時間:2023-03-22 17:47:41
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇數(shù)學(xué)研究論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
1數(shù)學(xué)建模融入數(shù)學(xué)課程能夠培養(yǎng)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
學(xué)習(xí)興趣對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有著決定性的作用,只有讓學(xué)生培養(yǎng)對數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,才能從根本上解決高職數(shù)學(xué)教學(xué)中存在的問題。數(shù)學(xué)建模是一個將實際問題用數(shù)學(xué)的語言、方法,去近似刻畫、建立相應(yīng)模型并加以解決的過程。數(shù)學(xué)建模的過程符合學(xué)生認知問題、處理問題、反思問題的全過程,能極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和數(shù)學(xué)的趣味性,學(xué)生能夠從實踐中體會到數(shù)學(xué)的作用,從而增加對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。
2數(shù)學(xué)建模思想融入數(shù)學(xué)課程能夠加快高職學(xué)校素質(zhì)教育的步伐
高等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才。要求既要能動腦又要能動手。因此高職教育的培養(yǎng)目標決定了數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)該以培養(yǎng)技能型人才為目的,理論知識服務(wù)于實際應(yīng)用。高職學(xué)生畢業(yè)后將成為國家各行業(yè)的生力軍,如果他們能夠運用已有的數(shù)學(xué)知識與方法不斷革新工藝、改進方法、提高效率、增強產(chǎn)品競爭力,必將會為我國的建設(shè)與發(fā)展做出巨大貢獻。清華大學(xué)姜啟源教授曾說:相對于本科院校而言,以培養(yǎng)技能型、應(yīng)用型人才為目標的高職院校,將數(shù)學(xué)建模作為數(shù)學(xué)教學(xué)的重要組成部分,更有其必要性和可行性。
3數(shù)學(xué)建模思想融入數(shù)學(xué)課程能夠提升學(xué)生各方面的能力
學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,通過對數(shù)學(xué)建模這種科學(xué)的前沿的教學(xué)方式的反復(fù)實踐,能夠有效地提高自己的各方面能力。由于建模對計算機的應(yīng)用較多,所以能夠加強學(xué)生對計算機功能的掌握,數(shù)學(xué)建模需要將數(shù)學(xué)與其他知識相結(jié)合,需要極大的信息量和知識面,計算機能有效的擴大學(xué)生的知識面,使得學(xué)生能夠更全面科學(xué)的進行數(shù)學(xué)建模;同時,數(shù)學(xué)建模能培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識和協(xié)作能力,學(xué)生也能通過建模來找到自己在團隊的合適位置。
二、數(shù)學(xué)建模教學(xué)實踐及學(xué)生創(chuàng)新能力的提高
近年來,我院在把數(shù)學(xué)建模的思想方法融入高等數(shù)學(xué)課程方面進行了深入的探索與實踐,許多教學(xué)與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法與手段以及新穎的教學(xué)內(nèi)容正逐步進入高等數(shù)學(xué)課堂,對提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)的積極性,提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力起到了非常大的作用。
1融入數(shù)學(xué)建模思想精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容
按照“知識導(dǎo)入、案例展開、由淺入深、拓展思考”的思路精心設(shè)計課堂教學(xué)內(nèi)容。由貼近生活.與實際聯(lián)系密切的趣味問題導(dǎo)入,在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問題情境,發(fā)散學(xué)生的思維,吸引學(xué)生積極動腦,主動地參與學(xué)習(xí)。同時鼓勵學(xué)生用已有的知識和經(jīng)驗去推理、觀察、比較、分析、綜合、概括、歸納等尋求解決問題的方法,實現(xiàn)快樂學(xué)習(xí)的理念。在建模案例的挑選上,盡量從問題背景簡單,容易入手的題目開始,讓學(xué)生了解建模的一般過程,然后再由淺入深。每個案例之后設(shè)置拓展思考,培養(yǎng)探索精神,通過典型案例分析基本知識講解觸類旁通舉一反三,歸納總結(jié)掌握一類問題的處理方法的過程,達到應(yīng)用數(shù)學(xué)能力的全面提升。實施情景案例、項目驅(qū)動、任務(wù)導(dǎo)向教學(xué),在建立實際問題的模型過程中,穿插介紹必要的理論知識點,讓學(xué)生帶著問題學(xué)知識,并在實踐中運用知識、提升能力,理論教學(xué)與實踐教學(xué)相互滲透。
2靈活多樣的教學(xué)方法與現(xiàn)代教學(xué)手段相結(jié)合
在數(shù)學(xué)建模教學(xué)中主要采用案例驅(qū)動教學(xué)法,以基礎(chǔ)案例引入相關(guān)知識,解決問題過程中介紹相應(yīng)建模方法及軟件使用技能,有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時,在案例分析時教師與學(xué)生互換角色交流分析思路,角色互換法使學(xué)生在角色體驗中既能加深對建模方法的理解,又能提高相應(yīng)的邏輯思維與表達能力。另外,采用項目研究過程法,學(xué)生自行組隊,通過項目申報、研究、解題匯報并提交論文等環(huán)節(jié),全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與動手能力。在教學(xué)手段方面,充分運用多媒體教學(xué)設(shè)備,如電子課件、數(shù)學(xué)軟件演示、計算機輔助教學(xué)、案例視頻材料等,充分展示豐富的教學(xué)內(nèi)容,化抽象為直觀,化復(fù)雜計算為簡單程序求解。有效利用網(wǎng)絡(luò)資源,建立師生之間密切聯(lián)系,為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供便利條件,提高學(xué)習(xí)效率。
3形成“課內(nèi)、課外”互動的良好氛圍,“教學(xué)、實踐、競賽”一體化的有效機制
根據(jù)高職院校數(shù)學(xué)課時較少學(xué)生基礎(chǔ)較差的特點,設(shè)計課內(nèi)課外互動的教學(xué)模式,課內(nèi)教學(xué)環(huán)節(jié)系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生建模思想方法,課外環(huán)節(jié)為學(xué)生創(chuàng)建進行建模實踐的平臺,兩種教學(xué)模式結(jié)合實現(xiàn)綜合能力的提高。融“教、學(xué)、做”為一體,理論與實踐教學(xué)相互滲透。以建模課程推動建模競賽,以建模競賽帶動校園數(shù)學(xué)文化,實現(xiàn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提高。2010年以來,《數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)試驗》作為公共選修課程,面向全院所有專業(yè)學(xué)生開設(shè),每學(xué)期的選修人數(shù)均在200人以上,大大拓寬了學(xué)生的知識面,提高了學(xué)生數(shù)學(xué)建模的能力。由數(shù)學(xué)建模愛好者組成的院數(shù)學(xué)建模協(xié)會,以“基于學(xué)術(shù)、用于生活”為主要目標,以“導(dǎo)師指點、同學(xué)互促”為活動形式,著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力?;钴S校園文化氣息,促進學(xué)生全面發(fā)展。
4數(shù)學(xué)實驗室初具規(guī)模,數(shù)學(xué)問題軟件解決
為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,加強實踐性教學(xué),學(xué)院創(chuàng)建了數(shù)學(xué)建模實驗室。數(shù)學(xué)建模實驗室有32臺計算機,實驗室面積100余平方米,投入經(jīng)費約20余萬元。每臺機器都安裝了與數(shù)學(xué)建模有關(guān)的Matlab、Lingo、SPSS等軟件,供學(xué)生上機實踐。另外,學(xué)院創(chuàng)新實驗室和大型多媒體教室可供數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)和選修課上課使用。高等數(shù)學(xué)課程中每學(xué)期專門拿出18個實驗學(xué)時,學(xué)習(xí)利用Matlab等數(shù)學(xué)軟件解決數(shù)學(xué)問題,學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)積極性大大提高。
分析解答應(yīng)用題的能力是學(xué)生邏輯思維能力的綜合體現(xiàn)。應(yīng)用題教學(xué)就是培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識解決實際問題和發(fā)展思維。因為在應(yīng)用題教學(xué)過程中,努力地展現(xiàn)教師的原始思維,讓學(xué)生積極參與教師的思維過程。這樣也許會現(xiàn)難堪的境地,但無論教師在展示過程中的思路,是成功的,還是失敗的,堅信它總是可以給學(xué)生帶來啟示的,這也是有的放矢地發(fā)展自然科學(xué)思維特有的素質(zhì),從而發(fā)展學(xué)生的全面的數(shù)學(xué)能力素質(zhì)。現(xiàn)舉例說明如下:
例1某班用班費20元,買回乒乓球和羽毛球共44個,已知乒乓球每個0.4元,羽毛球每個0.5元,問兩種球各買多少個?
展示思維過程,這道應(yīng)用題涉及個數(shù)和錢的數(shù)量關(guān)系問題,必須明確個數(shù)、錢數(shù)的數(shù)量及其之間關(guān)系,因此通過列表加以分析解決:
乒乓球
羽毛球
總計數(shù)量
個數(shù)(個)
?
?
44
錢數(shù)(個)
?
?
20
由于乒乓球、羽毛球個數(shù)未知,雖然已知乒乓球、羽毛球每個的價錢,仍無法表達乒乓球、羽毛球所花費的錢數(shù)。因此,問題就轉(zhuǎn)入對乒乓球、羽毛球的個數(shù)的分析和設(shè)取。(這又恰好是我們問題要求的),如果我們設(shè)乒乓球的個數(shù)為x個,根據(jù)“買回乒乓球和羽毛球共44個”這一數(shù)量關(guān)系,羽毛球的個數(shù)便可表達為(44-x)個。這樣便設(shè)取出乒乓球和羽毛球的個數(shù),再根據(jù)個數(shù)與所花的球錢數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系,便可表達出乒乓球和羽毛球所花的錢數(shù),那么分析表格就成為:(注:①②③④為逐步分析設(shè)取表達的順序)
乒乓球
羽毛球
總計數(shù)量
個數(shù)(個)
x①
(44-x)②
44
錢數(shù)(個)
0.4x③
0.5(44-x)④
20
進而根據(jù)花費的錢數(shù)關(guān)系就可以列出方程:0.4x+0.5(44-x)=20
解:設(shè)乒乓球買回x個,那么羽毛球買回(44-x)個,根據(jù)題意得:
0.4x+0.5(44-x)=20
解這個一元一次方程,得:x=20
所以羽毛球個數(shù):44-20=24(個)
答:乒乓球買回20個,羽毛球買回了24個。
例2現(xiàn)有溶度90%和45%的酒精溶液,各取多少千克能配制出75%的酒精溶液6千克?
展示思維過程:這道應(yīng)用題是有關(guān)溶度問題,必須明確溶液量、溶度、溶質(zhì)量的數(shù)量及其之間的關(guān)系,通過列表充分體現(xiàn):
溶液量(千克)
溶度
溶質(zhì)量(千克)
配制前
?
90%
?
?
45%
?
配制后
6
75%
6×75%
由于所要取的溶液量未知,那各自溶液中所含的溶質(zhì)的量也就無法表達。因此,癥結(jié)轉(zhuǎn)入對所取各溶液量的分析和設(shè)取。如果設(shè)取90%的酒精溶液量為x千克,那么通過分析配制前后溶液量的變化,便可得出45%的酒精溶液量為(6-x)千克。進而根據(jù)溶度問題中最基本的關(guān)系即:溶質(zhì)量=溶液量×溶度,便可表達出各自溶液中所含純酒精(即溶質(zhì)量)的量,分析表格便成為:(注:①②③④為逐步分析設(shè)取表達的順序)
溶液量(千克)
溶度
溶質(zhì)量(千克)
配制前
x①
90%
90%x②
(6-x)③
45%
45%(6-x)④
配制后
6
75%
6×75%
從而根據(jù)配制前后溶質(zhì)的量的變化關(guān)系,便可列出方程:
解:設(shè)需要取90%的酒精溶液x千克,那么取45%的酒精溶液(6-x),
根據(jù)題意得:90%x+45%(6-x)=6×75%解這個方程得:x=4
女生數(shù)學(xué)能力的下降,環(huán)境因素及心理因素不容忽視.目前社會、家庭、學(xué)校對學(xué)生的期望值普遍過高.而女生性格較為文靜、內(nèi)向,心理承受能力較差,加上數(shù)學(xué)學(xué)科難度大,因此導(dǎo)致她們的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣淡化,能力下降.因此,教師要多關(guān)心女生的思想和學(xué)習(xí),經(jīng)常同她們平等交談,了解其思想上、學(xué)習(xí)上存在的問題,幫助其分析原因,制定學(xué)習(xí)計劃,清除緊張心理,鼓勵她們“敢問”、“會問”,激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣.同時,要求家長能以積極態(tài)度對待女生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),要多鼓勵少指責(zé),幫助她們棄掉沉重的思想包袱,輕松愉快地投入到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中;還可以結(jié)合女性成才的事例和現(xiàn)實生活中的實例,幫助她們樹立學(xué)好數(shù)學(xué)的信心.事實上,女生的情感平穩(wěn)度比較高,只要她們感興趣,就會克服困難,努力達到提高數(shù)學(xué)能力的目的.
二、“開門造車”,注重方法
在學(xué)習(xí)方法方面,女生比較注重基礎(chǔ),學(xué)習(xí)較扎實,喜歡做基礎(chǔ)題,但解綜合題的能力較差,更不愿解難題;女生上課記筆記,復(fù)習(xí)時喜歡看課本和筆記,但忽視上課聽講和能力訓(xùn)練;女生注重條理化和規(guī)范化,按部就班,但適應(yīng)性和創(chuàng)新意識較差.因此,教師要指導(dǎo)女生“開門造車”,讓她們暴露學(xué)習(xí)中的問題,有針對地指導(dǎo)聽課,強化雙基訓(xùn)練,對綜合能力要求較高的問題,指導(dǎo)她們學(xué)會利用等價轉(zhuǎn)換、類比、化歸等數(shù)學(xué)思想,將問題轉(zhuǎn)化為若干基礎(chǔ)問題,還可以組織她們學(xué)習(xí)他人成功的經(jīng)驗,改進學(xué)習(xí)方法,逐步提高能力.
