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,這一點與新課標要求相契合。在數(shù)學(xué)教學(xué)中,采取探究式教學(xué)手段,創(chuàng)設(shè)針對性的探究情境,通過閱讀、觀察、實驗、思考等方式引導(dǎo)學(xué)生主動探究,讓學(xué)生在探究中深刻理解數(shù)學(xué)知識,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)加強對探究式學(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,通過問題或任務(wù)驅(qū)動,引導(dǎo)其主動參與觀察、猜想、驗證、推理等數(shù)學(xué)活動,從而建構(gòu)知識、發(fā)展思維能力的教學(xué)模式。其核心在于將數(shù)學(xué)知識的傳授轉(zhuǎn)化為學(xué)生自主探索的過程,強調(diào)對數(shù)學(xué)本質(zhì)的理解而非機械記憶。具備以下特點:第一,以問題為導(dǎo)向。以真實情境或數(shù)學(xué)問題為起點,旨在激發(fā)學(xué)生的探究欲望。第二,強調(diào)學(xué)生主動構(gòu)建知識。學(xué)生需通過實驗、討論、試錯等方式自主推導(dǎo)結(jié)論。第三,注重合作互動。引導(dǎo)學(xué)生小組協(xié)作,以此促進思維碰撞,培養(yǎng)邏輯表達與批判性思維。第四,強調(diào)過程性評價。重視學(xué)生在探究過程中的思維發(fā)展,如提出假設(shè)的合理性、數(shù)據(jù)處理的嚴謹性等,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)動機
將探究式學(xué)習(xí)引入高中數(shù)學(xué)課堂,對教師“教”與學(xué)生“學(xué)”均產(chǎn)生了積極影響,教師可以運用多種教學(xué)手段,設(shè)計組織多樣化的教學(xué)活動,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)動機,使其更加主動,積極參與課堂活動,主動探索數(shù)學(xué)知識。在探究式教學(xué)模式下,教師鼓勵學(xué)生親身體驗和動手實踐,在此過程中,學(xué)生既可以根據(jù)自己所掌握的知識內(nèi)容展開問題探索,也可以通過合作探究與同伴一起進行任務(wù)實踐。比如,在概率教學(xué)中,教師可以通過構(gòu)建真實的探究情境來驅(qū)動學(xué)生思考,如用概率分析彩票中獎機制,激發(fā)學(xué)生的求知欲,激活學(xué)習(xí)動機。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)重知識教學(xué),采用“灌輸式”教學(xué)方式,導(dǎo)致學(xué)生被動接受知識,而在探究式學(xué)習(xí)模式下,學(xué)生由被動接受知識逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹骄恐R,強調(diào)學(xué)生通過親身實踐獲得直接經(jīng)驗,而非單純依靠教師傳授的間接經(jīng)驗,有助于突出學(xué)生的課堂主體地位。在此過程中,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“聽眾”變?yōu)椤疤剿髡摺薄@?,在?shù)列教學(xué)中,教師僅提供初始問題,由學(xué)生自主歸納通項公式。并且,學(xué)生可以根據(jù)自己的特點和意向自主選擇探究工具,比如幾何畫板、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)有助于增強學(xué)生學(xué)習(xí)體驗
探究式學(xué)習(xí)不僅強調(diào)學(xué)生對知識的理解,還關(guān)注學(xué)生對知識的靈活運用,通過組織形式多樣的教學(xué)活動,引導(dǎo)學(xué)生在實際生活中合理運用所學(xué)知識,不僅培養(yǎng)了學(xué)生解決問題的能力,還增強了他們的學(xué)習(xí)體驗。一方面,有助于學(xué)生深度參與,例如,在幾何學(xué)習(xí)中,通過再現(xiàn)數(shù)學(xué)家的發(fā)現(xiàn)過程(如探究勾股定理的多種證明),引導(dǎo)學(xué)生體驗數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的邏輯與美感,從而愛上數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)。另一方面,促進學(xué)生多維度能力發(fā)展,例如,在統(tǒng)計案例探究中,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)的實踐策略
(一)設(shè)置問題,培養(yǎng)學(xué)生的自主探究意識
