[摘" 要] 例習(xí)題作為教材中數(shù)學(xué)問題的載體,綜合反映了教材難度. 文章借助鮑建生構(gòu)建的綜合難度五因素模型,對中國、法國、日本和英國現(xiàn)行高中數(shù)學(xué)教材中數(shù)列內(nèi)容的例習(xí)題進(jìn)行比較. 基于四國教材在五個難度因素上的共性與差異,為我國新一輪高中數(shù)學(xué)教材編寫提出三點建議:豐富習(xí)題情境類型,創(chuàng)新德育融入的背景;關(guān)注計算思維培養(yǎng),算理與算法聯(lián)合培智;極限思想三次回歸,對立與統(tǒng)一中謀發(fā)展.
[關(guān)鍵詞] 數(shù)列;高中數(shù)學(xué)教材;難度因素;比較研究
引言
21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展、全球經(jīng)濟(jì)一體化的時代,也是各國綜合國力競爭的時代,而國力競爭最終仍要歸旨于基礎(chǔ)教育的比拼. 教材是國家意志、民族文化、社會進(jìn)步和科學(xué)發(fā)展的集中體現(xiàn),是實現(xiàn)教育培養(yǎng)目標(biāo)最直接的載體[1]. 前國際數(shù)學(xué)教育委員會秘書長阿爾伯特·杰弗里·豪森(Albert Geoffrey Howson)曾指出,人們對數(shù)學(xué)教育歷史的感知在很大程度上依賴于對舊式數(shù)學(xué)教材的歷史研究,并且課程的發(fā)展總是以教材的發(fā)展為先導(dǎo). 教科書主要由章引言、例題、習(xí)題、專欄、正文構(gòu)成,其中例習(xí)題作為學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)的主要來源,在數(shù)量、水平、風(fēng)格和側(cè)重點上的差異既反映一個國家數(shù)學(xué)教科書的整體水平、風(fēng)格和傾向,也對數(shù)學(xué)課堂教學(xué)實踐產(chǎn)生不可忽視的影響[2].
在2001年,大衛(wèi)·野原(David Nohara)在提交給美國國家教育統(tǒng)計中心的工作報告中首次提出了“總體難度(Overall difficulty)”的概念[3];隨后在2002年,鮑建生在Nohara.D提出難度框架的基礎(chǔ)上提出了綜合難度模型[4]. 在2010年,我國教育部啟動高中數(shù)學(xué)課程教材的國際比較項目,有關(guān)數(shù)學(xué)教材的研究在此間前后30年得到長足發(fā)展. 在2014年,鮑建生和王建磐搭建并應(yīng)用綜合難度模型對中、美、法、俄、澳的六套高中數(shù)學(xué)教材中的例題進(jìn)行了定量比較和定性分析[5]101. 自此,有關(guān)教材例習(xí)題的難度研究如雨后春筍般涌現(xiàn).
研究對象及研究工具
1. 研究對象
考慮到世界各國在地理位置和社會文化背景上的共性與差異,本研究選取中國、法國、日本和英國作為比較研究的國家. 從文化背景上看,中國和日本同屬儒家文化圈;從教材編寫上看,我國數(shù)學(xué)家齊友民在閱讀藤田宏(ふじた ひろし)主編的高中數(shù)學(xué)教材后呼吁廣大教育工作者“應(yīng)注重日本的中學(xué)教材”[6]. 英國和法國是眾多歐美國家的代表,隨著2014年中英數(shù)學(xué)教師交流項目成立以來,中國的教材在英國廣受好評. 縱觀教材的國際比較研究,法國教材因其獨特的文化特色、先進(jìn)的科技意識、現(xiàn)代化的內(nèi)容以及獨樹一幟的編排設(shè)計而備受矚目[7]. 2019年1月22日,法國教育部在第1號特別官方公告上公布了新版課程標(biāo)準(zhǔn),其對學(xué)生綜合素質(zhì)、建模能力的要求與我國不謀而合,對算法思想和探究活動的重視契合我國當(dāng)前的人才培養(yǎng)方向,故將法國作為比較國之一.