三、“笨鳥先飛”,強化預(yù)習(xí)
女生受生理、心理等因素影響,對知識的理解、應(yīng)用能力相對要差一些,對問題的反應(yīng)速度也慢一些.因此,要提高課堂學(xué)習(xí)過程中的數(shù)學(xué)能力,課前的預(yù)習(xí)至關(guān)重要.教學(xué)中,要有針對性地指導(dǎo)女生課前的預(yù)習(xí),可以編制預(yù)習(xí)提綱,對抽象的概念、邏輯性較強的推理、空間想象能力及數(shù)形結(jié)合能力要求較高的內(nèi)容,要求通過預(yù)習(xí)有一定的了解,便于聽課時有的放矢,易于突破難點.認真預(yù)習(xí),還可以改變心理狀態(tài),變被動學(xué)習(xí)為主動參與.因此,要求女生強化課前預(yù)習(xí),“笨鳥先飛”.
四、“固本扶元”,落實“雙基”
女生數(shù)學(xué)能力差,主要表現(xiàn)在對基本技能的理解、掌握和應(yīng)用上.只有在鞏固基礎(chǔ)知識和掌握基本技能的前提下,才能提高女生的綜合能力.因此,教師要加強對舊知識的復(fù)習(xí)和基本技能的訓(xùn)練,結(jié)合講授新課組織復(fù)習(xí);也可以通過基礎(chǔ)知識的訓(xùn)練,使學(xué)生對已學(xué)的知識進行鞏固和提高,使他們具備學(xué)習(xí)新知識所必需的基本能力,從而對新知識的學(xué)習(xí)和掌握起到促進作用.
五、“揚長補短”,增加自信
那么,要想使數(shù)學(xué)教學(xué)成為數(shù)學(xué)活動的教學(xué)主要應(yīng)考慮哪幾個問題呢?下面談?wù)劰P者一些想法。
一、考慮學(xué)生現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)
知識和思維是互相聯(lián)系的,在進行某種思維活動的教學(xué)之前,首先要考慮學(xué)生的現(xiàn)有知識結(jié)構(gòu)。
什么是知識結(jié)構(gòu)?一般人們認為:在數(shù)學(xué)中,包括定義、公理、定理、公式、方法等,它們之間存在的聯(lián)系以及人們從一定角度出發(fā),用某種觀點去描述這種聯(lián)系和作用,總結(jié)規(guī)律,歸納為一個系統(tǒng),這就是知識結(jié)構(gòu)。在教學(xué)中只有了解學(xué)生的知識結(jié)構(gòu),才能進一步了解思維水平,考慮教新知識基礎(chǔ)是否夠用,用什么樣的教法來完成數(shù)學(xué)活動的教學(xué)。
例如:在講解一元二次方程[a(x)2+bx+c=0a≠0]時,討論它的解,須用到配方法,或因式分解法等等,那么上課前教師要清楚這些方法學(xué)生是否掌握,掌握程度如何,這樣,活動教學(xué)才能順利進行。
二、考慮學(xué)生的思維結(jié)構(gòu)
數(shù)學(xué)教學(xué)是數(shù)學(xué)思維活動的教學(xué),進行數(shù)學(xué)教學(xué)時自然應(yīng)考慮學(xué)生現(xiàn)有的思維活動水平。
心理學(xué)早已證明,思維能力及智力品質(zhì)都隨著青少年年齡的遞增而發(fā)展,學(xué)生的思維水平在不同的年齡階段上是不相同的。斯托利亞爾在《數(shù)學(xué)教育學(xué)》中介紹了兒童在學(xué)習(xí)幾何、代數(shù)時的五種不同水平,在這五個階段上,學(xué)生掌握知識,思考方式、方法,思維水平都有明顯差異。因此,要使數(shù)學(xué)教學(xué)成為數(shù)學(xué)活動的教學(xué)必須了解學(xué)生的思維水平。下面談?wù)勁c學(xué)生思維水平有關(guān)的兩個問題。
1.中學(xué)生思維能力之特點
我們知道,中學(xué)生的運算思維能力處于邏輯抽象思維階段,盡管思維能力的幾個方面的發(fā)展有所先后,但總的趨勢是一致的。初一學(xué)生的運算能力與小學(xué)四、五年級有類似之處,處于形象抽象思維水平;初二與初三學(xué)生的運算能力是屬于經(jīng)驗型的抽象邏輯思維;高一與高二學(xué)生的運算能力的抽象思維,處在由經(jīng)驗型水平向理論型水平的急劇轉(zhuǎn)化的時期。從概括能力、空間想象能力、命題能力和推理能力四項指標來看,初二年級是邏輯抽象思維的新的起步,是中學(xué)階段運算思維的質(zhì)變時期,是這個階段的關(guān)鍵時期。高一年級是邏輯抽象思維階段中趨于初步定型的時期,高中之后,學(xué)生的運算思維走向成熟??偟膩碚f,中學(xué)生思維有如下特點。
首先,整個中學(xué)階段,學(xué)生的思維能力得到迅速發(fā)展,他們的抽象邏輯思維處于優(yōu)勢地位,但初中學(xué)生的思維和高中學(xué)生的思維是不同的。初中學(xué)生的思維,抽象邏輯思維雖然開始占優(yōu)勢,可是在很大程度上還屬于經(jīng)驗型,他們的邏輯思維需要感性經(jīng)驗的直接支持。而高中學(xué)生的抽象邏輯思維則屬于理論型的,他們已經(jīng)能夠用理論作指導(dǎo)來分析、綜合各種事實材料,從而不斷擴大自己的知識領(lǐng)域。也只有在高中學(xué)生那里,才開始有可能初步了解對立統(tǒng)一的辯證思維規(guī)律。
其次,初中二年級是中學(xué)階段思維發(fā)展的關(guān)鍵期。從初中二年級開始,中學(xué)生抽象邏輯思維開始由經(jīng)驗型水平向理論型水平轉(zhuǎn)化,到高中一、二年級,這種轉(zhuǎn)化初步完成,這意味著他們的思維趨向成熟。這就要求教師,要適應(yīng)他們思維發(fā)展的飛躍時期來進行適當(dāng)?shù)乃季S訓(xùn)練,使他們的思維能力得到更好的發(fā)展。
2.學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的幾種思維形式
(1)逆向思維。與由條件推知結(jié)論的思維過程相反,先給出某個結(jié)論或答案,要求使之成立各種條件。比如說,給一個濃度問題,我們列出一個方程來;反過來,給一個方程,就能編出一個濃度方面的題目。后者就屬于逆向型思維。
(2)造例型思維。某些條件或結(jié)論常常要用例子說明它的合理性,也常常要用反例證明其不合理性。根據(jù)要求構(gòu)造例子,往往是由抽象回到具體,綜合運用各種知識的思考過程。例如:試求其反函數(shù)等于自身的函數(shù)。
(3)歸納型思維。通過觀察,試驗,在若干個例子中提出一般規(guī)律。
(4)開放型思維。即只給出研究問題的對象或某些條件,至于由此可推知的問題或結(jié)論,由學(xué)生自己去探索。比如讓學(xué)生觀察y=sinx的圖象,說出它的主要性質(zhì),并逐一加以說明。
了解了學(xué)生的思維特點和數(shù)學(xué)思維的幾種主要形式,在教學(xué)中,結(jié)合教材的特點,運用有效的教學(xué)方法,思維活動的教學(xué)定能收到良好效果。
三、考慮教材的邏輯結(jié)構(gòu)
我們現(xiàn)有的中學(xué)數(shù)學(xué)教材內(nèi)容有的是按直線式排列,有的是按螺旋式排列。
如果進行數(shù)學(xué)活動的教學(xué),教材的邏輯結(jié)構(gòu)就應(yīng)有相應(yīng)的變化。比方說,指數(shù)、對數(shù)、開方三種不同形式都可表示為:a、b、N之間的關(guān)系a的b次冪等于N,是否可以把它們安排在一起學(xué)習(xí)。再比方說,關(guān)于一元一次方程應(yīng)用題,中學(xué)課本里有濃度問題、行程問題、工程問題、等積問題,在講解時,可用一個方程表示不同問題,使他們得到統(tǒng)一,只是問題形式不同而已,其方程形式?jīng)]有什么本質(zhì)差異,可一次講完幾個問題。而現(xiàn)有中學(xué)教材把它們分開,使學(xué)生覺得似乎幾種問題毫不相干。因為這些問題具體不同的思維形式,要受小學(xué)、初中和高中學(xué)生各階段思維發(fā)展不同特點的制約。
數(shù)學(xué)思維活動的教學(xué),就是要盡量克服這些制約,使學(xué)生在短期內(nèi)高質(zhì)量獲取知識,大幅度提高思維能力,完成學(xué)習(xí)任務(wù)。
在考慮教材邏輯結(jié)構(gòu)時,還應(yīng)明確的一個問題是教材內(nèi)容的特點,即初等數(shù)學(xué)有些什么特點,對它應(yīng)有一個總的認識。
1.初等數(shù)學(xué)是相對于抽象程度來說的,其內(nèi)容方法都比較直觀具體,研究的對象大多可以看得見、摸得著,抽象程度不深,離開現(xiàn)實不遠,幾乎直接同人們的經(jīng)驗相聯(lián)系。
2.初等數(shù)學(xué)是一門綜合性數(shù)學(xué),它數(shù)形并舉,內(nèi)容多種多樣,方法應(yīng)有盡有,自然分成幾個部分,各部分又相互滲透,相互為用。
3.初等數(shù)學(xué)處于基礎(chǔ)地位。因為無論數(shù)學(xué)多么高深,總離不開四則運算,總要應(yīng)用等式、不等式和基本圖形分析。初等數(shù)學(xué)又是整個數(shù)學(xué)的土壤和源泉,各專業(yè)數(shù)學(xué)領(lǐng)域幾乎都是在這塊土壤中發(fā)育成長起來的。
前蘇聯(lián)著名教育家斯托利亞爾在他所著的《數(shù)學(xué)教育學(xué)》一書中指出:“數(shù)學(xué)教學(xué)是數(shù)學(xué)活動的教學(xué)(思維活動的教學(xué))
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4.初等數(shù)學(xué)的普通教育價值。對中小學(xué)生來說,它的智能訓(xùn)練價值遠遠超過了它的實用價值。
5.與高等數(shù)學(xué)相互滲透,相互為用。一方面,由于實踐中某些問題的出現(xiàn),使初等方法被深入研究和發(fā)展成專門的數(shù)學(xué)分支,另一方面是高等數(shù)學(xué)中許多專題的初等化、通俗化。
初等數(shù)學(xué)具有這樣的特點,不僅為編寫教材提供了依據(jù),同時對數(shù)學(xué)活動教學(xué)的模式來說也是恰到好處的。比方說,特點1,對于經(jīng)驗材料的數(shù)學(xué)化有得天獨厚的幫助;特點2、3,對數(shù)學(xué)標準的邏輯組織化也很適宜;特點4、5,是對理論的應(yīng)用。由此看來,數(shù)學(xué)活動教學(xué)對于初等數(shù)學(xué)再合適不過了。
數(shù)學(xué)活動教學(xué),不僅考慮初等數(shù)學(xué)之特點、教材的邏輯結(jié)構(gòu),而且具體的某段知識也要仔細研究,不同性質(zhì)的內(nèi)容用不同方法去處理,這就是下面要談的積極的教學(xué)方法問題。
四、考慮積極的教學(xué)方法
目前關(guān)于教學(xué)方法的研究呈現(xiàn)出一派興旺的局面,種類之多、提法之廣是歷史上少見的。如目前使用的自學(xué)輔導(dǎo)法、讀讀議議講講練練教學(xué)法、六單元教學(xué)法、五課型教學(xué)法、自學(xué)議論引導(dǎo)教學(xué)法、啟發(fā)誘導(dǎo)效果回授教學(xué)法、研究法、發(fā)現(xiàn)法等等??梢园堰@些方法歸結(jié)為一句話,那就是:積極的教學(xué)法。其宗旨是在傳授知識的同時,重視發(fā)展智力、培養(yǎng)能力。它們的特點是:充分調(diào)動學(xué)生的積極性,讓學(xué)生獨立解決一些問題,注意能力的培養(yǎng)。從實踐效果看,這些方法在某個階段,對某部分學(xué)生,結(jié)合某部分內(nèi)容確實有事半功倍功能,但這些方法哪個都不是萬能的,不是教學(xué)通法。因為教法要受學(xué)生水平的差異,興趣的不同,教材內(nèi)容的變化,教師素質(zhì)不平衡等各方面條件的限制。
我們主張,采用積極的教學(xué)法,因課、因人、因時、因地而異。比方說,對于教材內(nèi)容多數(shù)是邏輯上分散的數(shù)學(xué)定義和公理等采用自學(xué)輔導(dǎo)法較為適宜;對于教材中的一般公式、定理等采用問題探索法較好;對于教材中理論性較強的難點,一般采用講解法較好。教師要靈活掌握。
數(shù)學(xué)活動的教學(xué)實質(zhì)上是積極性思維活動的教學(xué),因此,在教學(xué)中調(diào)動學(xué)生積極性極為重要。一般來說,教學(xué)內(nèi)容的生動性,方法的直觀性、趣味性,教師和家長的良好評價,學(xué)習(xí)成績的好壞,都可以推動學(xué)生的學(xué)習(xí),提高積極性。另外,如課外活動,參觀工廠、機房,介紹數(shù)學(xué)在各行中的應(yīng)用,尤其是數(shù)學(xué)應(yīng)用在各領(lǐng)域取得重大成果時,能夠促進青少年擴大視野,豐富知識,增進技能,從而發(fā)展他們的思維能力,提高學(xué)習(xí)的積極主動性。也可講一點數(shù)學(xué)史方面的知識,比如我國古代科學(xué)家的重大貢獻及在世界上的影響,也能激發(fā)學(xué)生的積極性。
另外,從學(xué)習(xí)方法上看,隨著學(xué)科多樣化和深刻化,中學(xué)生的學(xué)習(xí)方法比小學(xué)生更自覺,更具有獨立性和主動性。因此,在教學(xué)中教師就要注意啟發(fā)學(xué)生的積極思維。
究竟怎樣啟發(fā)學(xué)生去積極思維呢?方法是多種多樣的。比方說,創(chuàng)設(shè)問題情境,正確提供直觀材料讓學(xué)生從具體轉(zhuǎn)到抽象,也可運用已有知識學(xué)習(xí)新知識,把新舊知識聯(lián)系起來。還可以把語言和思維結(jié)合起來,達到啟發(fā)思維的目的。
從上面幾個方面來比較,數(shù)學(xué)活動教學(xué)的核心是教學(xué)方法,因此教學(xué)方法的采用,直接影響活動教學(xué)的效果。
為使數(shù)學(xué)活動教學(xué)收到良好效果,目前沒有一個成熟的模式,具體做法也少見。南通市十二中李庚南在總結(jié)過去經(jīng)驗基礎(chǔ)上,提出幾種有效的方法。
