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1.调动职业学校学生的学习兴趣
通过“快乐数学”的教学改革,深刻挖掘数学与专业的联系,开发数学案例,激起学生对学习数学的兴趣,通过课堂内外数学活动的开发,让学生喜欢数学课,在数学学习中感受到快乐,并乐于将所学的数学知识积极的应用到专业课中。
2.推动职业学校数学教学模式的改革
面对职业学校的学生数学基础差,响应国家教学改革的号召,如何以学生为主体,将“以学生为本”的教学理念转化到教师的教学行为,这是学校亟待解决的问题,“快乐数学”无疑是理念转化为行动的桥梁。同时,“快乐数学”教学改革无疑给全校数学教师的专业成长提供了良好的机遇,创设了教师自身发展的平台。
二、“快乐数学”的研究内容
1.在“能力本位教育”指导思想下,深度挖掘数控专业所需要的数学知识,探索其职业能力所应具有的数学素养,确立课程改革的指导思想和培养目标,遴选教学内容。
2.在数控专业试点“快乐数学”的教学,针对数学内容设置快乐的情境,开展快乐的数学活动,安排快乐的数学练习,进行快乐的实践。
3.开展对比试验和实证分析,研究课程改革对学生数学学习兴趣,学习方法和职业能力培养的影响,为职业院校数学教学的进一步改革提供理论和实践依据。
三、“快乐数学”的实践研究
1.以数控专业为例,根据教学内容,设置快乐的情境,开展快乐的数学活动,安排快乐的数学练习,进行快乐的实践,开发出一套适合职业学校学生的快乐数学教学体系,并发表部分专题论文。
2.以数控专业为例,根据电子专业和网络专业对数学知识的需要,调整教学内容,实施“快乐数学”的教学,通过总结提升形成一系列实践成果,推广到其他专业的数学课堂。
正所谓“亲其师,信其道。”学生对学科浓厚的学习兴趣是建立在对教师的尊重与喜爱基础之上。学生喜爱教师,自然会对他所任教的学科感兴趣。因此,要想上好每一节数学课,首先就需要教师加强自我修养,提升自我,以此来赢得学生发自内心对教师的尊敬、信任与爱戴。
(一)重视外在形象
教师要拥有一个良好的外在形象,这主要体现在平时的衣着打扮与言行举止上。如果教师不修边幅、口无遮拦,如何让学生喜欢你。为此教师要衣着整洁大方、举止文明得体,这样学生才能从心里接受教师,愿意亲近教师,如此才能对数学学科产生兴趣。
(二)加强师德修养
教师是人类灵魂的工程师,其不仅在于传授知识与技能,同时还肩负着提升学生道德品质的重任,为此教师要重视师德修养,为人师表。不仅要热爱教育事业,更要热爱学生,将爱的暖流传递向学生的心田,唯有发自内心的教育教学才能取得成功。同时,还要乐于助人、关心集体等,不断提高自身的道德修养。
(三)提升专业技能
教师不仅要精通本学科的知识,同时还要跨越学科限制,拥有广博而深厚的知识体系,这样才能将数学知识生动活泼地展现出来,才能将学生的学习置于更为宽广的平台上,引导学生展开主动探究,才能促进学生综合能力的发展与提高,推进数学教学改革的步伐。
二、趣味游戏
让学生在玩中主动学习小学生活泼好动,游戏是他们的最爱,将游戏引入数学教学机制,顺应了学生的天性,真正实现了寓教于乐,使得原本枯燥的数学教学更加生动活泼、富有趣味性,从而激起小学生强烈的参与热情,使学生主动而积极地投入到游戏中来,在游戏中主动求知,这样更能取得事半功倍的效果。因此,在教学中我们要有意识地来设计与组织学生开展游戏活动,让全体学生都能参与到游戏中来。如在学习能被3整除的数的特征时,我设计了这样的游戏活动:数字王国里要举办一个盛大的晚会,但只有能被3整除的数字才有资格参加。现在你就是审查员,来看哪些数字符合要求,并颁布通行证。这样学生在游戏中可以切身感受到乐趣,更是在不知不觉中巩固与掌握了所学知识,这样比起枯燥而机械的训练更加能够吸引学生的注意力,激发学生学习热情,自然能够取得事半功倍的效果。