數(shù)列作為離散數(shù)學(xué)的典型代表之一,既是數(shù)的序列,又與函數(shù)相連;既是極限的載體,又是級數(shù)的基礎(chǔ). 《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(下文提及的所有國家的課程標(biāo)準(zhǔn)均簡稱為《課標(biāo)》)將數(shù)列納入選擇性必修中函數(shù)主題的子單元,其中蘊含著一般到特殊、有限歸納無限的思想,包含累加、累乘、倒序相加、錯位相減和裂項相消等運算和代數(shù)變換方法,較好地關(guān)注和培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng). 因此,本文選擇“數(shù)列”作為研究主題.
在選擇教材時,本文考慮教材的適用范圍以及教材是否符合所在國家課程改革的主流思想兩個方面,并結(jié)合《課標(biāo)》頒布時間和教材出版時間,確定了表1所列的數(shù)學(xué)教材[8-11].
為了控制研究中的變量,并堅持基于本土教材編寫的原則,本文選擇以中國教材中出現(xiàn)的數(shù)列內(nèi)容作為編碼范圍的標(biāo)準(zhǔn)——包括數(shù)列的概念、等差數(shù)列、等比數(shù)列、數(shù)學(xué)歸納法等,不包括級數(shù)、數(shù)列的極限等內(nèi)容.
2. 研究工具
例題反映了教材在問題解決方面的基本要求,也從側(cè)面反映了教師的知識能力以及教材的難度水平[5]101. 習(xí)題是學(xué)生任務(wù)的主要來源,具有挑戰(zhàn)性和吸引力,深刻影響學(xué)生對數(shù)學(xué)概念的理解[12]. 因此,將教材中的例習(xí)題難度作為衡量教材難度和課程理念的指標(biāo),運用鮑建生提出的五因素綜合難度模型,從探究、背景、運算、推理和知識含量這五個維度對中國、英國、法國、日本教材中的數(shù)列內(nèi)容進(jìn)行編碼分析. 詳細(xì)內(nèi)容見表2.
統(tǒng)計結(jié)果及分析
1. 結(jié)果分析
首先對每道例習(xí)題的難度因素進(jìn)行定量分析和定性描繪,隨后利用公式繪制綜合難度五邊形,以便進(jìn)行比較分析.
(1)四國教材在探究難度因素上的共性與差異
如圖1所示,從整體來看,除FTB的例習(xí)題外,其余幾國教材中處于理解水平的例習(xí)題數(shù)量最多,處于識記水平和探究水平的次之. 這表明高中數(shù)學(xué)教材注重學(xué)生理解和領(lǐng)悟知識,而非簡單地識記.
從探究難度因素來看,CTB、JTB、ETB教材的例習(xí)題在各個水平上的表現(xiàn)較為吻合,習(xí)題與例題的認(rèn)知要求匹配度高,例題的示范引領(lǐng)功能突出. 而FTB的例題在探究難度因素方面的表現(xiàn)近似直線下降,其更強調(diào)例題的鞏固新知這一首要功能[13]. JTB在理解水平的例習(xí)題數(shù)量較多,具體來說,理解水平的習(xí)題數(shù)量(72%)比整體平均值(58%)高出14個百分點,例題數(shù)量(66%)比整體平均值(51%)高出15個百分點,這與日本數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)中強調(diào)的“系統(tǒng)地理解學(xué)習(xí)的各個內(nèi)容的基本概念和原理及規(guī)律是至關(guān)重要的”相一致. CTB的例習(xí)題數(shù)量在探究水平上的占比是最高的,在“練習(xí)”和“拓廣與探索”板塊中增加探究性習(xí)題,反映出我國教科書編寫者正逐步將《課標(biāo)》中對學(xué)生思考力、探究精神的培養(yǎng)要求融入課堂教材中.
(2)四國教材在背景難度因素上的共性與差異
如圖2所示,從整體來看,鑒于數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性,教材中的許多題目經(jīng)過抽象處理,使得文字表達(dá)簡潔且嚴(yán)謹(jǐn),大多缺乏實際背景.