首先,重視結(jié)論的探求過程。數(shù)學(xué)中的結(jié)論教師一般不直接給出,而是引導(dǎo)學(xué)生運用觀察、實驗、練習(xí)、歸納等方法發(fā)現(xiàn)命題,爾后深入研究探求的過程和論證的方法,進而剖析結(jié)論的內(nèi)容,舉實例將結(jié)論內(nèi)容具體化。
“數(shù)學(xué)思想”作為數(shù)學(xué)課程論的一個重要概念,我們完全有必要對它的內(nèi)涵與外延形成較為明確的認識。關(guān)于這個概念的內(nèi)涵,我們認為:數(shù)學(xué)思想是人們對數(shù)學(xué)科學(xué)研究的本質(zhì)及規(guī)律的理性認識。這種認識的主體是人類歷史上過去、現(xiàn)在以及將來有名與無名的數(shù)學(xué)家;而認識的客體,則包括數(shù)學(xué)科學(xué)的對象及其特性,研究途徑與方法的特點,研究成就的精神文化價值及對物質(zhì)世界的實際作用,內(nèi)部各種成果或結(jié)論之間的互相關(guān)聯(lián)和相互支持的關(guān)系等??梢?,這些思想是歷代與當(dāng)代數(shù)學(xué)家研究成果的結(jié)晶,它們蘊涵于數(shù)學(xué)材料之中,有著豐富的內(nèi)容。
通常認為數(shù)學(xué)思想包括方程思想、函數(shù)思想、數(shù)形結(jié)合思想、轉(zhuǎn)化思想、分類討論思想和公理化思想等。這些都是對數(shù)學(xué)活動經(jīng)驗通過概括而獲得的認識成果。既然是認識就會有不同的見解,不同的看法。實際上也確實如此,例如,有人認為中學(xué)數(shù)學(xué)教材可以用集合思想作主線來編寫,有人認為以函數(shù)思想貫穿中學(xué)數(shù)學(xué)內(nèi)容更有利于提高數(shù)學(xué)教學(xué)效果,還有人認為中學(xué)數(shù)學(xué)內(nèi)容應(yīng)運用數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)思想來處理等等。盡管看法各異,但筆者認為,只要是在充分分析、歸納概括數(shù)學(xué)材料的基礎(chǔ)上來論述數(shù)學(xué)思想,那么所得的結(jié)論總是可能做到并行不悖、互為補充的,總是能在中學(xué)數(shù)學(xué)教材中起到積極的促進作用的。
關(guān)于這個概念的外延,從量的方面講有宏觀、中觀和微觀之分。
屬于宏觀的,有數(shù)學(xué)觀(數(shù)學(xué)的起源與發(fā)展、數(shù)學(xué)的本能和特征、數(shù)學(xué)與現(xiàn)實世界的關(guān)系),數(shù)學(xué)在科學(xué)中的文化地位,數(shù)學(xué)方法的認識論、方法論價值等;屬于中觀的,有關(guān)于數(shù)學(xué)內(nèi)部各個部門之間的分流的原因與結(jié)果,各個分支發(fā)展過程中積淀下來的內(nèi)容上的對立與統(tǒng)一的相克相生的關(guān)系等;屬于微觀結(jié)構(gòu)的,則包含著對各個分支及各種體系結(jié)構(gòu)定內(nèi)容和方法的認識,包括對所創(chuàng)立的新概念、新模型、新方法和新理論的認識。
從質(zhì)的方面說,還可分成表層認識與深層認識、片面認識與完全認識、局部認識與全面認識、孤立認識與整體認識、靜態(tài)認識與動態(tài)認識、唯心認識與唯物認識、謬誤認識和正確認識等。
二、數(shù)學(xué)思想的特性和作用
數(shù)學(xué)思想是在數(shù)學(xué)的發(fā)展史上形成和發(fā)展的,它是人類對數(shù)學(xué)及其研究對象,對數(shù)學(xué)知識(主要指概念、定理、法則和范例)以及數(shù)學(xué)方法的本質(zhì)性的認識。它表現(xiàn)在對數(shù)學(xué)對象的開拓之中,表現(xiàn)在對數(shù)學(xué)概念、命題和數(shù)學(xué)模型的分析與概括之中,還表現(xiàn)在新的數(shù)學(xué)方法的產(chǎn)生過程中。它具有如下的突出特性和作用。
(一)數(shù)學(xué)思想凝聚成數(shù)學(xué)概念和命題,原則和方法
我們知道,不同層次的思想,凝聚成不同層次的數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu),從而構(gòu)成數(shù)學(xué)的知識系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)。在這個系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)中,數(shù)學(xué)思想起著統(tǒng)帥的作用。
(二)數(shù)學(xué)思想深刻而概括,富有哲理性
各種各樣的具體的數(shù)學(xué)思想,是從眾多的具體的個性中抽取出來且對個性具有普遍指導(dǎo)意義的共性。它比某個具體的數(shù)學(xué)問題(定理法則等)更具有一般性,其概括程度相對較高?,F(xiàn)實生活中普遍存在的運動和變化、相輔相成、對立統(tǒng)一等“事實”,都可作為數(shù)學(xué)思想進行哲學(xué)概括的材料,這樣的概括能促使人們形成科學(xué)的世界觀和方法論。
(三)數(shù)學(xué)思想富有創(chuàng)造性
借助于分析與歸納、類比與聯(lián)想、猜想與驗證等手段,可以使本來較抽象的結(jié)構(gòu)獲得相對直觀的形象的解釋,能使一些看似無處著手的問題轉(zhuǎn)化成極具規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。從而將一種關(guān)系結(jié)構(gòu)變成或映射成另一種關(guān)系結(jié)構(gòu),又可反演回來,于是復(fù)雜問題被簡單化了,不能解的問題的解找到了。如將著名的哥尼斯堡七橋問題轉(zhuǎn)化成一筆畫問題,便是典型的一例。當(dāng)時,數(shù)學(xué)家們在作這些探討時是很難的,是零零碎碎的,有時為了一個模型的建立,一種思想的概括,要付出畢生精力才能得到,這使后人能從中得到真知灼見,體會到創(chuàng)造的艱辛,發(fā)展頑強奮戰(zhàn)的個性,培養(yǎng)創(chuàng)造的精神。
三、數(shù)學(xué)思想的教學(xué)功能
我國《九年義務(wù)教育全日制初級中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)大綱(試用修訂版)》明確指出:“初中數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識主要是初中代數(shù)、幾何中的概念、法則、性質(zhì)、公式、公理、定理以及由其內(nèi)容所反映出來的數(shù)學(xué)思想和方法”。根據(jù)這一要求,在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中必須大力加強對數(shù)學(xué)思想和方法的教學(xué)與研究。
(一)數(shù)學(xué)思想是教材體系的靈魂
從教材的構(gòu)成體系來看,整個初中數(shù)學(xué)教材所涉及的數(shù)學(xué)知識點匯成了數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的兩條“河流”。一條是由具體的知識點構(gòu)成的易于被發(fā)現(xiàn)的“明河流”,它是構(gòu)成數(shù)學(xué)教材的“骨架”;另一條是由數(shù)學(xué)思想方法構(gòu)成的具有潛在價值的“暗河流”,它是構(gòu)成數(shù)學(xué)教材的“血脈”靈魂。有了這樣的數(shù)學(xué)思想作靈魂,各種具體的數(shù)學(xué)知識點才不再成為孤立的、零散的東西。因為數(shù)學(xué)思想能將“游離”狀態(tài)的知識點(塊)凝結(jié)成優(yōu)化的知識結(jié)構(gòu),有了它,數(shù)學(xué)概念和命題才能活起來,做到相互緊扣,相互支持,以組成一個有機的整體??梢?,數(shù)學(xué)思想是數(shù)學(xué)的內(nèi)在形式,是學(xué)生獲得數(shù)學(xué)知識、發(fā)展思維能力的動力和工具。教師在教學(xué)中如能抓住數(shù)學(xué)思想這一主線,便能高屋建瓴,提挈教材進行再創(chuàng)造,才能使教學(xué)見效快,收益大。
(二)數(shù)學(xué)思想是我們進行教學(xué)設(shè)計的指導(dǎo)思想
筆者認為,數(shù)學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計應(yīng)分三個層次進行,這便是宏觀設(shè)計、微觀設(shè)計和情境設(shè)計。無論哪個層次上的設(shè)計,其目的都在于為了讓學(xué)生“參與”到獲得和發(fā)展真理性認識的數(shù)學(xué)活動過程中去。這種設(shè)計不能只是數(shù)學(xué)認識過程中的“還原”,一定要有數(shù)學(xué)思想的飛躍和創(chuàng)造。這就是說,一個好的教學(xué)設(shè)計,應(yīng)當(dāng)是歷史上數(shù)學(xué)思想發(fā)生、發(fā)展過程的模擬和簡縮。例如初中階段的函數(shù)概念,便是概括了變量之間關(guān)系的簡縮,也應(yīng)當(dāng)是滲透現(xiàn)代數(shù)學(xué)思想、使用現(xiàn)代手段實現(xiàn)的新的認識過程。又如高中階段的函數(shù)概念,便滲透了集合關(guān)系的思想,還可以是在現(xiàn)實數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的概括和延伸,這就需要搞清楚應(yīng)概括怎樣的共性,如何準確地提出新問題,需要怎樣的新工具和新方法等等。對于這些問題,都需要進行預(yù)測和創(chuàng)造,而要順利地完成這一任務(wù),必須依靠數(shù)學(xué)思想作為指導(dǎo)。有了深刻的數(shù)學(xué)思想作指導(dǎo),才能做出智慧熠爍的創(chuàng)新設(shè)計來,才能引發(fā)起學(xué)生的創(chuàng)造性的思維活動來。這樣的教學(xué)設(shè)計,才能適應(yīng)瞬息萬變的技術(shù)革命的要求。靠一貫如此設(shè)計的課堂教學(xué)培養(yǎng)出來的人才,方能在21世紀的激烈競爭中立于不敗之地。
(三)數(shù)學(xué)思想是課堂教學(xué)質(zhì)量的重要保證
數(shù)學(xué)思想性高的教學(xué)設(shè)計,是高質(zhì)量進行教學(xué)的基本保證。在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中,教師面對的是幾十個學(xué)生,這幾十個智慧的頭腦會提出各種各樣的問題。隨著新技術(shù)手段的現(xiàn)代化,學(xué)生知識面的拓寬,他們提出的許多問題是教師難以解答的。面對這些活潑肯鉆研的學(xué)生所提的問題,教師只有達到一定的思想深度,才能保證準確辨別各種各樣問題的癥結(jié),給出中肯的分析;才能恰當(dāng)適時地運用類比聯(lián)想,給出生動的陳述,把抽象的問題形象化,復(fù)雜的問題簡單化;才能敏銳地發(fā)現(xiàn)學(xué)生的思想火花,找到閃光點并及時加以提煉升華,鼓勵學(xué)生大膽地進行創(chuàng)造,把眾多學(xué)生牢牢地吸引住,并能積極主動地參與到教學(xué)活動中來,真正成為教學(xué)過程的主體;也才能使有一定思想的教學(xué)設(shè)計,真正變成高質(zhì)量的數(shù)學(xué)教學(xué)活動過程。
用越來越大。數(shù)學(xué)作為文化的重要組成部分,對提高人的整體素質(zhì)有著極為重要的作用。新世紀人才的主要特征是善于思考,勇于探索,大膽創(chuàng)造,不斷進齲因此,小學(xué)數(shù)學(xué)課程應(yīng)以未來社會生活中所需要的基本數(shù)學(xué)思想為主線精選教學(xué)內(nèi)容,力求加強基礎(chǔ),反映本質(zhì),建立新的知識結(jié)構(gòu);著眼于讓學(xué)生學(xué)會運用數(shù)學(xué)思想和方法來分析問題和解決問題,培養(yǎng)他們的創(chuàng)造意識和開拓精神。
2.充分體現(xiàn)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)工具性。
是人們進行交流的工具。數(shù)學(xué)的符號、圖象、術(shù)語和表格是一種專門性的科學(xué)語言,這是信息交流中必不可少的語言。數(shù)學(xué)課程應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生掌握這種科學(xué)語言,并運用它去理解和表達思想,運用它儲存和傳遞信息。
3.突出數(shù)學(xué)在實際中的應(yīng)用。
生活中、生產(chǎn)中和市場流通中所遇到的數(shù)學(xué)問題的能力,小學(xué)數(shù)學(xué)課程應(yīng)精選出最具有實用價值、最基礎(chǔ)的知識作為教學(xué)內(nèi)容。
教學(xué)方向大眾化
近年來,國際數(shù)學(xué)教育界提出“大眾數(shù)學(xué)”、“人人都要學(xué)會的數(shù)學(xué)”等口號?!按蟊姅?shù)學(xué)”主要針對以前數(shù)學(xué)太難、太深、要求太高,只有少數(shù)學(xué)生能學(xué)好,大多數(shù)學(xué)生望而生畏,對數(shù)學(xué)產(chǎn)生冷漠、恐懼、討厭的狀況而提出來的。其含義有兩層:一是數(shù)學(xué)要為大眾所掌握;二是大眾所需要的數(shù)學(xué),要為大眾所利用。事實上,我國義務(wù)教育階段所規(guī)定的數(shù)學(xué)課程內(nèi)容應(yīng)當(dāng)是人人都能學(xué),人人都需要學(xué)的。