三、生动故事
激发学生强烈的学习热情将故事与数学教学结合起来,可以避免以往枯燥而单纯地数字、公式与字母的讲解,使得教学更加富有生命力,这符合学生的心理特点与年龄特征,不失为激发学生数学学习兴趣的一个重要手段。如在学于号、小于号这节内容时,学生往往很容易混淆,鉴于此我编排孪生兄弟历险记的故事,以讲故事的形式来将整个教学串联起来。这样学生不再是被动参与与机械记忆,而是在听故事的愉悦氛围中,渗透知识。这样学生的学习兴趣更浓,对于知识的理解更透彻,掌握更牢固。实践证明故事的引入,大大改变了以往数学教学的枯燥与无味,更加贴近学生的心理特点与认知规律,可以让整个教学有血有肉,更加富有生命力,让教学更加生动活泼,能够调动起学生身体的每个细胞,让学生在无形中将思维与注意力集中于新知的学习上来,从而在听故事中快乐而有效地掌握所学。四、巧设疑问,激活学生思维的火花小学生有着很强的好奇心与求知欲,这正是学生学习的强大动力。因此,在教学中我们要保护与不断激发学生的好奇心,巧设疑问,以问题来激发学生的好奇心、唤醒学生的求知欲,激活学生思维的火花,彻底改变以往学生的被动接受,让学生独立思考、积极思维,展开主动探究,让学生在释疑的过程不断生疑。如在学习“梯形面积计算”时,我用两张颜色不同的纸片来制作大小不同的两个梯形,提出:两个梯形的面积哪个大、哪个小?相差多少?对于第一个问题,学生通过观察便可以直接回答,但是对于差多少就无法回答。这样学生自然就会产生强烈的求知欲,要先求出两个梯形的面积是多少。这样的提问激起了学生浓厚的学习兴趣与强烈的探究热情,使学生带着强烈强烈的学习动机与明确的学习目标来展开有效的学习,这样更能达到预期的教学效果。
四、总结
智慧技能的教学是学校教学的中心任务.著名认知心理学家加涅认为,智慧技能主要涉及概念和规则的掌握与运用,它由简单到复杂构成一个阶梯式的层级关系:概念(需要以辨别为先决条件)规则(需要以概念为先决条件)高级规则(需要以规则为先决条件).因此,对于中学数学的每个单元,学生应该按照加涅关于智慧技能由简单到复杂构成的这个层级关系去学习,以便按照这个层级关系把所学的知识组织到大脑当中,形成具有良好层级性的认知结构.
据此,笔者在“排列、组合”单元的教学中,将教材内容的顺序进行了调整.调整后的结构如图1所示.排列、组合P概念从飞机票和飞机票价等具体问题的辨别入手,得出排列与组合的概念,进而介绍排列数概念、组合数概念及其符号表示.
排
列
、
组
合
概念
从飞机票和飞机票价等具体问题的辨别入手,得出排列与组合的要领进而介绍排列数概念、组合数概念及其符号表示.
专题一
算法
在解释P1n=n,C1n=n(n∈Z+)的基础上,介绍加法原理和乘法原理(引例和例题的处理均须用由P1n或C1n组成的算式来解答).
专题二
排列数公式与计算
专题三
组合数公式、计算与性质
应用
用直译法解决纯排列与组合问题(同时用分步法解答纯排列问题).题型如1990年人教版高中《代数》下册(必修)(简称:高中《代数》下册.下同)第234页例3、第245页例2.
专题四
用分类法解决加法原理的简单应用题.题型如高中《代数》下册第234页例4(此例还可用分步法)、第245页例3.
专题五
用分步法、分类法和排除法解综合性排列与组合问题.题型如高中《代数》下册第235页例5、第246页例4.