在例題的背景難度因素方面,四國教材中無實際背景的題目數(shù)量最多. 具體來說,CTB例題背景在三個水平上的分布較為均衡;而ETB、FTB、JTB在個人生活、公共常識和科學(xué)情境三個水平上的題目數(shù)量相當(dāng),個人生活類題目占比約10%,公共常識和科學(xué)情境類題目均不足5%. JTB例題背景尤為單一,全部集中于無實際背景. ETB和FTB的情況大致相同,均強調(diào)從實際背景出發(fā),運用所學(xué)知識解決實際問題;特別是法國,有較多需要使用表格生成數(shù)列進(jìn)行規(guī)律探究或通過編寫算法生成數(shù)列并求和的題目,重視算法思維和計算機能力的培養(yǎng). 此外,法國是十四個國家(中國、日本、韓國、新加坡、英國、法國、德國、俄羅斯、芬蘭、荷蘭、美國、加拿大、南非和澳大利亞)中唯一一個將信息技術(shù)滲透到高中數(shù)學(xué)五個知識領(lǐng)域(數(shù)與代數(shù)、圖形與幾何、概率與統(tǒng)計、微積分及其他)的國家[14]. 反觀JTB的例題情境,其全部采用數(shù)學(xué)語言陳述問題,無特殊情境設(shè)置,問題情境的多樣化有待加強. CTB在例題背景設(shè)置上表現(xiàn)得較為客觀,涵蓋銀行復(fù)利計算、設(shè)計電子產(chǎn)品品控提升方案和生活垃圾處理等社會生活背景,這有助于教師在精講例題時培養(yǎng)學(xué)生建模思維和綜合解決問題的能力,發(fā)揮例題的示范和引導(dǎo)作用.
在習(xí)題的背景難度因素方面,四國教材的習(xí)題仍以無實際背景為主,F(xiàn)TB習(xí)題則具有相對豐富的實際背景,占比達(dá)42%,反映出法國教材題目的強實用性. FTB習(xí)題的背景極為豐富,在個人生活、公共常識和科學(xué)情境三個水平均領(lǐng)先于其他三國;該教材的習(xí)題背景形式多樣,強調(diào)建模思想,從日常的存錢問題到復(fù)雜的密碼測試、保險方案選擇乃至償還貸款利率的決策都有所涉及. 法國的課程標(biāo)準(zhǔn)在習(xí)題的設(shè)置和選擇方面特別強調(diào)“在任何情況下,習(xí)題必須是精心設(shè)計的,用于發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)知識和技能”[15]. ETB與CTB在習(xí)題背景方面的表現(xiàn)相似,在公共常識水平,CTB(7%)高于ETB(3%),僅次于FTB. JTB習(xí)題絕大多數(shù)(97%)無實際情境,題目背景十分單薄.
(3)四國教材在運算難度因素上的共性與差異
如圖3所示,從整體來看,四國教材的例習(xí)題在運算難度因素上表現(xiàn)出“輕識記、重運算”的特點,并且更加突出代數(shù)運算的重要性. FTB例題注重基礎(chǔ)的數(shù)值運算,而習(xí)題則強調(diào)代數(shù)運算,這體現(xiàn)了“小步子、低坡度”的訓(xùn)練原則.