人類社會發(fā)展到今天,已使數(shù)學(xué)從神秘走向現(xiàn)實,從書齋走向社會,從學(xué)者走向大眾,21世紀的數(shù)學(xué)課程,應(yīng)該使所有的學(xué)生都能學(xué)好,學(xué)得主動、生動活潑。
教學(xué)方法自主化
近十幾年來,各種新教法不斷產(chǎn)生和引進,如發(fā)現(xiàn)教學(xué)、嘗試教學(xué)、愉快教學(xué)、情境教學(xué)等已被越來越多的教師所接受,但從總體而言,當(dāng)前小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)基本模式,仍然是僅僅著眼于學(xué)生數(shù)學(xué)知識的增長和積累,滿足于學(xué)生對知識的機械記憶和學(xué)會模仿解題。
灌輸式的教學(xué)模式已沿襲了千百年,有著極大的慣性。有些課,看上去有了啟發(fā)提問、課中游戲、學(xué)具操作等,顯得熱熱鬧鬧,但還是按照教師預(yù)先設(shè)計的框框在運行,學(xué)生仍處于被動接受的地位。
新世紀的數(shù)學(xué)教育,在教學(xué)方法上應(yīng)該有所突破,關(guān)鍵在于真正做到自主化。
所謂自主化,簡單他說,是在教師指導(dǎo)下,要求學(xué)生主動參與,充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。學(xué)習(xí)過程是學(xué)生在一定的條件下對客觀事物的反映過程,是一個主動的建構(gòu)過程,作為認識對象的知識并不像實物一樣,可以由教師簡單地傳遞給學(xué)生,必須靠學(xué)生自己來建構(gòu),并且納入他自己原有的知識結(jié)構(gòu)中,別人是無法代替的。數(shù)學(xué)教學(xué)主要是思維活動的教學(xué),教師應(yīng)要求學(xué)生主動參與,讓學(xué)生自由地思考,鼓勵學(xué)生發(fā)表自己的看法,勇于提出猜想,質(zhì)疑問難,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造精神。
課堂結(jié)構(gòu)高效化
教改的關(guān)鍵是教師,教改的核心在課堂,課堂教學(xué)是教學(xué)的基本形式,它是教學(xué)工作的中心環(huán)節(jié),其他如課外活動、個別輔導(dǎo)、家庭作業(yè)等僅是教學(xué)的輔助形式,是課堂教學(xué)的補充和延續(xù)。因此,教改的重點應(yīng)該放在提高課堂教學(xué)效率上。
新世紀的數(shù)學(xué)教育,必須把提高課堂教學(xué)效率作為教改的首要問題,向課堂教學(xué)時間要質(zhì)量,向教育科學(xué)和教學(xué)方法要質(zhì)量。用加重學(xué)生課業(yè)負擔(dān),犧牲學(xué)生的健康來提高教學(xué)質(zhì)量的做法是絕對不可取的,也是不允許的。
課堂結(jié)構(gòu)高效化并不一定是大容量、快節(jié)奏和高要求,衡量課堂結(jié)構(gòu)達到高效化有五個主要因素:學(xué)生主動、積極的參與程度;學(xué)生掌握知識、能力和方法的水平,學(xué)生當(dāng)堂練習(xí)的數(shù)量和質(zhì)量;課堂信息反饋暢通的程度,能否做到及時反愧及時調(diào)節(jié);充分有效地利用教學(xué)時間。
基本訓(xùn)練序列化
小學(xué)數(shù)學(xué)教育中的一條成功經(jīng)驗是加強雙基(基礎(chǔ)知識教學(xué)、基本能力訓(xùn)練),使小學(xué)生打好扎實的知識基礎(chǔ),有良好的數(shù)學(xué)基本功。
多年的教學(xué)實踐證明,什么時候加強雙基,教學(xué)質(zhì)量就提高;什么時候削弱雙基,教學(xué)質(zhì)量就下降。從第二次國際教育成就評價課題測試結(jié)果看,在參加的2l個國家或地區(qū)中,我國小學(xué)數(shù)學(xué)成績名列第一,表明我國小學(xué)生有扎實的數(shù)學(xué)基本功。
新世紀的小學(xué)數(shù)學(xué)教育,應(yīng)該繼承和發(fā)展我國抓雙基的成功經(jīng)驗,為了加強基本能力的訓(xùn)練,必須先解決基本訓(xùn)練的規(guī)范化、序列化、科學(xué)化問題,其中關(guān)鍵的問題是序列化。首先應(yīng)確定哪些是基本訓(xùn)練的內(nèi)容,然后根據(jù)各年級的教學(xué)要求,由淺入深地安排,形成一個符合小學(xué)數(shù)學(xué)特點和兒童年齡特點的基本訓(xùn)練序列,使基本訓(xùn)練走上科學(xué)化的道路。
教學(xué)手段多樣化
傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教育,從概念到概念,教師靠粉筆和黑板講解,學(xué)生靠筆和紙學(xué)習(xí)。這種落后的辦法沿襲了幾百年。
新世紀的數(shù)學(xué)教育必須采用新技術(shù)使教學(xué)手段現(xiàn)代化和多樣化。小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)手段主要有教具、學(xué)具、電教手段以及計算機輔助教學(xué)手段等。
小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中使用教具有重要作用:為學(xué)生提供數(shù)學(xué)模型和豐富感性認識;幫助學(xué)生理解抽象的數(shù)學(xué)概念和潔則;有助于發(fā)展學(xué)生的抽象思維能力;有利于節(jié)省課堂教學(xué)時間,減輕學(xué)生過重課業(yè)負擔(dān)。因此,應(yīng)該積極開展研制工作,為學(xué)校配置全套數(shù)學(xué)教具。
教師有教具,學(xué)生應(yīng)該有學(xué)具,教師演示教具,學(xué)生看得見,摸不著,有一定的局限性。教學(xué)中,讓學(xué)生動手操作學(xué)具,一邊操作,一邊思考,可以促使學(xué)生積極參與教學(xué)過程,加深對知識的理解和掌握,有利于思維品質(zhì)的發(fā)展。因此,應(yīng)該抓緊對小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)具的研制和開發(fā),通過試驗,逐步推廣使用。
電教手段和計算機輔助教學(xué)手段在21世紀數(shù)學(xué)教育中將被廣泛應(yīng)用,目前也應(yīng)抓緊研究開發(fā),并注意規(guī)范、系統(tǒng),逐步積累經(jīng)驗和推廣應(yīng)用。
計算工具電子化
21世紀的數(shù)學(xué)教育,必將從原始的紙筆計算轉(zhuǎn)到使用計算器和計算機,這是新技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。關(guān)于計算器是否適合小學(xué)生使用,國際上曾有三派意見第一派主張小學(xué)生可以使用計算器。理由是:①適應(yīng)時展的需要,社會上已普遍使用計算器,小學(xué)生學(xué)會使用計算器是一種必要的能力;②可以減輕學(xué)生的計算負擔(dān),使學(xué)生把主要精力放在理解概念和進行推理思考上;③有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。
第二派主張禁止小學(xué)生使用計算器。理由是:學(xué)生會依賴計算器,造成學(xué)生計算能力低下。
第三派是既不反對又不主張,采取等待觀望態(tài)度。
經(jīng)過多年的爭論和實踐,目前已逐步趨向一致意見:計算器必須進入小學(xué)數(shù)學(xué)課堂。各國在做法上有所不同,有的從一年級就開始使用;有的在低、中年級不用,到高年級開始使用。我贊成后一種做法,在低、中年級不允許使用計算器,可以使學(xué)生集中精力學(xué)好練好基本的計算技巧,養(yǎng)成一定的口算、筆算能力。到高年級允許學(xué)生使用計算器,有助于學(xué)生解決比較復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算,減輕負擔(dān),把主要精力放在思維活動方面。
考試方法標準化
減輕學(xué)生的過重課業(yè)負擔(dān)問題已經(jīng)強調(diào)了多少年,社會各界人士大聲疾呼,教育行政部門也三令五申,為什么學(xué)生的過重課業(yè)負擔(dān)始終降不下來,這不能不引起大家的深思。
追究原因,有的責(zé)怪教師,片面追求升學(xué)率;有的埋怨出版社,濫編復(fù)習(xí)資料、練習(xí)冊。我認為這些不是主要原因,主要原因在于考試命題超大綱、超教材,要求過高,題目又多又難。
本文將根據(jù)計算機的優(yōu)勢及它與數(shù)學(xué)教育現(xiàn)代化的關(guān)系談?wù)劰P者對在數(shù)學(xué)教學(xué)中使用計算機的幾點看法。
一、數(shù)學(xué)教學(xué)中如何更好地應(yīng)用計算機
目前,隨著計算機的發(fā)展和教學(xué)軟件數(shù)量的增加,數(shù)學(xué)CAI也在逐步開展,許多地區(qū)、學(xué)校都在進行CAI實驗。但是,根據(jù)目前學(xué)校、學(xué)生擁有計算機的狀況以及教師對于計算機的熟悉程度,目前的應(yīng)用還只是初步的,利用CAI的數(shù)學(xué)課還是比較少,大多也只是講一講公開課,而缺乏大范圍的、系統(tǒng)的實驗。在數(shù)學(xué)CAI課中,教師該如何組織課堂教學(xué),如何發(fā)揮主導(dǎo)作用,學(xué)生在CAI課堂上的認知過程如何等等,都只有通過實驗才能回答。另外,通過實驗,尋找數(shù)學(xué)CAI的切入點,也是發(fā)展數(shù)學(xué)CAI所必須的。因此,在今后的數(shù)學(xué)課中,有條件的地方應(yīng)盡可能多地使用計算機,解決傳統(tǒng)教學(xué)做不好的事情,這應(yīng)作為教學(xué)改革的重要內(nèi)容。下面根據(jù)不同的計算機軟件的特點,談?wù)動嬎銠C在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。
1.用計算機進行課堂演示
在這種模式下,計算機作為指導(dǎo)者,是將傳統(tǒng)教學(xué)過程中教師通過黑板、投影片、教具模型等媒體展示的各種信息,由計算機加工成文字、圖形、影象等資料,并進行一些必要的處理(如動畫),將這些資料組織起來。課堂教學(xué)時,可以將計算機與大屏幕投影電視連接起來,也可以在網(wǎng)絡(luò)計算機教室中進行。利用這種模式進行課堂教學(xué),在較短的時間內(nèi),計算機使學(xué)生多種感官并用,提高對信息的吸收率,加深對知識的理解,因而可以做到更高密度的知識傳授,大大提高課堂利用率。
例如,對于三角形“三線合一”的教學(xué),傳統(tǒng)教學(xué)因較難展現(xiàn)其發(fā)現(xiàn)過程,從而造成學(xué)生對其不好理解。利用計算機,可以在屏幕上作出斜三角形ABC及其角A的平分線、BC邊的垂直平分線和中線,之后用鼠標在屏幕上隨意拖動點A,利用軟件功能,此時三角形ABC和“三線”在保持依存關(guān)系的前提下隨之發(fā)生變化。在移動的過程中,學(xué)生會直觀地發(fā)現(xiàn)存在這樣的點A,使得角平分線、垂直平分線和中線三線重合。再如,對于圓周率的概念的教學(xué),利用CAI,可以對圓周進行展開,同時跟蹤測量圓周長和圓半徑,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)圓周長與圓半徑的比是一個定值。由于實驗中圓可以隨意變化,學(xué)生很容易接受π的存在。
利用計算機進行課堂演示,通過精心設(shè)計的動畫、插圖和音頻等,可以使抽象深奧的數(shù)學(xué)知識以簡單明了、直觀的形式出現(xiàn),縮短了客觀事物與學(xué)生之間的距離,更好地幫助學(xué)生思考知識間的聯(lián)系,促進新的認知結(jié)構(gòu)的形成。計算機的動態(tài)變化可以將形與數(shù)有機結(jié)合起來,把運動和變化展現(xiàn)在學(xué)生面前,使學(xué)生由形象的認識提高為抽象的概括,這對于培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣會起到很好的效果。同時,在這里也應(yīng)注意,計算機的演示只能是幫助學(xué)生思考,而不能代替學(xué)生的思考,教師應(yīng)當(dāng)恰當(dāng)?shù)慕o予提示,結(jié)合計算機的演示幫助學(xué)生完成思考過程,形成對概念的理解。.利用計算機進行小組合作學(xué)習(xí)
在信息技術(shù)環(huán)境發(fā)展的背景下,我們傳統(tǒng)的教育思想也應(yīng)當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)變。發(fā)展以學(xué)生為中心進行合作學(xué)習(xí)的思想,發(fā)展以問題共同解決為中心的思想,發(fā)展以培養(yǎng)能力為中心,強調(diào)終身學(xué)習(xí)的思想。問題是數(shù)學(xué)發(fā)展的動力,所以對解題的教學(xué)歷來受到教師的重視,現(xiàn)代數(shù)學(xué)教育更是強調(diào)要進行“問題解決”,在解決問題過程中鍛煉思維、提高應(yīng)用能力。而傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教育由于多方面的限制,片面強調(diào)了數(shù)學(xué)演繹推理的一面,忽視了數(shù)學(xué)作為經(jīng)驗科學(xué)的一面?,F(xiàn)在,計算機強大的處理能力為數(shù)學(xué)的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)提供了可能,它的動態(tài)情境可以為學(xué)生“做”數(shù)學(xué)提供必要的工具與手段,使學(xué)生可以自主地在“問題空間”里進行探索,來做“數(shù)學(xué)實驗”。教師可以將更多的探索、分析、思考的任務(wù)交給學(xué)生去完成。