在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中,構(gòu)建問題情境,設(shè)置課堂問題是一種較為有效的探究式教學(xué)方式。圍繞課程內(nèi)容,通過設(shè)置具有一定難度和實際意義的問題,引導(dǎo)學(xué)生獨立思考、探究,從而培養(yǎng)學(xué)生的自主探究意識。在問題情境的加持下,學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)與探究,將抽象的數(shù)學(xué)知識同真實、具體的現(xiàn)實問題相結(jié)合,能夠有效激發(fā)學(xué)生的探究興趣,同時體會到數(shù)學(xué)知識的實用價值。
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)和實際應(yīng)用,教師可以采用問題探究式教學(xué)方法,設(shè)置一系列問題,利用問題驅(qū)動學(xué)生探究。首先,出示《孫子算經(jīng)》中的有趣問題“出門望堤”“今有出門,望見九堤,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。問各幾何?”以這樣一個具有濃厚文化韻味的趣味問題吸引學(xué)生注意力,引出等比數(shù)列的概念[2]。隨后,鼓勵學(xué)生調(diào)動自身知識儲備將這段文言文翻譯成白話文,設(shè)計成直接明白的“應(yīng)用題”,轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實問題,并進行解答。通過設(shè)置趣味問題,讓學(xué)生在文化、現(xiàn)實情境中直觀感受等比數(shù)列的特點,進而激發(fā)學(xué)生主動探究數(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,教師可以給出這樣一道問題:“某公園計劃修建一座噴泉,噴頭安裝在地面原點位置,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)計噴泉才合理?”構(gòu)建生活問題,將拋物線知識與現(xiàn)實問題結(jié)合起來,引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合問題情境建立拋物線方程,進行計算,不斷優(yōu)化設(shè)計方案。通過這種方式,促使學(xué)生自主探究拋物線知識,感受參數(shù)變化對拋物線的影響,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,通過構(gòu)建探究情境,鼓勵學(xué)生以小組為單位進行合作探究,引導(dǎo)學(xué)生互相交流意見、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)問題,達成學(xué)習(xí)目標;另一方面,促進學(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,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,建立潮汐高度隨時間變化的三角函數(shù)模型,運用三角函數(shù)知識解決此類實際問題。在此過程中,學(xué)生需要分工協(xié)作,收集資料,掌握潮汐問題的關(guān)鍵,最后選用恰當?shù)臄?shù)學(xué)公式,結(jié)合余弦函數(shù)的周期性特點解釋這一現(xiàn)象。又如,在教授“對數(shù)函數(shù)”相關(guān)內(nèi)容時,教師可結(jié)合生物學(xué)細胞知識構(gòu)建這樣一個探究情境:“一個細胞分裂成兩個細胞,再從兩個細胞分裂成四個細胞,那么需要經(jīng)歷多少次分裂才有一萬個細胞?”引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合情境合作探究對數(shù)函數(shù)知識,聯(lián)系函數(shù)的定義域、底數(shù)和值域,理解對數(shù)函數(shù)的概念,建立對數(shù)函數(shù)模型[3]。通過這種方式,增強生生互動,使每位學(xué)生都能參與到數(shù)學(xué)探究活動中來,發(fā)揮自己的長處,培養(yǎng)探究能力,提高學(xué)習(xí)成效。
(三)組織探究實踐,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)積極組織各種實踐類探究活動,比如開展數(shù)學(xué)實驗、進行數(shù)學(xué)研究等,引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識進行觀察、推理和驗證,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,選取合適的教學(xué)內(nèi)容,鼓勵學(xué)生動手操作,讓學(xué)生手腦并用,積極參與到課堂活動中來,以加深學(xué)生對課堂理論知識的認識與理解。此外,在探究實踐過程中,教師應(yīng)加強對學(xué)生的指導(dǎo),重視探究過程,而非探究結(jié)果,要扮演好引導(dǎo)者、促進者角色,給予學(xué)生更多自主權(quán),在必要時為學(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)實踐中,為使學(xué)生掌握“隨機事件與概率、事件的相互獨立性、頻率與概率”知識,教師可以組織探究類實踐活動,開展數(shù)學(xué)實驗。比如進行拋硬幣實驗,探究頻率的穩(wěn)定性,讓學(xué)生動手操作,每個學(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),計算總頻率,并引導(dǎo)學(xué)生思考“為何小次數(shù)時頻率差異大,大次數(shù)時趨近0.5”,理解頻率與概率之間的關(guān)系。或者開展擲骰子實驗,準備兩個骰子、記錄表,探索點數(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,記錄每次點數(shù)之和;統(tǒng)計各組(2-12)出現(xiàn)的頻數(shù),計算頻率。總之,通過設(shè)計一些簡單的趣味實驗,將理論與實際結(jié)合起來,引導(dǎo)學(xué)生進行數(shù)學(xué)探究,從而理解抽象的概率知識。
