在數(shù)學(xué)教學(xué)改革背景下,培養(yǎng)學(xué)生的探究能力至關(guān)重要,這一點(diǎn)與新課標(biāo)要求相契合。在數(shù)學(xué)教學(xué)中,采取探究式教學(xué)手段,創(chuàng)設(shè)針對(duì)性的探究情境,通過(guò)閱讀、觀察、實(shí)驗(yàn)、思考等方式引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究,讓學(xué)生在探究中深刻理解數(shù)學(xué)知識(shí),掌握數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法,從而發(fā)展數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。因此,高中數(shù)學(xué)教師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)探究式學(xué)習(xí)的研究,積極探索更高效的探究式教學(xué)方式,切實(shí)提高數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量。
一、高中數(shù)學(xué)探究式學(xué)習(xí)的內(nèi)涵與實(shí)踐意義
高中數(shù)學(xué)探究式學(xué)習(xí)是以學(xué)生為主體,通過(guò)問(wèn)題或任務(wù)驅(qū)動(dòng),引導(dǎo)其主動(dòng)參與觀察、猜想、驗(yàn)證、推理等數(shù)學(xué)活動(dòng),從而建構(gòu)知識(shí)、發(fā)展思維能力的教學(xué)模式。其核心在于將數(shù)學(xué)知識(shí)的傳授轉(zhuǎn)化為學(xué)生自主探索的過(guò)程,強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)學(xué)本質(zhì)的理解而非機(jī)械記憶。具備以下特點(diǎn):第一,以問(wèn)題為導(dǎo)向。以真實(shí)情境或數(shù)學(xué)問(wèn)題為起點(diǎn),旨在激發(fā)學(xué)生的探究欲望。第二,強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)。學(xué)生需通過(guò)實(shí)驗(yàn)、討論、試錯(cuò)等方式自主推導(dǎo)結(jié)論。第三,注重合作互動(dòng)。引導(dǎo)學(xué)生小組協(xié)作,以此促進(jìn)思維碰撞,培養(yǎng)邏輯表達(dá)與批判性思維。第四,強(qiáng)調(diào)過(guò)程性評(píng)價(jià)。重視學(xué)生在探究過(guò)程中的思維發(fā)展,如提出假設(shè)的合理性、數(shù)據(jù)處理的嚴(yán)謹(jǐn)性等,而非僅關(guān)注答案的正確性。
(一)有助于激活學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)
將探究式學(xué)習(xí)引入高中數(shù)學(xué)課堂,對(duì)教師“教”與學(xué)生“學(xué)”均產(chǎn)生了積極影響,教師可以運(yùn)用多種教學(xué)手段,設(shè)計(jì)組織多樣化的教學(xué)活動(dòng),不僅提高了課堂教學(xué)的效率與質(zhì)量,還有助于激活學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),使其更加主動(dòng),積極參與課堂活動(dòng),主動(dòng)探索數(shù)學(xué)知識(shí)。在探究式教學(xué)模式下,教師鼓勵(lì)學(xué)生親身體驗(yàn)和動(dòng)手實(shí)踐,在此過(guò)程中,學(xué)生既可以根據(jù)自己所掌握的知識(shí)內(nèi)容展開(kāi)問(wèn)題探索,也可以通過(guò)合作探究與同伴一起進(jìn)行任務(wù)實(shí)踐。比如,在概率教學(xué)中,教師可以通過(guò)構(gòu)建真實(shí)的探究情境來(lái)驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考,如用概率分析彩票中獎(jiǎng)機(jī)制,激發(fā)學(xué)生的求知欲,激活學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。這樣既打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式沉悶的教學(xué)氛圍,優(yōu)化了教學(xué)環(huán)境,又促使學(xué)生不斷探究,在探究中實(shí)現(xiàn)自我突破[1]。
(二)有助于突出學(xué)生主體地位