专题六
图1
于是该单元的教学次序是:基本概念的形成(排列与组合的概念、排列数与组合数的概念)基本算法规则的掌握(原理与公式)概念和算法规则相结合的应用(这里是以解题规律为主线,把排列应用题和组合应用题一并按其解法由易到难分层次集中而对偶地解决的),完全符合加涅关于智慧技能的学习必须按从概念到规则,再到高级规则的层级顺序去进行的规律,理顺了学生学习排列、组合内容的认知层次,加强了该单元认知结构的层级性.
2.运用先行组织者,促成认知结构的稳定性
运用先行组织者以改进教材的组织与呈现方式,是提高教材可懂度,促进学生对教材知识的理解的重要技术之一.其目的是从外部影响学生的认知结构,促成认知结构的稳定性.
因为高中生首次面对排列、组合单元的学习任务时,其认知结构中缺乏适当的上位观念用来同化它们,因此,我们在该单元的入门课里,在没有正式学习具体内容之前,先呈现如图2所示的组织者,能起到使学生获得一个用来同化排列、组合内容的认知框架的作用.
排
列
、
组
合
概念
排列、组合的概念
算法
算法原理、计算公式
应用
解排列、组合问题
图2
值得一提的是,安排在本文的入门课——专题一中的飞机票和飞机票价等具体问题,以及安排在基本原理课题中的两个引例,它们也分别起到了学习相应内容的具体模型组织者的作用.
3.实行近距离对比,强化认知结构的可辨别性
如果排列概念和组合概念在学生头脑中的分离程度低,加法原理和乘法原理在学生头脑中的可辨别性差,则会造成学生对排列和组合的判定不清,对加法原理和乘法原理的使用不准,从而严重影响学生解排列、组合问题的正确性.因此,在教学中我们必须增强它们在学生头脑中的可辨别性,以达到促使学生形成良好的“排列、组合”认知结构之目的.
按调整后结构的顺序教学,很自然地实行了近距离对比,加大了排列与组合、加法原理和乘法原理的对比力度,从而强化了它们在学生头脑中的可辨别性.
(1)在入门课里,开篇就将排列概念和组合概念进行近距离对比,有利于引导学生得到并掌握排列和组合的判定标准:看实际效果与元素的顺序有无关系.
(2)专题二首次近距离比较加法原理和乘法原理,并运用其判定标准——是分类还是分步,去完成对实际问题的处理,以加强学生对它们的理解与辨别.
1.调整教材内容顺序,加强认知结构的层级性智慧技能的教学是学校教学的中心任务.著名认知心理学家加涅认
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(3)专题四、五、六里,把排列、组合问题按其解法分层次对偶地解决,在没有单独占用课时的情况下,很自然地为排列和组合的近距离比较,为加法原理和乘法原理的运用对比,提供了切实而尽可能多的机会.
4.及时归纳总结,增强认知结构的整体性与概念性
我们知道,认知结构是人们头脑中的知识结构,也就是知识在人们头脑中的系统组织,它具有整体性和概括性.认知心理学认为,认知结构的整体性越强、概括水平越高,就越有利于学习的保持与迁移.因此,在每个单元的教学中,我们必须随着该单元教学进度的推进,及时归纳总结已学内容的规律,以促进学生认知结构概括水平的不断提高,最终促使学生高效高质地整体掌握该单元,从而形成整体性强、概括程度高的认知结构.
于是对于“排列、组合”单元,笔者就随着教学进度的深入,引导学生不断归纳、及时总结出以下各规律:
(1)排列与组合的判定标准(见前文).
(2)加、乘两原理的判定标准(见前文).
(3)排列数公式的特征(略).
(4)组合数与排列数的关系(略).
(5)解排列、组合问题的基本步骤与方法:
①仔细审清题意,找出符合题意的实际问题.
所有排列、组合问题,都含有一个“实际问题”,找出了这个实际问题,就找到了解题的入口.
②逐一分析题设条件,推求“问题”实际效果,采取合理处理策略.