在數(shù)學(xué)實驗課中,可考慮把學(xué)生分成2~3個人一個小組,每組共用一臺計算機。教師提供問題,學(xué)生利用計算機提供的環(huán)境,積極思考、討論,動手演算,解答這個問題。教師要深入每一個小組中參加討論,觀察其進程,了解遇到的問題并及時解答,對有共性的問題組織全班討論或講解,努力在全班創(chuàng)設(shè)一種研究探索的學(xué)術(shù)氣氛。
例如,幾何畫板提供了一個十分理想的讓學(xué)生積極的探索問題的“做數(shù)學(xué)”的環(huán)境,學(xué)生完全可以利用它來做數(shù)學(xué)實驗,這樣就能在問題解決過程中理解和掌握抽象的數(shù)學(xué)概念,使得學(xué)生獲得真正的數(shù)學(xué)經(jīng)驗,而不僅僅是一些抽象的數(shù)學(xué)結(jié)論。目前,在這方面已經(jīng)有了一些有益的嘗試。如’98全國計算機輔助中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)課例展評、交流、研討活動中,北京師大附中的一個課例“求圓內(nèi)接三角形面積的最大值”,就是在電腦網(wǎng)絡(luò)教室里,讓學(xué)生利用幾何畫板,自己在動態(tài)變化中觀察靜態(tài)圖形的變化規(guī)律,對圖形進行定量的研究,通過交流、討論,最終得到問題的解答,其中有一個解法是教師在備課時也未想到的。1995年夏季學(xué)期,兩個美國初中二年級學(xué)生DavidGoldeheim和DanLitchfiled應(yīng)用幾何畫板發(fā)現(xiàn)了又一種任意等分線段的方法;東北育才學(xué)校一名學(xué)生發(fā)現(xiàn)了廣義蝴蝶定理。拋開這些問題自身的意義不說,他們處理問題的過程(猜測,驗證,論證),對我們的數(shù)學(xué)教學(xué)也是一種啟示。
在這種小組合作學(xué)習(xí)的模式下,教師在教室里的角色更象學(xué)生的輔導(dǎo)者或幫助者。他們設(shè)置環(huán)境,幫助學(xué)生提出問題并進行探索,刺激學(xué)生解答問題,并為學(xué)生提供他們需要使用的工具與資源,以便學(xué)生能夠建構(gòu)知識。教師不可能——也不應(yīng)該期望——完全掌握與某個主題有關(guān)的內(nèi)容,他們需要知道的是如何引導(dǎo)學(xué)生,如何問學(xué)生一些探試性的問題,如何使學(xué)生與有關(guān)的資源聯(lián)系起來,如何提供給他們存儲、操縱與分析信息的工具。
3.利用計算機復(fù)習(xí)、作業(yè)
在課后,可以利用一些輔導(dǎo)軟件來鞏固和熟練某些已經(jīng)學(xué)會的知識和技能。提高學(xué)生完成任務(wù)的速度和準確性。輔導(dǎo)軟件把計算機變成了教師。這種課件不僅提供文字、圖形、動畫視頻圖象,還有語音解說和效果音響,文、圖并茂,具有很好的視聽效果。教學(xué)內(nèi)容的組織多按章節(jié)劃分知識點模塊,學(xué)習(xí)者可以根據(jù)需要自取進度,個別系統(tǒng)逐步深入地學(xué)習(xí),復(fù)習(xí)已經(jīng)學(xué)過的知識內(nèi)容。這種課件能夠補充課堂學(xué)習(xí)的內(nèi)容和加強概念的學(xué)習(xí)。交互性、及時反饋和足夠耐心的優(yōu)點使得數(shù)學(xué)輔導(dǎo)課件非常有用。
學(xué)數(shù)學(xué)離不開做題目,利用計算機信息容量大的特點,可以做成一些智能題庫,學(xué)生可以用它做題、復(fù)習(xí)知識。這里所說的題庫的智能化,是指系統(tǒng)能根據(jù)測試者的應(yīng)答,測試答題者對于某些知識點的掌握程度,從而智能地調(diào)節(jié)題型、題量,并能在線調(diào)出相關(guān)知識點的理論講解,復(fù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容。在這種模式下,學(xué)生可以充分自主地選擇教學(xué)內(nèi)容進行練習(xí),并能及時得到指導(dǎo),同時教師也可以利用智能題庫隨意生成程度不同、內(nèi)容不同的電子試卷,對學(xué)生進行多方位的考察。另外,教師還可以記錄學(xué)生一個時期(一學(xué)期或一學(xué)年)的測試情況,列出統(tǒng)計圖,發(fā)現(xiàn)問題,并有針對性地進行指導(dǎo)。二、數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容的改革
由于計算機本身的優(yōu)勢,它進入數(shù)學(xué)課堂后,越來越發(fā)揮著重要的作用。同時也應(yīng)當(dāng)考慮,有了計算機,學(xué)生應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)什么樣的數(shù)學(xué)?
計算機科學(xué)知識與數(shù)學(xué)學(xué)科知識之間可以說是“相互輔助”的關(guān)系,二者相輔相成、共同發(fā)展。幾十年來與計算機同步發(fā)展的計算數(shù)學(xué)包括數(shù)值計算、符號演算、計算機圖形學(xué)已有巨大進展,這些進展反過來又促進了計算機技術(shù)的發(fā)展。隨著計算機日益走入人們的生活,社會對人的數(shù)學(xué)素養(yǎng)的要求已經(jīng)從依靠紙筆運算轉(zhuǎn)換到有效地、恰當(dāng)?shù)厥褂眉夹g(shù),能幫助學(xué)生數(shù)學(xué)地深入思考問題、簡化概括過程,提高學(xué)生解決問題以及在幾何與代數(shù)、代數(shù)與統(tǒng)計和真實問題情景與相關(guān)數(shù)學(xué)模型之間建立聯(lián)系的能力。數(shù)學(xué)教育應(yīng)安排更多的時間讓學(xué)生去思考和理解更本質(zhì)的方面,學(xué)會提出問題和抽象概括,從而達到幫助學(xué)生更深入地思考數(shù)學(xué),應(yīng)用數(shù)學(xué)。學(xué)校的數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)更重視培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)學(xué)思想、方法及其應(yīng)用的認識,重視現(xiàn)實問題的解決。
數(shù)學(xué)課程應(yīng)當(dāng)盡可能地使用計算器和計算機,這應(yīng)當(dāng)作為制定新數(shù)學(xué)課程的原則。目前許多發(fā)達國家都已這樣去做。全美數(shù)學(xué)教師協(xié)會(NCTM)早在1980年就建議:在所有年級中,都應(yīng)充分發(fā)揮計算機的作用,并注重將計算機與數(shù)學(xué)課程結(jié)合為一體。1989年,NCTM又出版了一份《學(xué)校數(shù)學(xué)課程標準與評估標準》,明確提出了“利用計算器和計算機作為學(xué)、做數(shù)學(xué)的工具”的要求。在美國,全國各地的學(xué)校都正在把計算機編程結(jié)合到數(shù)學(xué)課中去,新出版的每一套教材都有BASIC編程的內(nèi)容,相當(dāng)于代數(shù)課程的8%。因此,如何將傳統(tǒng)內(nèi)容進行現(xiàn)代處理,將計算機與數(shù)學(xué)課程結(jié)合為一體,是教材改革的一個重要問題。
1.調(diào)整、精簡一些傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容
傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)中,有大量繁雜的運算,教學(xué)時需要花費很多時間、精力來進行訓(xùn)練。目前許多軟件包(如mathcad,marhematic,maple)都能完成數(shù)學(xué)里各種各樣的運算,mathpert還能在每一步給出提示,引導(dǎo)學(xué)生給出解答。這樣,技術(shù)使得有關(guān)數(shù)學(xué)技能、技巧方面的內(nèi)容越來越不重要,這就使教師和學(xué)生可以從這些繁重的體力勞動中解放出來,把繁重的運算交給計算機。因此,教材中可以適當(dāng)刪減、調(diào)整一些教學(xué)內(nèi)容。例如,查表計算是否可以取消,是否要那么多偏難的四則運算,因式分解和解方程(組)是否要那么多的訓(xùn)練,三角函數(shù)的運算可否引入計算器等等,都是需要考慮的問題。當(dāng)然,并不是不要學(xué)生練習(xí),而是掌握基本思想、基本方法即可。
數(shù)學(xué)是講授數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學(xué),數(shù)和形本身就是一個有機的整體。而在傳統(tǒng)的幾何教學(xué)中,歐氏幾何戰(zhàn)占據(jù)了很大的內(nèi)容,學(xué)生需要用很長的時間學(xué)習(xí)歐氏幾何,學(xué)習(xí)邏輯論證。我們可能都有這種體會,就是證明定理就像解四則運算難題一樣,是非常難的。固然,這能很好地培養(yǎng)邏輯思維能力,但是,學(xué)生需要培養(yǎng)的思維能力也不僅僅是邏輯思維能力,邏輯論證方法也僅僅是解決幾何問題的一類方法。因此,在中學(xué)數(shù)學(xué)中應(yīng)當(dāng)將代數(shù)幾何綜合起來,將幾何問題代數(shù)化,盡早地引入解析幾何的思想。例如,我們可以在直線的概念上介紹數(shù)軸,可以用方程來講直線的平行、垂直等。目前,在新的高中試驗教材中引入空間向量去解決立體幾何的問題,就是一個很好的嘗試。
2.增加一些教學(xué)內(nèi)容
現(xiàn)在學(xué)校的學(xué)生,將來必將走向一個更加信息化的社會,因此目前不僅要用現(xiàn)代技術(shù)來改進數(shù)學(xué)教育,而且應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加一些教學(xué)內(nèi)容,為學(xué)生將來進入技術(shù)社會做好準備。
在應(yīng)用數(shù)學(xué)解決實際問題時,一般要經(jīng)過這樣的過程:收集信息和數(shù)據(jù),處理數(shù)據(jù),得到數(shù)學(xué)問題,解決數(shù)學(xué)問題,得到實際問題的解決。在我們分析處理數(shù)據(jù)的過程中,需要用到許多離散數(shù)學(xué)的知識(如統(tǒng)計、線性方程組、矩陣、圖論、組合數(shù)學(xué)等),因此,應(yīng)當(dāng)將這些知識引入中學(xué)數(shù)學(xué)內(nèi)容,提高學(xué)生分析、處理數(shù)據(jù)的能力。在數(shù)學(xué)教學(xué)中,有些問題可以考慮讓學(xué)生在計算機上去解決,現(xiàn)在已經(jīng)有一些軟件可以使用。例如利用電子表格(如EXCEL)等可以完成許多數(shù)學(xué)任務(wù),如建立方程去解決分組問題,進行估算以及檢驗一個變量的變化對其他變量的影響等。電子表格在幫助學(xué)生探討數(shù)量關(guān)系方面也是一個有效的工具,教師可以要求學(xué)生研究不同列的值,并總結(jié)出其中的數(shù)量關(guān)系。另外,許多電子表格還有加、減、乘、除、平方根、求和和求平均數(shù)等功能和繪直方圖、曲線圖、散點圖、柱形圖等繪圖工具,這能很好地幫助學(xué)生完成統(tǒng)計里的學(xué)習(xí)任務(wù)。
在數(shù)學(xué)教材中,可以適當(dāng)滲透一些編程的思想。學(xué)生掌握了解決一個問題的基本方法后,可以讓學(xué)生編制程序利用計算機解決問題,把一個數(shù)學(xué)問題從一元推廣到多元,從一維推廣到多維。例如,在學(xué)習(xí)方程組時,學(xué)生可以通過編制程序,來解決一些多元方程組的問題。這樣,學(xué)生就能把主要的精力放在基本方法的學(xué)習(xí)上,而不是更多地去關(guān)注運算技巧。
新技術(shù)的應(yīng)用,給我們帶來了更多的便利,但同時,也引發(fā)我們進行更多的思考。計算機進入數(shù)學(xué)教學(xué),必將引發(fā)一場新的教育革命,并形成一個新的數(shù)學(xué)教育前景。廣大數(shù)學(xué)教師、數(shù)學(xué)教育工作者應(yīng)當(dāng)成為這場革命的主角。
參考文獻
二、數(shù)學(xué):科學(xué)的語言有不少自然科學(xué)家、特別是理論物理學(xué)家都曾明確地強調(diào)了數(shù)學(xué)的語言功能。例如,著名物理學(xué)家玻爾(N.H.D.Bohr)就曾指出:“數(shù)學(xué)不應(yīng)該被看成是以經(jīng)驗的積累為基礎(chǔ)的一種特殊的知識分支,而應(yīng)該被看成是普通語言的一種精確化,這種精確化給普通語言補充了適當(dāng)?shù)墓ぞ邅肀硎疽恍╆P(guān)系,對這些關(guān)系來說普通字句是不精確的或過于糾纏的。嚴格說來,量子力學(xué)和量子電動力學(xué)的數(shù)學(xué)形式系統(tǒng),只不過給推導(dǎo)關(guān)于觀測的預(yù)期結(jié)果提供了計算法則?!保ㄗⅲ骸对游锢韺W(xué)和人類知識論文續(xù)編》,商務(wù)印書館1978年版。)狄拉克(P.A.M.Dirac)也曾寫道:“數(shù)學(xué)是特別適合于處理任何種類的抽象概念的工具,在這個領(lǐng)域內(nèi),它的力量是沒有限制的。正因為這個緣故,關(guān)于新物理學(xué)的書如果不是純粹描述實驗工作的,就必須基本上是數(shù)學(xué)性的?!保ㄗⅲ旱依恕读孔恿W(xué)原理》,科學(xué)出版社1979年版。)另外,愛因斯坦(A.Einstein)則更通過與藝術(shù)語言的比較專門論述了數(shù)學(xué)的語言性質(zhì),他寫道:“人們總想以最適當(dāng)?shù)姆绞絹懋嫵鲆环喕暮鸵最I(lǐng)悟的世界圖像;于是他就試圖用他的這種世界體系來代替經(jīng)驗的世界,并來征服它。這就是畫家、詩人、思辨哲學(xué)家和自然科學(xué)家所做的,他們都按照自己的方式去做。……理論物理學(xué)家的世界圖象在所有這些可能的圖象中占有什么地位呢?它在描述各種關(guān)系時要求盡可能達到最高標準的嚴格精確性,這樣的標準只有用數(shù)學(xué)語言才能做到。”(注:《愛因斯坦文集》第1卷,商務(wù)印書館1976年版。)