在傳統(tǒng)教學(xué)模式下,教師側(cè)重知識(shí)教學(xué),采用“灌輸式”教學(xué)方式,導(dǎo)致學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí),而在探究式學(xué)習(xí)模式下,學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探究知識(shí),強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過(guò)親身實(shí)踐獲得直接經(jīng)驗(yàn),而非單純依靠教師傳授的間接經(jīng)驗(yàn),有助于突出學(xué)生的課堂主體地位。在此過(guò)程中,教師角色發(fā)生轉(zhuǎn)變,從“講授者”變?yōu)椤耙龑?dǎo)者”,學(xué)生也從“聽(tīng)眾”變?yōu)椤疤剿髡摺?。例如,在?shù)列教學(xué)中,教師僅提供初始問(wèn)題,由學(xué)生自主歸納通項(xiàng)公式。并且,學(xué)生可以根據(jù)自己的特點(diǎn)和意向自主選擇探究工具,比如幾何畫(huà)板、Python編程等,采取更為靈活的學(xué)習(xí)方式,使數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)更加貼合自身需求,進(jìn)一步突顯自身主體地位,培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。
(三)有助于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)
探究式學(xué)習(xí)不僅強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解,還關(guān)注學(xué)生對(duì)知識(shí)的靈活運(yùn)用,通過(guò)組織形式多樣的教學(xué)活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際生活中合理運(yùn)用所學(xué)知識(shí),不僅培養(yǎng)了學(xué)生解決問(wèn)題的能力,還增強(qiáng)了他們的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。一方面,有助于學(xué)生深度參與,例如,在幾何學(xué)習(xí)中,通過(guò)再現(xiàn)數(shù)學(xué)家的發(fā)現(xiàn)過(guò)程(如探究勾股定理的多種證明),引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯與美感,從而愛(ài)上數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)。另一方面,促進(jìn)學(xué)生多維度能力發(fā)展,例如,在統(tǒng)計(jì)案例探究中,學(xué)生需經(jīng)歷數(shù)據(jù)收集、分析建模到結(jié)論批判的全過(guò)程,由此提升學(xué)生的數(shù)據(jù)分析、質(zhì)疑反思等綜合素養(yǎng)。
總之,探究式學(xué)習(xí)通過(guò)重構(gòu)數(shù)學(xué)課堂“教”與“學(xué)”的關(guān)系,不僅深化了學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)本質(zhì)的理解,更培養(yǎng)了其創(chuàng)新思維與學(xué)科核心素養(yǎng)。
二、高中數(shù)學(xué)探究式學(xué)習(xí)的實(shí)踐策略
(一)設(shè)置問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生的自主探究意識(shí)
在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中,構(gòu)建問(wèn)題情境,設(shè)置課堂問(wèn)題是一種較為有效的探究式教學(xué)方式。圍繞課程內(nèi)容,通過(guò)設(shè)置具有一定難度和實(shí)際意義的問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、探究,從而培養(yǎng)學(xué)生的自主探究意識(shí)。在問(wèn)題情境的加持下,學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)與探究,將抽象的數(shù)學(xué)知識(shí)同真實(shí)、具體的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題相結(jié)合,能夠有效激發(fā)學(xué)生的探究興趣,同時(shí)體會(huì)到數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)用價(jià)值。
以高中數(shù)學(xué)人教A版“等差、等比數(shù)列”課程教學(xué)為例,為使學(xué)生明白等差、等比數(shù)列的定義、性質(zhì)和實(shí)際應(yīng)用,教師可以采用問(wèn)題探究式教學(xué)方法,設(shè)置一系列問(wèn)題,利用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生探究。首先,出示《孫子算經(jīng)》中的有趣問(wèn)題“出門(mén)望堤”“今有出門(mén),望見(jiàn)九堤,堤有九木,木有九枝,枝有九巢,巢有九禽,禽有九雛,雛有九毛,毛有九色。問(wèn)各幾何?”以這樣一個(gè)具有濃厚文化韻味的趣味問(wèn)題吸引學(xué)生注意力,引出等比數(shù)列的概念[2]。隨后,鼓勵(lì)學(xué)生調(diào)動(dòng)自身知識(shí)儲(chǔ)備將這段文言文翻譯成白話文,設(shè)計(jì)成直接明白的“應(yīng)用題”,轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,并進(jìn)行解答。通過(guò)設(shè)置趣味問(wèn)題,讓學(xué)生在文化、現(xiàn)實(shí)情境中直觀感受等比數(shù)列的特點(diǎn),進(jìn)而激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究數(shù)列概念、公式和原理的興趣,為后續(xù)的數(shù)學(xué)探究奠定基礎(chǔ)。