從例題在運算難度因素的表現(xiàn)來看,CTB、ETB、JTB的例題在運算各水平的走勢一致,近半數(shù)為簡單符號運算. 其中,在“無運算”水平上,CTB(0%)的題目數(shù)量最少,其次是FTB(3%)和JTB(3%),而ETB(7%)的題目數(shù)量最多. 值得注意的是,ETB中有一些解釋數(shù)列模型擬合度的例題,這些題目側(cè)重于考查學(xué)生計劃和調(diào)整策略的能力. 這正是英國《課標(biāo)》所強調(diào)的核心理念:“利用數(shù)學(xué)知識,在解決純數(shù)學(xué)和各種背景下的問題時做出合乎邏輯和理性的決定,并清楚地傳達(dá)這些決策的數(shù)學(xué)原理.”[16]在FTB例題中,近一半(49%)的題目涉及簡單的數(shù)值運算,重點在于學(xué)生對數(shù)列定義及其相關(guān)術(shù)語的理解與計算,主要考察學(xué)生識別數(shù)列類型、確定公差或公比、求解數(shù)列某幾項的能力,強調(diào)公式的靈活應(yīng)用,沒有(0%)復(fù)雜符號運算. 在CTB例題中,近一半(49%)的題目涉及簡單的符號運算,大多數(shù)立足于生活情境,從具體背景中提取數(shù)列基本要素進(jìn)行代數(shù)運算,或求解“知三求二”的聯(lián)立方程問題.
從習(xí)題在運算難度因素的表現(xiàn)來看,CTB和JTB的習(xí)題在數(shù)值運算和簡單符號運算上的走勢一致,相差不到3個百分點,但JTB的整體運算難度高于CTB,體現(xiàn)在更少的無運算習(xí)題(0%)和更多的復(fù)雜符號運算習(xí)題(30%). FTB習(xí)題的運算難度低于其他三國,僅有12%的復(fù)雜符號運算習(xí)題;而ETB習(xí)題中超過半數(shù)(56%)涉及簡單符號運算.
(4)四國教材在推理難度因素上的共性與差異
如圖4所示,從整體來看,除FTB外,CTB、JTB、ETB的例題均呈現(xiàn)“中間高、兩頭低”的分布特點.
從例題在推理難度因素的表現(xiàn)來看,CTB、ETB、JTB的趨勢一致,大約一半的題目需要簡單推理,而無推理和復(fù)雜推理題目的占比均在25%左右. 其中,CTB的無推理題目(26%)和復(fù)雜推理題目(23%)相差3個百分點,JTB的無推理題目(18%)和復(fù)雜推理題目(32%)相差14個百分點,ETB的無推理題目(17%)和復(fù)雜推理題目(24%)相差7個百分點. FTB的例題顯示出隨著推理水平的上升,數(shù)量逐漸減少的趨勢,非常注重基礎(chǔ)性和示范性,強調(diào)通過學(xué)習(xí)例題來提升學(xué)習(xí)者的實際解題能力,充分發(fā)揮例題的示范引領(lǐng)功能[17].
從習(xí)題在推理難度因素的表現(xiàn)來看,在四國教材中,簡單推理習(xí)題的數(shù)量最多,其中ETB的占比最高,達(dá)到68%,其次是JTB,占比為60%. 接著是FTB和CTB,分別占56%和49%. 值得注意的是,F(xiàn)TB和CTB中無推理題目的比例高于復(fù)雜推理題目,而JTB和ETB的情況則相反.
(5)四國教材在知識含量難度因素上的共性與差異
如圖5所示,從整體來看,除ETB外,其他國家的教材例習(xí)題呈現(xiàn)出隨著知識含量難度的提升,題目數(shù)量逐步減少的趨勢.
從例題在知識含量難度因素的表現(xiàn)來看,CTB和JTB在知識含量難度因素的各個水平上的表現(xiàn)一致,呈現(xiàn)出隨著知識含量難度的提升,題目數(shù)量逐步減少的趨勢. 兩國教材均強調(diào)題目的基礎(chǔ)性,不存在顯著差異. ETB的例題傾向于體現(xiàn)題目的綜合性,其中52%的題目涉及兩個知識點,例如將數(shù)列的通項公式、求和公式與不等式相結(jié)合,或已知數(shù)列某幾項的和逆推公差(公比)和通項公式. FTB的絕大多數(shù)例題(92%)僅涉及一個知識點,并且分布在每一個小知識點的后面,起著鞏固新知、供學(xué)生模仿解題的作用;只有少數(shù)題目(8%)涉及兩個知識點,多出現(xiàn)在章末的“Modéliser avec une suite”欄目中,注重模型思想,將數(shù)列和不等式相結(jié)合,以求解滿足實際條件的最大項數(shù).