处理排列、组合问题的常用策略有:正面入手;正难则反;调换角度;整、分结合;建立模型等.但不管采用哪个策略,我们都必须从问题的实际效果出发,都必须保证产生相同的实际效果.因此,实际问题的实际效果,就是我们解排列、组合问题的出发点和落脚点,因而也可以说是解排列、组合问题的一个关键.
③根据问题“实际效果”和所采取的“处理策略”,确定解题方法.
解排列、组合问题的方法,不同的提法很多,其实归根到底,不外乎以下五种:枚举法;直译法;分步法;分类法;排除法.如所谓插空法,推究起来也只不过是在调换角度考虑的策略下的分步法而已.
5.注意策略的教学与培养,增大认知结构的可利用性
智育的目标是:第一,通过记忆,获得语义知识,即关于世界的事实性知识,这是较简单的认知学习.第二,通过思维,获得程序性知识,即关于办事的方法与步骤的知识,这是较复杂的认知学习.第三,在上述学习的同时,获得策略知识,即控制自己的学习与认知过程的知识,学会如何学习,如何思维,这是更高级的认知学习,也是人类学习的根本目的.
所谓策略,指的就是认知策略的学习策略,认知策略是个人用以支配自己的心智加工过程的内部组织起来的技能,包括控制与调节自己的注意、记忆、思维和解决问题中的策略.学习策略是“在学习过程中用以提高学习效率的任何活动”,包括记忆术,建立新旧知识联系,建立新知识内部联系,做笔记、摘抄、写节段概括语和结构提纲,在书上评注、画线、加标题等促进学习的一切活动.
在中学生的数学学习中,如果学生的认知结构中缺乏策略或策略的水平不高,那么学生的学习效果就不好、学习效率就不高,特别是在解题过程中,就会造成不能利用已学的相关知识而找不到解题途径,或造成利用不好已学的相关知识而使解题思路受阻,或造成不能充分利用好已学的相关知识而使解题方法不佳,以致解题速度不快、解答过程繁冗、解答结果不准确等.因此,中学数学教学,必须重视策略的教学和培养,让学生学会如何学习和如何思维,以增大学生认知结构的可利用性.
为此,笔者在“排列、组合”单元的教学中,除注意一般性学习策略(如做笔记、画线、注记和写单元结构图等)的培养以外,更注重解排列、组合问题的培养和训练.
(1)在专题二、四、五、六里,对排列、组合问题解法的教学,始终按“仔细审清题意,找出符合题意的实际问题逐一分析题设条件,推求问题实际效果,采取合理处理策略根据问题实际效果和所采取的处理策略,确定解题方法”的基本步骤进行,以培养学生在解排列、组合问题时,有抓住“实际问题的实际效果”这个关键的策略意识和策略能力.
(2)重视一题多解和错解分析(多解的习题要有意讲评,例题讲解可故意设错).
一题多解能拓宽解题思路,让学生见识各种解题方法和处理策略.另外,一题多解又能通过比较各种解法的优劣,使学生在较多的思路和方法中优选.同时,因为解排列、组合问题,其结果(数值)往往较大,不便于检验结果的正确性,而一题多解可以通过各种解法所得结果的比较,来检验我们所作的解答是否合理、是否正确,从而起到检查、评价乃至调控我们对排列、组合问题的解答的作用.
错解分析能使学生注意到解答出错的原因所在,同时使学生体验到解题策略调节的必要性和方法,防止今后犯类似的错误,增强学生解题纠错力.
故意设错如高中《代数》下册第246页例4的第(3)小题:如果100件产品中有两件次品,抽出的3件中至少有1件次品的抽法有多少种?
错解:由分步法得C12C299=9702(种).
略析:像该题一样的“至少”问题最好莫用分步法,这里分步出现了重复计算(以上错解是学生易犯错误,教学中必须注意).