又如,在學(xué)習(xí)“拋物線”相關(guān)內(nèi)容時(shí),教師可以給出這樣一道問(wèn)題:“某公園計(jì)劃修建一座噴泉,噴頭安裝在地面原點(diǎn)位置,已知水流的最大高度為4米,在距離噴頭水平方向6米處落回地面,假設(shè)水流軌跡為拋物線形,怎樣設(shè)計(jì)噴泉才合理?”構(gòu)建生活問(wèn)題,將拋物線知識(shí)與現(xiàn)實(shí)問(wèn)題結(jié)合起來(lái),引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合問(wèn)題情境建立拋物線方程,進(jìn)行計(jì)算,不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。通過(guò)這種方式,促使學(xué)生自主探究拋物線知識(shí),感受參數(shù)變化對(duì)拋物線的影響,從而理解拋物線的性質(zhì)。
(二)創(chuàng)設(shè)探究情境,引導(dǎo)學(xué)生合作探究
氛圍環(huán)境是影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要因素,會(huì)影響學(xué)生的探究質(zhì)量。因此,在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師需要給學(xué)生創(chuàng)設(shè)合適的學(xué)習(xí)氛圍,通過(guò)構(gòu)建探究情境,鼓勵(lì)學(xué)生以小組為單位進(jìn)行合作探究,引導(dǎo)學(xué)生互相交流意見(jiàn)、交流思想,集思廣益,最大限度地發(fā)揮集體智慧。一方面,大幅提升學(xué)生的探究效率,幫助他們迅速解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題,達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo);另一方面,促進(jìn)學(xué)生合作探究,活躍了課堂氛圍,讓學(xué)生在輕松、自主的氛圍下高效探究,有助于培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力與創(chuàng)新思考能力。
以高中數(shù)學(xué)人教A版“三角函數(shù)的應(yīng)用”一課教學(xué)為例,為讓學(xué)生準(zhǔn)確理解三角函數(shù)的性質(zhì),能夠合理應(yīng)用三角函數(shù)知識(shí),教師可以創(chuàng)設(shè)探究情境,引導(dǎo)學(xué)生合作探究。比如以潮汐問(wèn)題為背景,組織學(xué)生查閱資料、整理信息,建立潮汐高度隨時(shí)間變化的三角函數(shù)模型,運(yùn)用三角函數(shù)知識(shí)解決此類(lèi)實(shí)際問(wèn)題。在此過(guò)程中,學(xué)生需要分工協(xié)作,收集資料,掌握潮汐問(wèn)題的關(guān)鍵,最后選用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)公式,結(jié)合余弦函數(shù)的周期性特點(diǎn)解釋這一現(xiàn)象。又如,在教授“對(duì)數(shù)函數(shù)”相關(guān)內(nèi)容時(shí),教師可結(jié)合生物學(xué)細(xì)胞知識(shí)構(gòu)建這樣一個(gè)探究情境:“一個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)細(xì)胞,再?gòu)膬蓚€(gè)細(xì)胞分裂成四個(gè)細(xì)胞,那么需要經(jīng)歷多少次分裂才有一萬(wàn)個(gè)細(xì)胞?”引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合情境合作探究對(duì)數(shù)函數(shù)知識(shí),聯(lián)系函數(shù)的定義域、底數(shù)和值域,理解對(duì)數(shù)函數(shù)的概念,建立對(duì)數(shù)函數(shù)模型[3]。通過(guò)這種方式,增強(qiáng)生生互動(dòng),使每位學(xué)生都能參與到數(shù)學(xué)探究活動(dòng)中來(lái),發(fā)揮自己的長(zhǎng)處,培養(yǎng)探究能力,提高學(xué)習(xí)成效。
(三)組織探究實(shí)踐,提高學(xué)生的探究能力