從習(xí)題在知識含量難度因素的表現(xiàn)來看,四國教材均注重習(xí)題的強化和鞏固新知的功能,特別關(guān)注基礎(chǔ)性,尤其是FTB習(xí)題(85%). CTB習(xí)題強調(diào)題目綜合性,約有7%的題目綜合考察三個知識點,同維度下占比最高.
2. 綜合難度比較
為了直觀比較,繪制了如圖6所示的雷達(dá)圖.
在例題綜合難度五邊形中,四國教材在背景、探究、知識含量、運算、推理這五個難度因素上均有較大差別. 此外,JTB的例題在五個難度因素上很不平衡,極差達(dá)到了1.84. 圖(a)中的五邊形在運算難度因素上有突出的趨勢,說明四國教材均重視學(xué)生計算能力的培養(yǎng);然而,在背景和知識含量這兩個難度因素上,水平普遍偏低,這與高中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)特點有關(guān),隨著知識的抽象程度提高,背景趨向數(shù)學(xué)化,知識的難度和復(fù)雜度增加,導(dǎo)致知識綜合度有所下降. 在例題綜合難度五邊形中,四國教材在“推理—運算”這條邊上呈平行狀態(tài),說明CTB、FTB、JTB、ETB這四種教材例題在推理和運算上的關(guān)注度一致.
在習(xí)題綜合難度五邊形中,四國教材在背景難度因素上有較大差別,JTB習(xí)題的背景難度因素接近1,幾乎全是純數(shù)學(xué)背景習(xí)題. JTB習(xí)題在五個難度因素上很不平衡,極差達(dá)到了1.87;FTB習(xí)題則較為平衡,極差僅為0.72. 與例題一樣,四國教材更側(cè)重于運算能力的培養(yǎng),且運算難度因素的權(quán)重最大. 四國教材在“推理—運算”“知識含量—探究”這兩條邊上呈平行狀態(tài),說明CTB、FTB、JTB、ETB這四種教材習(xí)題在推理和運算、知識含量和探究上的關(guān)注度一致.
結(jié)論與建議
1. 結(jié)論
通過對四國高中數(shù)學(xué)教材中數(shù)列例習(xí)題難度的比較研究,得出以下結(jié)論:
(1)探究水平相對失衡,凸顯工具性理解
1976年,理查德·斯根普(Richard Skemp)在與挪威的梅林奧森(Stieg Mellin Olsen)交流以后,明確提出了事物的理解有兩種模式:工具性理解和關(guān)系性理解[18]. 前者是一種停留在語義層面、程序性的理解,后者在前者基礎(chǔ)上增加對符號意義和結(jié)構(gòu)的認(rèn)識. 通過對比分析,可以發(fā)現(xiàn)四國教材中的例習(xí)題都格外重視學(xué)生對公差(或公比)、通項公式、求和公式的理解,但由于過度依賴模式化的習(xí)題練習(xí),許多題目對理解的要求淺嘗輒止,例如僅要求識別數(shù)列類型并指出公差(或公比),或是給定數(shù)列的幾項后通過聯(lián)立方程進(jìn)行程序化計算以求得公差(或公比),例習(xí)題的考察重點仍聚焦于工具性理解水平.