一般地說,就像對客觀世界量的規(guī)律性的認識一樣,人們對于其他各種自然規(guī)律的認識也并非是一種直接的、簡單的反映,而是包括了一個在思想中“重新構(gòu)造”相應(yīng)研究對象的過程,以及由內(nèi)在的思維構(gòu)造向外部的“獨立存在”的轉(zhuǎn)化(在愛因斯坦看來,“構(gòu)造性”和“思辨性”正是科學(xué)思想的本質(zhì)的思想);就現(xiàn)代的理論研究而言,這種相對獨立的“研究對象”的構(gòu)造則又往往是借助于數(shù)學(xué)語言得以完成的(數(shù)學(xué)與一般自然科學(xué)的認識活動的區(qū)別之一就在于:數(shù)學(xué)對象是一種“邏輯結(jié)構(gòu)”,一般的“科學(xué)對象”則可以說是一種“數(shù)學(xué)建構(gòu)”),顯然,這也就更為清楚地表明了數(shù)學(xué)的語言性質(zhì)。
數(shù)學(xué)作為一種科學(xué)語言,還表現(xiàn)在它能以其特有的語言(概念、公式、法則、定理、方程、模型、理論等)對科學(xué)真理進行精確和簡潔的表述。如著名物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家麥克斯韋(J.C.Maxwell)的麥克斯韋方程組,預(yù)見了電磁波的存在,推斷出電磁波速度等于光速,并斷言光就是一種電磁波。這樣,麥克斯韋創(chuàng)立了系統(tǒng)的電磁理論,把光、電、磁統(tǒng)一起來,實現(xiàn)了物理學(xué)上重大的理論結(jié)合和飛躍。還有黎曼(Riemann)幾何和不變量理論為愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對論提供了絕妙的描述工具。而邊界值數(shù)學(xué)理論使本世紀二三十年代的遠距離原子示波器的制成變?yōu)楝F(xiàn)實。矩陣理論為本世紀20年代海森堡(W.K.Heisenberg)和狄拉克引起的物理學(xué)革命奠定了基礎(chǔ)。
隨著社會的數(shù)學(xué)化程度日益提高,數(shù)學(xué)語言已成為人類社會中交流和貯存信息的重要手段。如果說,從前在人們的社會生活中,在商業(yè)交往中,運用初等數(shù)學(xué)就夠了,而高等數(shù)學(xué)一般被認為是科學(xué)研究人員所使用的一種高深的科學(xué)語言,那么在今天的社會生活中,只懂得初等數(shù)學(xué)就會感到遠遠不夠用了。事實上,高等數(shù)學(xué)(如微積分、線性代數(shù))的一些概念、語言正在越來越多地滲透到現(xiàn)代社會生活各個方面的各種信息系統(tǒng)中,而現(xiàn)代數(shù)學(xué)的一些新的概念(如算子、泛函、拓撲、張量、流形等)則開始大量涌現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)文獻中,日漸發(fā)展成為現(xiàn)代的科學(xué)語言。
三、數(shù)學(xué):思維的工具數(shù)學(xué)是任何人分析問題和解決問題的思想工具。這是因為:首先,數(shù)學(xué)具有運用抽象思維去把握實在的能力。數(shù)學(xué)概念是以極度抽象的形式出現(xiàn)的。在現(xiàn)代數(shù)學(xué)中,集合、結(jié)構(gòu)等概念,作為數(shù)學(xué)的研究對象,它們本身確是一種思想的創(chuàng)造物。與此同時,數(shù)學(xué)的研究方法也是抽象的,這就是說數(shù)學(xué)命題的真理性不能建立在經(jīng)驗之上,而必須依賴于演繹證明。數(shù)學(xué)家像是生活在一個抽象的數(shù)學(xué)王國中,然而他們在數(shù)學(xué)王國的種種發(fā)現(xiàn),即數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)部和各種結(jié)構(gòu)之間的規(guī)律性的東西,最終還是現(xiàn)實的摹寫。而數(shù)學(xué)應(yīng)用于實際問題的研究,其關(guān)鍵還在于能建立一個較好的數(shù)學(xué)模型。建立數(shù)學(xué)模型的過程,是一個科學(xué)抽象的過程,即善于把問題中的次要因素、次要關(guān)系、次要過程先撇在一邊,抽出主要因素、主要關(guān)系、主要過程,經(jīng)過一個合理的簡化步驟,找出所要研究的問題與某種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系,使這個實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題。在一個較好的數(shù)學(xué)模型上展開數(shù)學(xué)的推導(dǎo)和計算,以形成對問題的認識、判斷和預(yù)測。這就是運用抽象思維去把握現(xiàn)實的力量所在。
其次,數(shù)學(xué)賦予科學(xué)知識以邏輯的嚴密性和結(jié)論的可靠性,是使認識從感性階段發(fā)展到理性階段,并使理性認識進一步深化的重要手段。在數(shù)學(xué)中,每一個公式、定理都要嚴格地從邏輯上加以證明以后才能夠確立。數(shù)學(xué)的推理步驟嚴格地遵守形式邏輯法則,以保證從前提到結(jié)論的推導(dǎo)過程中,每一個步驟都在邏輯上準確無誤。所以運用數(shù)學(xué)方法從已知的關(guān)系推求未知的關(guān)系時,所得結(jié)論有邏輯上的確定性和可靠性。數(shù)學(xué)的邏輯嚴密性還表現(xiàn)在它的公理化方法上。以理性認識的初級水平發(fā)展到更高級的水平,表現(xiàn)在一個理論系統(tǒng)還需要發(fā)展到抽象程度更高的公理化系統(tǒng),通過數(shù)學(xué)公理化方法,找出最基本的概念、命題,作為邏輯的出發(fā)點,運用演繹理論論證各種派生的命題。牛頓所建立的力學(xué)系統(tǒng)則可看成自然科學(xué)中成功應(yīng)用公理化方法的典型例子。
第三,數(shù)學(xué)也是辯證的輔助工具和表現(xiàn)方式。這是恩格斯(F.Engels)對數(shù)學(xué)的認識功能的一個重要論斷。在數(shù)學(xué)中充滿著辯證法,而且有自己特殊的表現(xiàn)方式,即用特殊的符號語言,簡明的數(shù)學(xué)公式,明確地表達出各種辯證的關(guān)系和轉(zhuǎn)化。如牛頓
(I.Newton)—萊布尼茲(G.W.Leibniz)公式描述了微分和積分兩種運算之間的聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化,概率論和數(shù)理統(tǒng)計表現(xiàn)了事物的必然性與偶然性的內(nèi)在關(guān)系等等(注:孫小禮《數(shù)學(xué):人類文化的重要力量》,《北京大學(xué)學(xué)報》(哲學(xué)社會科學(xué)版),1993年第1期。)。最后,值得指出的是,數(shù)學(xué)還是思維的體操。這種思維操練,確實能夠增強思維本領(lǐng),提高科學(xué)抽象能力、邏輯推理能力和辯證思維能力。
四、數(shù)學(xué):一種思想方法數(shù)學(xué)是研究量的科學(xué)。它研究客觀對象量的變化、關(guān)系等,并在提煉量的規(guī)律性的基礎(chǔ)上形成各種有關(guān)量的推導(dǎo)和演算的方法。數(shù)學(xué)的思想方法體現(xiàn)著它作為一般方法論的特征和性質(zhì),是物質(zhì)世界質(zhì)與量的統(tǒng)一、內(nèi)容與形式的統(tǒng)一的最有效的表現(xiàn)方式。這些表現(xiàn)方式主要有:提供數(shù)量分析和計算工具;提供推理工具;建立數(shù)學(xué)模型。
任何一種數(shù)學(xué)方法的具體運用,首先必須將研究對象數(shù)量化,進行數(shù)量分析、測量和計算。同志曾指出:“對情況和問題一定要注意到它們的數(shù)量方面,要有基本的數(shù)量的分析。任何質(zhì)量都表現(xiàn)為一定的數(shù)量,沒有數(shù)量也就沒有質(zhì)量?!保ㄗⅲ骸哆x集》第4卷第1443頁,人民出版社1990年版。)例如太陽系第行星——海王星的發(fā)現(xiàn),就是由亞當(dāng)斯(J.C.Adams)和勒維烈(U.J.Leverrier)運用萬有引力定律,通過復(fù)雜的數(shù)量分析和計算,在尚未觀察到海王星的情況下推理并預(yù)見其存在的。
數(shù)學(xué)作為推理工具的作用是巨大的。特別是對由于技術(shù)條件限制暫時難以觀測的感性經(jīng)驗以外的客觀世界,推理更有其獨到的功效,例如正電子的預(yù)言,就是由英國理論物理學(xué)家狄拉克根據(jù)邏輯推理而得出的。后來由宇宙射線觀測實驗證實了這一論斷。
值得指出的是,數(shù)學(xué)模型方法作為對某種事物或現(xiàn)象中所包含的數(shù)量關(guān)系和空間形式所進行的數(shù)學(xué)概括、描述和抽象的基本方法,已經(jīng)成為應(yīng)用數(shù)學(xué)最本質(zhì)的思想方法之一。模型這一概念在數(shù)學(xué)上已變得如此重要,以致于許多數(shù)學(xué)家都把數(shù)學(xué)看成是“關(guān)于模型的科學(xué)”。懷特海(A.N.Whitehead)認為:“模式具有重要性的看法和文明一樣古老……社會組織的結(jié)合力也依賴于行為模式的保持;文明的進步也僥幸地依賴于這些行為模式的變更。”(注:林夏水主編《數(shù)學(xué)哲學(xué)譯文集》第350頁,知識出版社1986年版。)并進一步指出:“數(shù)學(xué)對于理解模式和分析模式之間的關(guān)系,是最強有力的技術(shù)?!保ㄗⅲ毫窒乃骶帯稊?shù)學(xué)哲學(xué)譯文集》第350頁,知識出版社1986年版。)物理學(xué)家博爾茨曼(L.E.Boltzmann)認為:“模型,無論是物理的還是數(shù)學(xué)的,無論是幾何的還是統(tǒng)計的,已經(jīng)成為科學(xué)以思維能力理解客體和用語言描述客體的工具。”這一觀點目前不僅流行于自然科學(xué)界,還遍布于社會科學(xué)界。為自然界和人類社會的各種現(xiàn)象或事物建立模型,是把握并預(yù)測自然界與人類社會變化與發(fā)展規(guī)律的必然趨勢。在歐洲,在人文科學(xué)和社會科學(xué)中稱為結(jié)構(gòu)主義的運動,雄辯地論證了所有各種范圍的人類行為與意識都有形式的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。在美國,社會科學(xué)自夸有更堅實、定量的東西,這通常也是用數(shù)學(xué)模型來表示的。從模型的觀點看,數(shù)學(xué)已經(jīng)突破了量的確定性這一較狹義的范疇而獲得了更廣泛的意義。既然數(shù)學(xué)的研究對象已經(jīng)不再局限于“量”而擴展為更廣義的“模型”,那么,數(shù)學(xué)概念的本質(zhì)也在發(fā)生嬗變。數(shù)學(xué)正成為一個動態(tài)的、變化的、泛化了的概念體系,其涵蓋的科學(xué)對象也必然隨之增加。數(shù)學(xué)在社會科學(xué)中的模型建構(gòu)大都以結(jié)構(gòu)分析為目標,即在高度簡化與理想化的框架中去理解社會行為機制。在某些框架下,利用科學(xué)去預(yù)測與控制一個社會系統(tǒng)的一切變量的更高層次的目標已經(jīng)實現(xiàn)。
數(shù)學(xué)的模型方法把數(shù)學(xué)的思想方法功能轉(zhuǎn)化成科學(xué)研究的實際力量。數(shù)學(xué)中有一個分支叫應(yīng)用數(shù)學(xué),主要就是研究如何從實際問題中提煉數(shù)學(xué)模型。這是一個對研究對象進行具體分析、科學(xué)抽象和做出判斷與預(yù)見的過程。如對客觀事物的必然現(xiàn)象,人們用確定性模型去描述,而對或然現(xiàn)象,人們建立了隨機性模型。模糊數(shù)學(xué)被用于刻畫弗晰現(xiàn)象。而各種突變現(xiàn)象,如地震、洪災(zāi)等,則可以由突變理論給出數(shù)學(xué)模型。
五、數(shù)學(xué):理性的藝術(shù)通常人們認為,藝術(shù)與數(shù)學(xué)是人類所創(chuàng)造的風(fēng)格與本質(zhì)都迥然不同的兩類文化產(chǎn)品。兩者一個處于高度理性化的巔峰,另一個居于情感世界的中心;一個是科學(xué)(自然科學(xué))的典范,另一個是美學(xué)構(gòu)筑的杰作。然而,在種種表面無關(guān)甚至完全不同的現(xiàn)象背后,隱匿著藝術(shù)與數(shù)學(xué)極其豐富的普遍意義。
數(shù)學(xué)與藝術(shù)確實有許多相通和共同之處,例如數(shù)學(xué)和藝術(shù),特別是音樂中的五線譜,繪畫中的線條結(jié)構(gòu)等,都是用抽象的符號語言來表達內(nèi)容。難怪有人說,數(shù)學(xué)是理性的音樂,音樂是感性的數(shù)學(xué)。事實上,由于數(shù)學(xué)(特別是現(xiàn)代數(shù)學(xué))的研究對象在很大程度上可以被看成“思維的自由想象和創(chuàng)造”,因此,美學(xué)的因素在數(shù)學(xué)的研究中占有特別重要的地位,以致在一定程度上數(shù)學(xué)可被看成一種藝術(shù)。對此,我們還可做出如下進一步的分析。