在探究式學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下,為促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí),高中數(shù)學(xué)教師應(yīng)積極組織各種實(shí)踐類(lèi)探究活動(dòng),比如開(kāi)展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行數(shù)學(xué)研究等,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行觀察、推理和驗(yàn)證,從而提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力。為此,教師應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法,注重與學(xué)生的互動(dòng),選取合適的教學(xué)內(nèi)容,鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作,讓學(xué)生手腦并用,積極參與到課堂活動(dòng)中來(lái),以加深學(xué)生對(duì)課堂理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解。此外,在探究實(shí)踐過(guò)程中,教師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的指導(dǎo),重視探究過(guò)程,而非探究結(jié)果,要扮演好引導(dǎo)者、促進(jìn)者角色,給予學(xué)生更多自主權(quán),在必要時(shí)為學(xué)生提供幫助,全面提高學(xué)生的探究能力。
在高中數(shù)學(xué)人教A版“概率”課程教學(xué)實(shí)踐中,為使學(xué)生掌握“隨機(jī)事件與概率、事件的相互獨(dú)立性、頻率與概率”知識(shí),教師可以組織探究類(lèi)實(shí)踐活動(dòng),開(kāi)展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)。比如進(jìn)行拋硬幣實(shí)驗(yàn),探究頻率的穩(wěn)定性,讓學(xué)生動(dòng)手操作,每個(gè)學(xué)生拋硬幣十次,記錄正面朝上的次數(shù),然后匯總?cè)鄶?shù)據(jù),計(jì)算總頻率,并引導(dǎo)學(xué)生思考“為何小次數(shù)時(shí)頻率差異大,大次數(shù)時(shí)趨近0.5”,理解頻率與概率之間的關(guān)系?;蛘唛_(kāi)展擲骰子實(shí)驗(yàn),準(zhǔn)備兩個(gè)骰子、記錄表,探索點(diǎn)數(shù)和的概率分布,理解古典概型。具體操作為:讓每組擲兩骰子50次,記錄每次點(diǎn)數(shù)之和;統(tǒng)計(jì)各組(2-12)出現(xiàn)的頻數(shù),計(jì)算頻率。總之,通過(guò)設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的趣味實(shí)驗(yàn),將理論與實(shí)際結(jié)合起來(lái),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)探究,從而理解抽象的概率知識(shí)。
又如,在學(xué)習(xí)高中數(shù)學(xué)人教A版“集合間的基本關(guān)系”時(shí),圍繞它們之間關(guān)系,組織學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)研究,思考“如何觀察集合中的元素”“如何判斷它們之間的關(guān)系”“如何進(jìn)行比較、推理”,引導(dǎo)學(xué)生深入思考,有目的、有方向地進(jìn)行數(shù)學(xué)研究[4]。通過(guò)這種方式,使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的數(shù)學(xué)探究意愿,同時(shí)加深對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)理解,從而構(gòu)建完整的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)框架。
(四)借助信息科技,提升探究效率
教育教學(xué)改革背景下,運(yùn)用信息科技逐漸成為一種新的教學(xué)趨勢(shì),能夠有效提高課堂教學(xué)效率。因此,在高中數(shù)學(xué)探究式學(xué)習(xí)實(shí)踐中,教師應(yīng)合理利用信息科技,借助技術(shù)賦能探究教學(xué),為學(xué)生提供豐富多樣的學(xué)習(xí)資料,比如微視頻、動(dòng)畫(huà)、在線課程、虛擬資源等,使抽象的數(shù)學(xué)知識(shí)變得直觀易懂,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)探究興趣。同時(shí),教師還可利用信息科技創(chuàng)新教學(xué)形式,設(shè)計(jì)互動(dòng)性更強(qiáng)的教學(xué)活動(dòng),構(gòu)建虛擬環(huán)境,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足,發(fā)展學(xué)生的信息素養(yǎng)和綜合能力。