(2)背景聚焦于實事熱點,側(cè)重準(zhǔn)真實情境
在當(dāng)今全球一體化的背景下,可持續(xù)發(fā)展、垃圾處理與回收、新能源汽車以及海平面上升等事關(guān)人類命運共同體的熱點話題頻繁出現(xiàn)在中國教材和法國教材中. 數(shù)列知識與個人生活和公共常識相結(jié)合,有助于學(xué)生產(chǎn)生數(shù)學(xué)價值認(rèn)同感,體驗到學(xué)習(xí)的實用性;而與科學(xué)情境相結(jié)合,有助于拓寬學(xué)生的知識視野和科學(xué)意識. 通過比較可以發(fā)現(xiàn),法國教材的例習(xí)題在背景上的表現(xiàn)位居前列. 法國教材的例習(xí)題設(shè)有大量的實際情境,并分設(shè)多個小問題,展現(xiàn)了明顯的遞進(jìn)性和深入性. 這些例習(xí)題的最后一問通常要求學(xué)生進(jìn)行決策分析,并選擇合適的解決方案. 中國教材的例習(xí)題在背景上的表現(xiàn)僅次于法國教材,其例習(xí)題的實際情境大多源于公共常識,比例顯著高于其他三國. 四國教材中的問題情境主要涉及真實世界中的人、事、物,但也有一些構(gòu)造的信息,屬于準(zhǔn)真實情境. 只有少數(shù)例習(xí)題需要借助計算機編程來解答,這些屬于純現(xiàn)實情境.
(3)運算偏重代數(shù)思維,多運用等價關(guān)系
中國教材和日本教材在運算因素方面表現(xiàn)出較高的一致性,不論是例題還是習(xí)題,均無統(tǒng)計學(xué)意義上的顯著差異. 中國教材和日本教材對數(shù)值運算和簡單符號運算的關(guān)注度不相上下,法國教材更強調(diào)數(shù)值運算,英國教材則更強調(diào)簡單符號運算. 簡單符號運算中蘊含著用字母表示數(shù)的代數(shù)思維,它比算術(shù)思維更抽象,強調(diào)結(jié)構(gòu)性觀點,關(guān)注數(shù)與式之間的等價關(guān)系. 從例習(xí)題的運算難度表現(xiàn)來看,中國教材、英國教材、日本教材均強調(diào)代數(shù)思維,雖然法國相對較少,但仍有一定的計算機編程和表格計算問題,不乏對代數(shù)思維的關(guān)注.
(4)推理重視數(shù)學(xué)歸納,東西方取向一致
四國教材在推理因素方面表現(xiàn)出較高的一致性,主要關(guān)注簡單推理,例如利用等差中項(或等比中項)求解通項公式和公差(或公比),或運用遞推關(guān)系(日本教材稱之為“漸化式”)證明不等式,以及在實際問題中做出符合生活常識的決策. 數(shù)學(xué)歸納法,作為一種演繹推理方法,受到了東西方教育界的廣泛關(guān)注. 除英國教材外,在中國、日本、法國的教材中都有其身影. 在中國和日本,數(shù)學(xué)歸納法被單獨設(shè)立為一個教學(xué)章節(jié);而在法國,數(shù)學(xué)歸納法被置于高三教材的第一章“分析”的第一節(jié),與數(shù)列極限和級數(shù)一同講授. 從數(shù)學(xué)歸納法題目的難度來看,法國教材中的題目難度大,綜合性高,它們不僅要求學(xué)生使用數(shù)學(xué)歸納法證明數(shù)列和不等式,還涉及了少量的極限內(nèi)容.
(5)章節(jié)內(nèi)容各具特色,例習(xí)題知識單一
從數(shù)列章節(jié)的知識總量來看,在相應(yīng)的課程目標(biāo)和課程理念的指導(dǎo)下,英國教材和法國教材在數(shù)列章節(jié)加入了“數(shù)列的極限”或“等差、等比級數(shù)”等必修內(nèi)容;而日本教材則增加了“求和符號∑”和“階差數(shù)列”等內(nèi)容. 從整體來看,四國教材都強調(diào)例習(xí)題的基礎(chǔ)性. 在習(xí)題方面,注重以“節(jié)”為單位的鞏固訓(xùn)練;在章末復(fù)習(xí)中,才有一定數(shù)量的綜合考察題目,但其知識領(lǐng)域主要局限于本章所涵蓋的知識點. 從五個難度因素的權(quán)重來看,知識含量的權(quán)重最低,反映出高中數(shù)學(xué)例習(xí)題在專業(yè)性和深度、廣度上略顯不足.
