,加深學生對棱錐相關知識的理解,還可以在互動環(huán)節(jié)鼓勵學生進行課堂交流,鞏固所學知識。具體而言,教師可以以“判定正四棱錐需要滿足什么條件”為話題,讓學生在完成“底面邊長為2.5厘米,高為2.5厘米的正四棱錐的直觀圖”的繪制任務后,在小組中交流、探討“如果某個四棱錐的側棱長度相等,那么它是否是正四棱錐”“如果棱錐的底面是正方形,那么它是否一定是正四棱錐”等問題。這樣的互動環(huán)節(jié)有助于學生在親身體驗和互相交流的過程中加深對知識的理解,提升幾何直觀素養(yǎng)。
六、在數形結合中運用幾何直觀
在中職數學教學中,為了提升學生的幾何直觀素養(yǎng),教師應重視數形結合思想的融入。教師需要從提高學生解題能力的角度出發(fā),引導學生將“數”與“形”巧妙地結合起來,從而培養(yǎng)學生的數形結合思維方式,以實現學練統(tǒng)一。
例如,在教授高教版中職數學拓展模塊一下冊第六章第三節(jié)“正弦型函數的圖像和性質”時,為了讓學生掌握利用數形結合方式求解數學題的技巧,教師可以在課堂上設置“做題”環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié),學生需要通過作圖來繪制函數“y=3sin(2x+π/3)”的簡圖,并說明這一函數與圖像之間的關系,然后求出這一函數的周期、振幅和初相。通過靈活運用數形結合方法求解題目,學生能在實踐中積累經驗,提高學習效率。對于學生在做題過程中出現的錯誤,教師應重視錯題分析和講解,確保學生做題的正確率,從而真正發(fā)揮數形結合思想在學生幾何直觀素養(yǎng)培養(yǎng)中的積極作用。
結語
運用多樣化的方法引導學生在數學課堂上學習和探索幾何知識,不僅能促進學生幾何直觀素養(yǎng)的提升,還能從根本上轉變傳統(tǒng)學科教學中重視理論教學而忽視素養(yǎng)培養(yǎng)的情況,實現學科教學的革新。此外,這讓學生在學習幾何知識和解題的過程中積累了寶貴的經驗,為他們將來更有效地解決數學問題打下了堅實的基礎。因此,教師應深入了解學生的學習狀況,不斷優(yōu)化和創(chuàng)新教學方法,根據學生的個性特點和需求設計多樣化的教學活動,使學生在活動中不斷獲得進步。
(作者單位:廣安電力職業(yè)技術學校)