藝術(shù)與數(shù)學(xué)都是描繪世界圖式的有力工具。藝術(shù)與數(shù)學(xué)作為人類文明發(fā)展的產(chǎn)物,是人類認識世界的一種有力手段。在藝術(shù)創(chuàng)造與數(shù)學(xué)創(chuàng)造中凝聚著人類美好的理想和實現(xiàn)這種理想的孜孜追求。盡管藝術(shù)家與數(shù)學(xué)家使用著不同的工具,有著不同的方式,但他們工作的基本的目的都是為了描繪一幅盡可能簡化的“世界圖式”。藝術(shù)實踐與數(shù)學(xué)活動的動機、過程、方法與結(jié)果,都是在其自身價值的弘揚中,不斷地實現(xiàn)著對世界圖式的有力刻畫。這種價值就是在充分、完全地理解現(xiàn)實世界的基礎(chǔ)上,審美地掌握世界。
藝術(shù)與數(shù)學(xué)都是通用的理想化的世界語言。藝術(shù)與數(shù)學(xué)在描繪世界圖式的過程中,還同時發(fā)展并完善著自身的表現(xiàn)形式,這種表現(xiàn)形式最基本的載體便是藝術(shù)與數(shù)學(xué)各自獨特的語言體系。其共同特征有:(1)跨文化性。藝術(shù)與數(shù)學(xué)所表達的是一種帶有普遍意義的人類共同的心聲,因而它們可以超越時間和地域界限,實現(xiàn)不同文化群體之間的廣泛傳播和交流。(2)整體性。藝術(shù)語言的整體性來自于其藝術(shù)表現(xiàn)的普遍性和廣泛性;數(shù)學(xué)語言的整體性來自于數(shù)學(xué)統(tǒng)一的符號體系、各個分支之間的有力聯(lián)系、共同的邏輯規(guī)則和約定俗成的闡述方式。(3)簡約性。它首先表現(xiàn)為很高的抽象程度,其次是凝凍與濃縮。(4)象征性。藝術(shù)與數(shù)學(xué)語言各自的象征性可以誘發(fā)某種強烈的情感體驗,喚起某種美的感受,而意義則在于把注意力引向思維,升遷為理念,成為表現(xiàn)人類內(nèi)心意圖的方式。(5)形式化。在藝術(shù)與數(shù)學(xué)各自進行的代碼與信息的意義交換中,其共同的特征就是達到了實體與形式的分隔。這樣提煉出來的形式可以進行形式化處理。
藝術(shù)與數(shù)學(xué)具有普適的精神價值。有人把精神價值劃分為知識價值、道德價值和審美價值三種。藝術(shù)與數(shù)學(xué)同時具備這三種價值,這一事實賦予了藝術(shù)與數(shù)學(xué)精神價值以普適性。概括起來,其共同的特點有:(1)自律性。數(shù)學(xué)價值的自律性是與數(shù)學(xué)價值的客觀性相聯(lián)系的;藝術(shù)的價值也是不能由民主選舉和個人好惡來衡量的。藝術(shù)與數(shù)學(xué)的價值基本上是在自身框架內(nèi)被鑒別、鑒賞和評價的。(2)超越性。它們可以超越時空,顯示出永恒。在藝術(shù)與數(shù)學(xué)的價值超越過程中,現(xiàn)實被擴張、被延伸。人被重新塑造,賦予理想。藝術(shù)與數(shù)學(xué)的超越性還表現(xiàn)為超前的價值。(3)非功利性。藝術(shù)與數(shù)學(xué)的非功利性是其價值判斷有別于其他種類文化與科學(xué)的顯著特征之一。(4)多樣化、物化與泛化。在現(xiàn)代技術(shù)與商業(yè)化的沖擊下,藝術(shù)與數(shù)學(xué)的價值也開始發(fā)生嬗變,出現(xiàn)了各自價值在許多領(lǐng)域內(nèi)的散射、滲透、應(yīng)用、交叉等現(xiàn)象。
在人類思維的全譜系中,藝術(shù)思維和數(shù)學(xué)思維的主要特征決定了其主導(dǎo)思維各居于譜系的兩端。但兩種思維又有很多交叉、重疊和復(fù)合。特別是真正的藝術(shù)品和數(shù)學(xué)創(chuàng)造,一般都不是某種單一思維形式的產(chǎn)物,而是多種思維形式綜合作用的結(jié)果。人類思維之翼在藝術(shù)思維與數(shù)學(xué)思維形成的巨大張力之間展開了無窮的翱翔,并在人類思維的自然延拓和形式構(gòu)造中被編織得渾然一體,呈現(xiàn)出整體多樣性的統(tǒng)一。人類思維譜系不是線性的,而是主體的、網(wǎng)絡(luò)式的、多層多維的復(fù)合體。當(dāng)我們想要探索人類思維的奧秘時,藝術(shù)思維與數(shù)學(xué)思維能夠提供最典型的范本。其中能夠找到包括人類原始思維直至人工智能這樣高級思維在內(nèi)的全部思維素材(注:黃秦安《論藝術(shù)與數(shù)學(xué)的普遍意義及基本關(guān)系》,《陜西師大學(xué)報》(哲學(xué)社會科學(xué)版),1994年第
2期。)。
六、數(shù)學(xué):充滿理性精神數(shù)學(xué)猶如一棵正在成長著的大樹,它是不斷發(fā)展和豐富著的理論知識體系。數(shù)學(xué)充滿著理性精神,它不斷為人們提供新概念、新方法。有的數(shù)學(xué)家說:“數(shù)學(xué)在人類歷史中的地位絕不亞于語言、藝術(shù)和宗教,今天數(shù)學(xué)正對科學(xué)和社會產(chǎn)生著翻天覆地的影響。”(注:〔美〕L.A.斯蒂恩主編《今日數(shù)學(xué)》第26頁,上??萍汲霭嫔?982年版。)
“師生互動”這一課堂教學(xué)理念并不是新生事物,而是自古就有的。無論是中國古代孔子與弟子的座談還是古羅馬教育家昆體良提出的“教是為了不教”都或多或少的在形式和內(nèi)容上成為“師生互動”的先導(dǎo)。要使“師生互動”這一理念真正內(nèi)化到課堂教學(xué)方式中,我們必須明白不僅要教給學(xué)生知識還要教給學(xué)生獲得知識的方法。教師在課堂上的角色就不能是單純的給與者,而應(yīng)該是獲取方法的引導(dǎo)者。
數(shù)學(xué)具有高度的抽象性和嚴密的邏輯性,這就決定了學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)有一定的難度。所以,在課堂教學(xué)中開發(fā)學(xué)生大腦智力因數(shù)、引導(dǎo)學(xué)生數(shù)學(xué)思維更要求師生間有充分的交流與合作,因而,師生互動也表現(xiàn)得更加突出。據(jù)我所知,多數(shù)數(shù)學(xué)老師在實踐中的互動形式主要有:1.多提問,一堂課不間斷的提問,力求照顧到全體學(xué)生;2..多討論,老師講完一個問題后,讓學(xué)生分組討論,然后再指派或讓學(xué)生推舉代表發(fā)言。這兩種形式確實具有易掌控、易操作、有利于按時完成教學(xué)任務(wù)等優(yōu)點。但我認為這并不是真正意義上的“互動”。真正的“互動”應(yīng)具備下列幾個要件:
一、師生互動,首先要強調(diào)師生的平等。
師生平等,老師不是居高臨下的“說教者”,而是作為引導(dǎo)者,引導(dǎo)學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)。我們知道,教育作為人類重要的社會活動,其本質(zhì)是人與人的交往。教學(xué)過程中的師生互動,既體現(xiàn)了一般的人際之間的關(guān)系,又在教育的情景中“生產(chǎn)”著教育,推動教育的發(fā)展。根據(jù)交往理論,交往是主體間的對話,主體間對話是在自主的基礎(chǔ)上進行的,而自主的前提是平等的參與。因為只有平等參與,交往雙方才可能向?qū)Ψ匠ㄩ_精神,彼此接納,無拘無束地交流互動。因此,實現(xiàn)真正意義上的師生互動,首先應(yīng)是師生完全平等地參與到教學(xué)活動中來。
應(yīng)該說,通過各種學(xué)習(xí),尤其是課改理論的學(xué)習(xí),我們的許多教師都逐步地樹立起了這種平等的意識。但是在實際問題當(dāng)中,師生之間不平等的情況仍然存在。教師聞道在先,術(shù)業(yè)專攻,是先知先覺,很容易在學(xué)生面前就有一種優(yōu)越感。年齡比學(xué)生大,見識比學(xué)生多,認識比學(xué)生深刻,有時就很難傾聽學(xué)生那些還不那么成熟、幼稚,甚至錯誤的意見。尤其是遇到一些不那么馴服聽話的孩子,師道的尊嚴就很難不表現(xiàn)出來。因此,師生平等地參與到教學(xué)活動中來,其實是比較難于做到的。
怎樣才有師生間真正的平等,這當(dāng)然需要教師們繼續(xù)學(xué)習(xí),深切領(lǐng)悟,努力實踐。但師生間的平等并不是說到就可以做到的。如果我們的教師仍然是傳統(tǒng)的角色,采用傳統(tǒng)的方式教學(xué),學(xué)生們?nèi)匀皇侵R的容器,那么,把師生平等的要求提千百遍,恐怕也是實現(xiàn)不了的。很難設(shè)想,一個高高在上的、充滿師道尊嚴意識的教師,會同學(xué)生一道,平等地參與到教學(xué)活動中來。要知道,歷史上師道尊嚴并不是憑空產(chǎn)生的,它其實是維持傳統(tǒng)教學(xué)的客觀需要。這里必須指出的是,平等的地位,只能產(chǎn)生于平等的角色。只有當(dāng)教師的角色轉(zhuǎn)變了,才有可能在教學(xué)過程中,真正做到師生平等地參與。轉(zhuǎn)變教育觀念,改變學(xué)習(xí)方式,師生平等地參與到教學(xué)活動中來,實現(xiàn)新課程的培養(yǎng)目標,是這次課程改革實施過程中要完成的主要任務(wù),這也正是綱要中提出師生積極互動的深切含義。為什么我們要強調(diào)綱要提出的師生互動絕不僅僅是一種教學(xué)方式或方法,其理由就在于此。
二、師生互動,還應(yīng)該徹底改變師生的課堂角色,變“教”為“導(dǎo)”,變“接受”為“自學(xué)”。
課堂教學(xué)應(yīng)該是師生間共同協(xié)作的過程,是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主陣地,也是師生互動的直接體現(xiàn),要求教師從已經(jīng)習(xí)慣了的傳統(tǒng)角色中走出來,從傳統(tǒng)教學(xué)中的知識傳授者,轉(zhuǎn)變成為學(xué)生學(xué)習(xí)活動的參與者、組織者、引導(dǎo)者?,F(xiàn)代建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論認為,知識并不能簡單地由教師或其他人傳授給學(xué)生,而只能由每個學(xué)生依據(jù)自身已有的知識和經(jīng)驗主動地加以建構(gòu);同時,讓學(xué)生有更多的機會去論及自己的思想,與同學(xué)進行充分的交流,學(xué)會如何去聆聽別人的意見并作出適當(dāng)?shù)脑u價,有利于促進學(xué)生的自我意識和自我反省。從而,數(shù)學(xué)素質(zhì)教育中教師的作用就不應(yīng)被看成“知識的授予者”,而應(yīng)成為學(xué)生學(xué)習(xí)活動的促進者、啟發(fā)者、質(zhì)疑者和示范者,充分發(fā)揮“導(dǎo)向”作用,真正體現(xiàn)“學(xué)生是主體,教師是主導(dǎo)”的教育思想。所以課堂教學(xué)過程的師生合作主要體現(xiàn)在如何充分發(fā)揮教師的“導(dǎo)學(xué)”和學(xué)生的“自學(xué)”上。
舉個例子,在初中幾何中,講圓柱、圓錐的側(cè)面展開圖時,教師的“導(dǎo)學(xué)”可以從實驗入手,實際操作或演示就可很快得出結(jié)論:圓錐側(cè)面展開圖是扇形,此扇形的弧長是圓錐的底面圓周長,扇形的半徑是圓錐的母線長。這種演示“導(dǎo)學(xué)”既直觀又能引起學(xué)生注意,學(xué)生非常容易接受這個知識點。在上述老師提示后,學(xué)生自己閱讀,找出本節(jié)的重點,新知點和難點,先自己利用已學(xué)知識嘗試解決,攻克疑難問題。這是學(xué)生“自學(xué)”的過程,在老師做了演示之后,再讓學(xué)生閱讀,自行解決課本中的例題和練習(xí)。有了“導(dǎo)學(xué)”的認識,學(xué)生對本節(jié)課的知識點就相當(dāng)明確,“自學(xué)”的過程實際上是在運用舊知識進行求證的過程,也是學(xué)生數(shù)學(xué)思維得以進一步鍛煉的過程。所以,改變課堂教學(xué)的“傳遞式”課型,還課堂為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)陣地是師生雙邊活動得以體現(xiàn),師生互動能否充分實現(xiàn)的關(guān)鍵。
總之,教師成為學(xué)生學(xué)習(xí)活動的參與者,平等地參與學(xué)生的學(xué)習(xí)活動,必然導(dǎo)致新的、平等的師生關(guān)系的確立。我們教師要有充分的、清醒的認識,從而自覺地、主動地、積極地去實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變。與此同時,我們也應(yīng)看到,這次課改,從課程的設(shè)置,教材的編寫,教學(xué)要求等許多方面,都為我們教師這種角色轉(zhuǎn)變,提供了很多有利的條件(其實不轉(zhuǎn)變角色已不能適應(yīng)新課程實施的要求了)。我們應(yīng)充分利用這些有利條件,在課改實驗中,盡快完成這種轉(zhuǎn)變,以適應(yīng)新課程實施的要求。
三、創(chuàng)設(shè)問題情景,在教學(xué)過程中體現(xiàn)師生的合作與交流是“師生互動”的直接表現(xiàn)
在教學(xué)過程中,師生之間的交流應(yīng)是“隨機”發(fā)生,而不一定要人為地設(shè)計出某個時間段老師講,某個時間段學(xué)生討論,也不一定是老師問學(xué)生答。即在課堂教學(xué)中,盡量創(chuàng)設(shè)寬松平等的教學(xué)環(huán)境,在教學(xué)語言上盡量用“激勵式”、“誘導(dǎo)式”語言點燃學(xué)生的思維火花,盡量創(chuàng)設(shè)問題,引導(dǎo)學(xué)生回答,提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)設(shè)思維能力。例如,在教學(xué)“完全平方公式”時,可以這樣來進行:
1.提出問題:(a+b)2=a2+b2成立嗎?