2. 建議
比較教育研究的目的在于借鑒與改進(jìn). 基于對四國教材在數(shù)列例習(xí)題的設(shè)置編排及價值取向的分析,為我國新一輪數(shù)學(xué)教材的編寫提出以下三點建議.
(1)豐富習(xí)題情境類型,創(chuàng)新德育融入的背景
我國教材在例習(xí)題背景的設(shè)置上,既有個人生活情境的學(xué)以致用,又強調(diào)了社會情境下數(shù)學(xué)的價值,還在科學(xué)情境中展示了數(shù)學(xué)的實用性. 相較于其他三國,我國教材的例習(xí)題背景更加注重數(shù)學(xué)史和中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的融合,例如解決《莊子·天下》中的數(shù)學(xué)問題、古代數(shù)學(xué)家求數(shù)列和的方法、科赫雪花圖案等,體現(xiàn)了將數(shù)學(xué)文化與數(shù)學(xué)教學(xué)相結(jié)合、德育與數(shù)學(xué)課堂相融合的要求. 除數(shù)學(xué)文化外,還可以融入一些思想品德教育的情境,例如借用網(wǎng)絡(luò)謠言傳播的指數(shù)增長來教導(dǎo)學(xué)生規(guī)范網(wǎng)絡(luò)言行. 然而,我國教材中的社會情境設(shè)置相對傳統(tǒng),多聚焦于函數(shù)模型的應(yīng)用,而關(guān)于最優(yōu)化問題解決的社會情境則涉及較少,例如“費用最少”“損耗最小”“面積最小”等極值問題,以及依據(jù)本金金額和存儲時間決定選擇單利還是復(fù)利的儲蓄方案.
(2)關(guān)注計算思維培養(yǎng),算理與算法聯(lián)合培智
在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的時代下,在關(guān)注公式背后算理的同時,更應(yīng)順應(yīng)時代潮流,重視算法能力的培養(yǎng). PISA 2022首次將計算思維納入數(shù)學(xué)素養(yǎng)的評估范疇. 《課標(biāo)》明確指出:應(yīng)注重信息技術(shù)與數(shù)學(xué)課程的深度融合,例如用計算機探究算法、進(jìn)行大規(guī)模計算等[19]. 目前,英國和法國的教材已將計算機處理和編寫算法類題目納入習(xí)題中. 數(shù)列背后隱藏著遞歸思想和遞進(jìn)關(guān)系,這種“無序”背后所蘊含的“有序”為信息技術(shù)的融入打開了一道門,使得原本紙上生硬的公式轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C生成數(shù)列的依據(jù),讓我們得以體驗算法步驟中的邏輯動力. 例如,提供一個用于生成數(shù)列的算法程序,要求學(xué)生識別算法并判斷數(shù)列類型,隨后編寫一個能夠計算數(shù)列前n項和的算法程序. 這不僅有助于學(xué)生深入理解算法程序的邏輯,更有助于培養(yǎng)學(xué)生用計算機解決問題的能力.
(3)極限思想三次回歸,對立與統(tǒng)一中謀發(fā)展
縱觀百年中國《課標(biāo)》的演變歷程,自1923年《新學(xué)制課程標(biāo)準(zhǔn)綱要》的發(fā)布,“極限論”與基本級數(shù)作為必學(xué)內(nèi)容隨多版《課標(biāo)》修訂而穩(wěn)居40年;1963年,《課標(biāo)》首次刪去等差、等比級數(shù),但仍關(guān)注極限理論;1982年,首次刪去極限內(nèi)容的學(xué)習(xí);然而,時隔四年,兼做選修和必修的極限內(nèi)容二次回歸《課標(biāo)》;自1996年起至今,極限內(nèi)容從高中數(shù)學(xué)的必修模塊中消失了,其在《課標(biāo)》中不再有明確的要求. 在國外,微積分在數(shù)學(xué)課程中具有不可撼動的地位,而極限作為微積分中的基礎(chǔ)概念之一,在法國和英國的教材中占有很大篇幅. 極限,作為一種在有限中探索無限,于近似中追求精確,從量變中引發(fā)質(zhì)變的數(shù)學(xué)思想,不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力,而且為他們未來學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)奠定了堅實的基礎(chǔ). 在極限概念正式定義之前,將散布在教材各個章節(jié)的極限思想整合并講解,有助于培養(yǎng)學(xué)生對極限概念的理解和認(rèn)識. 因此,數(shù)列極限與簡單的級數(shù)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)且有必要第三次納入高中數(shù)學(xué)的必修課程.