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,圍繞它們之間關(guān)系,組織學(xué)生進行數(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”“如何進行比較、推理”,引導(dǎo)學(xué)生深入思考,有目的、有方向地進行數(shù)學(xué)研究[4]。通過這種方式,使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的數(shù)學(xué)探究意愿,同時加深對知識的系統(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,運用信息科技逐漸成為一種新的教學(xué)趨勢,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、動畫、在線課程、虛擬資源等,使抽象的數(shù)學(xué)知識變得直觀易懂,進一步激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)探究興趣。同時,教師還可利用信息科技創(chuàng)新教學(xué)形式,設(shè)計互動性更強的教學(xué)活動,構(gòu)建虛擬環(huán)境,實現(xiàn)人機交互,彌補傳統(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輔助課堂教學(xué),使用幾何畫板工具繪制函數(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,利用幾何畫板的動態(tài)演示功能,通過控制變量的方式,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。通過技術(shù)賦能,彌補傳統(tǒng)講授式教學(xué)的不足,不僅提升了學(xué)生的探究效率,還強化了學(xué)生對函數(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,在正式教學(xué)之前,教師可以通過線上平臺為學(xué)生推送形式多樣的學(xué)習(xí)資料,比如立體圖形的名稱、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)建起對相關(guān)立體圖形的認識與理解,從而主動探究相關(guān)知識[5]。通過這種方式,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)評價,指向探究過程
在探究式學(xué)習(xí)過程中,教學(xué)評價對學(xué)生學(xué)習(xí)起著重要的導(dǎo)向作用,通過合理的評價與反饋,學(xué)生可以明確自身的學(xué)習(xí)情況,進而針對性地調(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)評價,在注重結(jié)果評價的同時,引入過程性評價和表現(xiàn)性評價,指向?qū)W生的探究過程,實現(xiàn)多角度、全過程的評價。同時,讓學(xué)生參與到評價活動當中來,增進學(xué)生對自我發(fā)展需求的認識,更好地認識自己,從而推動自身全面發(fā)展[]。
例如,在完成“函數(shù)的概念及其表示”知識教學(xué)后,針對學(xué)生的探究成果和探究過程,教師需實施有效評價。首先,通過評價學(xué)生的作業(yè)和練習(xí)情況,判斷其是否掌握此課時的主要內(nèi)容,如果沒有,應(yīng)對其進行針對性輔導(dǎo)。其次,關(guān)注學(xué)生的探究過程,肯定、表揚他們的探究行為,給予他們正向的反饋,激勵學(xué)生學(xué)習(xí),并針對學(xué)生在探究過程中表現(xiàn)出的問題提供改進意見。最后,引導(dǎo)學(xué)生自評、互評,鼓勵他們進行探究反思,在反思中學(xué)習(xí)、總結(jié)經(jīng)驗,從而提高學(xué)習(xí)效率,促進自身進步。
結(jié)束語
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,或者開展數(shù)學(xué)實驗、進行數(shù)學(xué)研究,全面提高數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量,推進高中數(shù)學(xué)教學(xué)模式的改進,培養(yǎng)出更多高素質(zhì)的綜合性人才。
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