(顯然學(xué)生的回答有:成立、不成立、不一定成立等等)
2.引導(dǎo)學(xué)生計算:
①(a+b)(a+b)=
②(m+n)(m+n)=
③(x+y)(x+y)=
④(c-d)(c-d)=
3.引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)①算式的左邊就是完全平方式(a+b)2
②算式的結(jié)果形式是a2±2ab+b2
4.進一步提出:能直接寫出結(jié)果嗎(a+1)2=?
這樣學(xué)生也就一下子明白了這個規(guī)律可以作為公式…
通過教師的誘導(dǎo),學(xué)生的參與,使學(xué)生既認識了完全平方公式的形成,對該公式的掌握也一定有很大的幫助,這種探索精神也勢必激勵學(xué)生去習(xí),從而提高學(xué)習(xí)能力。再如講授一元一次不等式的解法:
例1解不等式4(1+x)<x+13
解:去括號,得
4+4x<x+13
移項,得
4x-x<13-4
合并同類項,得
3x<9
不等式兩邊都除3,得x<3
“無問題”教學(xué)可以是照本宣科,學(xué)生很快便會“依葫蘆畫瓢”,不知“所以然”,當(dāng)然就難以有應(yīng)變思維了。“創(chuàng)設(shè)問題”教學(xué),教師設(shè)計以下問題讓學(xué)生思考:
①不等式的結(jié)果(解集)的形式是怎樣的?
②結(jié)果(解集)的形式與原題的形式有哪些差異?
③如何消除這些差異?
學(xué)生有了問題,自然注意力集中,思維活躍……
在學(xué)習(xí)新內(nèi)容時,如果都能誘導(dǎo)分析,讓學(xué)生開動腦筋,那么學(xué)生不但對知識理解深入,而且有利于他們創(chuàng)造思維的培養(yǎng)。如上例,學(xué)生弄清了去括號,移項等……是朝著解集的形式轉(zhuǎn)化的目的后,對于解不等式,也就能很清楚知道“第一步是去分母”了。這也就是我們所希望的創(chuàng)造思維能力所起的作用。
古人常說,功夫在詩外。教學(xué)也是如此,為了提高學(xué)術(shù)功底,我們必須在課外大量地讀書,認真地思考;為了改善教學(xué)技巧,我們必須在備課的時候仔細推敲、精益求精;為了在課堂上達到“師生互動”的效果,我們在課外就應(yīng)該花更多的時間和學(xué)生交流,放下架子和學(xué)生真正成為朋友。學(xué)術(shù)功底是根基,必須扎實牢靠,并不斷更新;教學(xué)技巧是手段,必須生動活潑,直觀形象;師生互動是平臺,必須師生雙方融洽和諧,平等對話。如果我們把學(xué)術(shù)功底、教學(xué)技巧和師生互動三者結(jié)合起來,在實踐中不斷完善,逐步達到爐火純青的地步,那么我們的教學(xué)就是完美的,我們的教育就是成功的。
四、師生互動,還應(yīng)該建立在師生間相互理解的基礎(chǔ)上。
教學(xué)過程中,師生互動,看到的是一種雙邊(或多邊)交往活動,教師提問,學(xué)生回答,教師指點,學(xué)生思考;學(xué)生提問,教師回答;共同探討問題,互相交流,互相傾聽、感悟、期待。這些活動的實質(zhì),是師生間相互的溝通,實現(xiàn)這種溝通,理解是基礎(chǔ)。
有人把理解稱為交往溝通的“生態(tài)條件”,這是不無道理的,因為人與人之間的溝通,都是在相互理解的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。研究表明,學(xué)習(xí)活動中,智力因素和情感因素是同時發(fā)生、交互作用的。它們共同組成學(xué)生學(xué)習(xí)心理的兩個不同方面,從不同角度對學(xué)習(xí)活動施以重大影響。如果沒有情感因素的參與,學(xué)習(xí)活動既不能發(fā)生也難以持久。情感因素在學(xué)習(xí)活動中的作用,在許多情況下超過智力因素的作用。因此,新課程實施中,情感因素和過程被提到一個新的高度來認識。發(fā)展學(xué)生豐富的情感,是這次課程改革的目標之一??梢赃@么說,增進相互理解的過程,其實也是豐富、發(fā)展交往雙方情感因素的過程。
教學(xué)實踐顯示,教學(xué)活動中最活躍的因素是師生間的關(guān)糸。師生之間、同學(xué)之間的友好關(guān)系是建立在互相切磋、相互幫助的基礎(chǔ)之上的。在數(shù)學(xué)教學(xué)中,數(shù)學(xué)教師應(yīng)有意識地提出一些學(xué)生感興趣的、并有一定深度的課題,組織學(xué)生開展討論,在師生互相切磋、共同研究中來增進師生、同學(xué)之間的情誼,培養(yǎng)積極的情感。我們看到,許多優(yōu)秀的教師,他們的成功,很大程度上,是與學(xué)生建立起了一種非常融洽的關(guān)系,相互理解,彼此信任,情感相通,配合默契。教學(xué)活動中,通過師生、生生、個體與群體的互動,合作學(xué)習(xí),真誠溝通。老師的一言一行,甚至一個眼神,一絲微笑,學(xué)生都心領(lǐng)神會。而學(xué)生的一舉一動,甚至面部表情的些許變化,老師也能心明如鏡,知之甚深,真可謂心有靈犀一點通。這里的靈犀就是我們的老師在長期的教學(xué)活動中,與學(xué)生建立起來的相互理解。
五、創(chuàng)設(shè)有利于師生互動的教學(xué)方式及組織形式。
教學(xué)過程中要實現(xiàn)師生積極互動,要求師生間有盡可能充分的交往活動。目前,中學(xué)教學(xué)班的班額還普遍偏大(一般50多60人,有的甚至達70多人),要實現(xiàn)充分交往活動是有很大難度的。因此,必須積極探索在現(xiàn)實條件下,有利于師生在教學(xué)過程中實現(xiàn)積極互動的教學(xué)方式及組織形式。
在教學(xué)過程中,由于教師采用的教學(xué)方法不同,一般存在以下三種主要課型:
1、以講授法為主的課型;
2、以討論法為主的課型;
3、以探究——研討為主的課型。
第2、3兩種課型所形成的交流方式比較好,在新課程實施過程中,有許多課都采用了這兩種課型。這兩種課型極有利于形成師生、生生、個體與群體的互動。
與這兩種課型適應(yīng)的教學(xué)組織形式有多種,但以小組為單位開展學(xué)習(xí)研究活動有更多的優(yōu)越性。根據(jù)實踐經(jīng)驗,這種小組以4——6人為宜,全班不超過10個小組。小組內(nèi)成員輪流擔(dān)任組長,負責(zé)召集工作及充當(dāng)小組發(fā)言人。這種組織形式首先使小組內(nèi)生、生交流互動比較充分。其次,因為人人都要當(dāng)組長,所以對組內(nèi)同學(xué)的意見、其他組同學(xué)的發(fā)言也都能注意地傾聽。由于代表組內(nèi)同學(xué)發(fā)言,主人公的意識也更強一些。每個組與老師的交流、對話也比較充分,較好地彌補了大班額條件下,師生、生生交往的不便,為互動創(chuàng)設(shè)較好的條件,是目前條件下有利于師生積極互動的一種比較好的教學(xué)組織形式。
文獻參考:
吳興長,《數(shù)學(xué)教學(xué)中非智力因素的培養(yǎng)》
北京教育行政學(xué)院,《教育心理學(xué)講座》
二、調(diào)動學(xué)生的“思維參與”
新課程倡導(dǎo)的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí),都是以學(xué)生的積極參與為前提,沒有學(xué)生的積極參與,就不可能有自主、探究、合作學(xué)習(xí)。實踐證明,學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性,參與的深度與廣度,直接影響著課堂教學(xué)的效果。正如有的專家所說,“沒有學(xué)生的主動參與,就沒有成功的課堂教學(xué)”。
為此,應(yīng)當(dāng)創(chuàng)設(shè)情景,巧妙地提出問題,引發(fā)學(xué)生心理上的認知沖突,使學(xué)生處于一種“心求通而未得,口欲言而弗能”的狀態(tài)。同時,教師要放權(quán)給學(xué)生,給他們想、做、說的機會,讓他們討論、質(zhì)疑、交流,圍繞某一個問題展開辯論。教師應(yīng)當(dāng)給學(xué)生時間和權(quán)利,讓學(xué)生充分進行思考,給學(xué)生充分表達自己思維的機會,讓學(xué)生放開說,并且讓盡可能多的學(xué)生說。條件具備了,學(xué)生自然就會興奮,參與的積極性就會高起來,參與度也會大大提高。只有積極、主動、興奮地參與學(xué)習(xí)過程,個體才能得到發(fā)展。
三、討論的時機要恰當(dāng)
對問題的討論應(yīng)把握時機,過早學(xué)生的認知水平?jīng)]有達到最近發(fā)展區(qū),學(xué)生找不到解決問題的切入點,白白地浪費時間而一無所獲。過遲學(xué)生對問題已基本弄懂,討論的意義不大。教師還應(yīng)設(shè)計多層次的問題滿足各層面學(xué)生的多元需要,把握好學(xué)生思維的,及時提出問題讓學(xué)生討論,以激發(fā)學(xué)生思維的火花。此外,討論時應(yīng)把握“跳一跳,能摘到”的原則,在討論的效果上做文章。
四、討論的方法要科學(xué)
常見教師把題一呈現(xiàn),便馬上讓學(xué)生討論,討論了兩三分鐘,教師便草草收場,只留于表面形式,沒有注重效果。教師不能由于時間關(guān)系,相互交流未充分展開就終結(jié),應(yīng)給學(xué)生提供自主探究、合作交流的廣大空間。在教學(xué)實驗中,我曾經(jīng)把班上的學(xué)生分成三組,第一組對問題直接討論,第二組獨立思考,第三組先獨立思考然后討論,經(jīng)過多次實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn):第三組學(xué)習(xí)效果最好,第一組效果最差。第一組的學(xué)生容易注意到別人的意見,思維活動受到了束縛,容易得出一些傾向性的結(jié)論;第三組表現(xiàn)在它的“預(yù)熱效應(yīng)”上,學(xué)生有各自不同的思維活動,出現(xiàn)了多種解決問題的途徑,有利于學(xué)生積思廣益的學(xué)習(xí)。第三組的學(xué)生無論是在解決問題的途徑上、質(zhì)量上都優(yōu)于其它兩組。可見,討論的方法很值得推敲。
五、討論的氛圍要和諧
討論應(yīng)營造一種氛圍,使每位學(xué)生不用擔(dān)心自己的意見被批評,而是堅信自己的觀點是受歡迎的,小組中的成員不是批評別人的意見,而是傾聽、補充、完善所提出的問題解決方案,教師應(yīng)鼓勵學(xué)生大膽發(fā)表自己的觀點、觀點即使錯了,在教師的指引下學(xué)生才能真正明白問題的關(guān)鍵所在。只有這樣,學(xué)生討論起來,才心無疑慮,才能互相啟發(fā),取長補短,不同層次的學(xué)生才能各有發(fā)展。
六、要培養(yǎng)學(xué)生“三會”
有的老師將小組合作理解為小組討論。我們經(jīng)常可以看到這樣的教學(xué)場面:討論時,學(xué)生各說各的,有的學(xué)生不善于獨立思考,不善于互相配合,不善于尊重別人的意見,也不善于做必要的妥協(xié)。學(xué)生討論后,教師依次聽取匯報,匯報完畢,活動便宣告結(jié)束。
為此老師要培養(yǎng)學(xué)生“三會”:一是學(xué)會傾聽,不隨便打斷別人的發(fā)言,努力掌握別人發(fā)言的要點,對別人的發(fā)言作出評價;二是學(xué)會質(zhì)疑,聽不懂時,請求對方作進一步的解釋;三是學(xué)會組織、主持小組學(xué)習(xí),能根據(jù)他人的觀點,做總結(jié)性發(fā)言。使學(xué)生在交流中不斷完善自己的認識,不斷產(chǎn)生新的想法,同時也在交流和碰撞中,一次又一次地學(xué)會理解他人,尊重他人,共享他人的思維方法和思維成果。
課堂討論為學(xué)生創(chuàng)造了一個有利于學(xué)生生動活潑、主動求知的學(xué)習(xí)環(huán)境,它使學(xué)生在獲得所必需的數(shù)學(xué)基本知識和技能的同時,在情感、態(tài)度等非智力因素方面也得到了充分的發(fā)展。當(dāng)然,課堂討論還應(yīng)注意討論的問題應(yīng)有多種解決途徑,討論中教師應(yīng)適時加以指引、點撥,討論的組織形式應(yīng)多樣化,盡量避免一問一答的形式,如何防止兩極分化等問題,這都需要我們在今后的教學(xué)中進一步去思考,去探索。