例如,在“三角函數(shù)”一課教學(xué)中,為幫助學(xué)生直觀理解三角函數(shù)的特性,教師可利用信息科技來(lái)輔助課堂教學(xué),使用幾何畫(huà)板工具繪制函數(shù)圖像,確保圖像的美觀性和立體性,吸引學(xué)生注意力。同時(shí),利用幾何畫(huà)板的動(dòng)態(tài)演示功能,通過(guò)控制變量的方式,向?qū)W生展示周期變換、相位變換、振幅變換所呈現(xiàn)的三種圖像變化,強(qiáng)化學(xué)生的直觀感受,使他們明白函數(shù)軌跡因不同變量變換而改變。通過(guò)技術(shù)賦能,彌補(bǔ)傳統(tǒng)講授式教學(xué)的不足,不僅提升了學(xué)生的探究效率,還強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)函數(shù)圖像的直觀記憶。又如,在教授“基本立體圖形”相關(guān)內(nèi)容時(shí),在正式教學(xué)之前,教師可以通過(guò)線上平臺(tái)為學(xué)生推送形式多樣的學(xué)習(xí)資料,比如立體圖形的名稱(chēng)、具體事物、基本特征等,幫助學(xué)生搭建思維導(dǎo)圖,在頭腦中構(gòu)建起對(duì)相關(guān)立體圖形的認(rèn)識(shí)與理解,從而主動(dòng)探究相關(guān)知識(shí)[5]。通過(guò)這種方式,豐富課堂教學(xué)資源,為學(xué)生學(xué)習(xí)立體圖形提供具體支撐培養(yǎng)了空間思維,同時(shí)使學(xué)生的邏輯思維、探究能力得到有效鍛煉。
(五)完善教學(xué)評(píng)價(jià),指向探究過(guò)程
在探究式學(xué)習(xí)過(guò)程中,教學(xué)評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)起著重要的導(dǎo)向作用,通過(guò)合理的評(píng)價(jià)與反饋,學(xué)生可以明確自身的學(xué)習(xí)情況,進(jìn)而針對(duì)性地調(diào)整學(xué)習(xí)方式和思路。因此,高中數(shù)學(xué)教師要不斷完善教學(xué)評(píng)價(jià),在注重結(jié)果評(píng)價(jià)的同時(shí),引入過(guò)程性評(píng)價(jià)和表現(xiàn)性評(píng)價(jià),指向?qū)W生的探究過(guò)程,實(shí)現(xiàn)多角度、全過(guò)程的評(píng)價(jià)。同時(shí),讓學(xué)生參與到評(píng)價(jià)活動(dòng)當(dāng)中來(lái),增進(jìn)學(xué)生對(duì)自我發(fā)展需求的認(rèn)識(shí),更好地認(rèn)識(shí)自己,從而推動(dòng)自身全面發(fā)展[]。
例如,在完成“函數(shù)的概念及其表示”知識(shí)教學(xué)后,針對(duì)學(xué)生的探究成果和探究過(guò)程,教師需實(shí)施有效評(píng)價(jià)。首先,通過(guò)評(píng)價(jià)學(xué)生的作業(yè)和練習(xí)情況,判斷其是否掌握此課時(shí)的主要內(nèi)容,如果沒(méi)有,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性輔導(dǎo)。其次,關(guān)注學(xué)生的探究過(guò)程,肯定、表?yè)P(yáng)他們的探究行為,給予他們正向的反饋,激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí),并針對(duì)學(xué)生在探究過(guò)程中表現(xiàn)出的問(wèn)題提供改進(jìn)意見(jiàn)。最后,引導(dǎo)學(xué)生自評(píng)、互評(píng),鼓勵(lì)他們進(jìn)行探究反思,在反思中學(xué)習(xí)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn),從而提高學(xué)習(xí)效率,促進(jìn)自身進(jìn)步。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,在探究式學(xué)習(xí)背景下,高中數(shù)學(xué)教師應(yīng)積極轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,創(chuàng)新教學(xué)策略,運(yùn)用多種教學(xué)方式,引導(dǎo)學(xué)生自主探究、合作探究,或者開(kāi)展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行數(shù)學(xué)研究,全面提高數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量,推進(jìn)高中數(shù)學(xué)教學(xué)模式的改進(jìn),培養(yǎng)出更多高素質(zhì)的綜合性人才。
參考文獻(xiàn)
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