參考文獻(xiàn):
[1] 石鷗,石玉. 論教科書的基本特征[J]. 教育研究,2012,33(4):92-97.
[2] 吳立寶,王建波,曹一鳴. 初中數(shù)學(xué)教科書習(xí)題國際比較研究[J]. 課程·教材·教法,2014,34(2):112-117.
[3] Nohara D,Goldstein A A. A comparison of the national assessment of educational progress(NAEP),the third international mathematics and science study repeat(TIMSS-R),and the programme for international student assessment (PISA)[M]. U.S. Department of Education:National center for education statistics (NCES),2001.
[4] 鮑建生. 中英兩國初中數(shù)學(xué)期望課程綜合難度的比較[J]. 全球教育展望,2002,31(9):48-52.
[5] 王建磐,鮑建生. 高中數(shù)學(xué)教材中例題的綜合難度的國際比較[J]. 全球教育展望,2014,43(8):101-110.
[6] F.克萊因. 高觀點下的初等數(shù)學(xué)(第一卷)[M]. 舒湘芹,陳義章,楊欽樑,譯. 上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,2008.
[7] 蒲淑萍. 法國中學(xué)數(shù)學(xué)教材的特色及啟示[J]. 外國中小學(xué)教育,2012(8):53-59.
[8] 坪井俊,等. 數(shù)學(xué)B[M]. 東京:數(shù)研出版株式會社,2022.
[9] 人民教育出版社,課程教材研究所,中學(xué)數(shù)學(xué)課程教材研究開發(fā)中心. 普通高中教科書數(shù)學(xué)選擇性必修第二冊[M]. 北京:人民教育出版社,2019.
[10] Joe Skrakowski,Harry Smith. Pearson Edexcel International A-Level Pire Mathematics 2[M]. UK:Pearson,2018.
[11] Delphine Bau.Et. Sesamath 1re[M]. France:Sesamath,2019.
[12] Glasnovic Gracin D. Requirements in mathematics textbooks:a five- dimensional analysis of textbook exercises and examples[J]. Interna- tional journal of mathematical edu- cation in science and technology,2018,49(7):1003-1024.
[13] 文部科學(xué)省. 高等學(xué)校學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)(平成30年告示)解説數(shù)學(xué)編理數(shù)編[M]. 東京:學(xué)校図書印刷株式會社,2019.
[14] 郭衎,曹一鳴. 高中數(shù)學(xué)課程中信息技術(shù)使用的國際比較:基于中國等十四國高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的研究[J]. 中國電化教育,2016(5):119-125.
[15] Ministère De L’ ?魪ducation Natio- nale Et De La Jeunesse. Programme De Mathmatiques De Seconde Gnrale Et Technologique [EB/OL]. (2019-07-25)[2024-08-28].Https://Cache.Media.Education.Gouv. Fr/File/Sp1-Men-22-1-2019/95/7/ Spe631_Annexe_1062957.Pdf.
[16] Department For Education. As And A Level Maths[EB/OL]. (2016-04- 04)[2024-08-29]. Https://Www. Gov.As-And-A-Level-Mathematics.
[17] 吳立寶,王富英,秦華. 數(shù)學(xué)教科書例題功能的分析[J]. 數(shù)學(xué)通報,2013,52(3):18-20,23.
[18] 馬復(fù). 試論數(shù)學(xué)理解的兩種類型:從R.斯根普的工作談起[J]. 數(shù)學(xué)教育學(xué)報,2001(3):50-53.
[19] 中華人民共和國教育部.普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)[M]. 北京:人民教育出版社,2020.