参考文献
1邵瑞珍主编.学与教的心理学.上海:华东师范大学出版社,1990
论文摘要:本文以职业学校电工电子类专业的数学教学为例,阐述了数学课在专业课教学中的地位,以及从数学课教学内容的构建和教学形式上体现数学教学的专业特色。
0引言
职业学校教育是以学生就业为导向、能力为本位来组织实施教学的,在进行文化课教学的同时,实施专业理论与专业技能教学,培养有一定专业技能的技术工人。数学作为一门文化基础课,学生对数学知识的掌握程度不仅直接反映出一个学校的教学质量,也影响到学生专业课程的学习,同时对学生参加工作以后的学习和发展也有很大的影响。因此在职业学校的数学教学中,既要满足学生学习数学知识的基本需求,也要为学生的专业课学习准备必需的数学知识,因此职业学校数学教学要紧扣学生所学的专业,即数学教学要突出专业特色。本人认为做好下列几方面工作,便可体现数学教学的专业特色。
1树立数学课教学为专业服务思想
职业学校教育决定数学教学必须具有服务性,因此职业学校的数学教师要牢固树立数学教学为专业服务的指导思想,从教学原则到教学内容都要切实做到为专业课服务。在教学过程中,在不破坏数学的系统性和循序渐进原则的基础上,要对教学内容进行合理的整合,使得不同专业的学生有不同的数学教学计划和教学内容,切实做到数学课为专业课服务。
职业学校的学生刚入校时,由于专业意识的驱使,学生往往急于学习本专业的知识和技能,使得他们以实用的眼光来看待知识的学习,学习具有选择性,数学教师要抓住这个时机,使数学教学在内容上让学生获得学习专业知识所必需的数学知识,给学生学习专业课带来方便;从方法上拉近与专业课的距离,就可以提高学生学习数学的积极性。
课程安排上应注意对专业课的支持性。把数学课安排在专业课之前,使学生先掌握数学工具和方法,以利于专业课学习,如果数学教学经常落后于专业课教学,就会给学生学习专业知识带来很大的不便,就会进一步降低学生学习数学的积极性,给数学教学带来困难。因此切实安排好数学课的教学时间至关重要。
2正确把握数学课在专业课教学中的地位
职业教育就是培养学生做事,数学课程在职业教育中的地位取决于数学知识在该专业中的作用以及在专业技能实践中的需要,数学在专业课教学中发挥着举足轻重的作用,它直接影响着学生的专业课的学习质量;专业课的教学在一定程度上对数学有依赖性,离开数学课的密切配合,专业课的教学很难取得满意的效果。
我们应该从学生在学习专业知识、专业技能的实践过程中对数学知识的依赖程度来认识数学课程的地位和性质。从专业学习和专业技能实践的角度来看,数学课程的主要任务是为学生提供学习专业知识和技能所必备的数学知识和数学素质,该课程的教学必须服务、服从于专业需要,这就决定数学课是一门预备性、服务性的课程。但是由于职校主要是对学生进行职业技能培养,学生将来从事的是以操作为主的工作,在一些教师和学生的思想上都认为学生学好专业课就行了,从主观上缺乏对数学的重视,没有认清数学对专业课的影响,加上学生在以前中学阶段没有打好基础等因素,使得学生对数学学习不感兴趣,造成学生轻数学课而重专业课的现象,表面上看对专业课有利,实际上却不然。因此,教师和学生必须从思想上认清数学课与专业课的关系,认识到数学课对专业课学习的重要性,努力提高自身的数学水平,为专业课学习打好的基础。
3数学课教学内容的构建应突出专业特色
数学课的教学内容不能认为是教学材料的简单堆砌。科学的教学内容体系应该是在选取内容、组织方式和阐释的观点、方法等方面都将使学生对数学的认识和理解产生较大的影响。例如,职校电工电子类专业的数学教学应该从数学的基本常识、电工电子技术基础课和专业课的实际需要来选编适合职校层次学生学习的必要内容。劳动和社会保障出版社出版了全国中等职业技术学校《数学》通用教材,上册是所有专业通用,是职校学生在校期间所必备的基本数学知识,下册是与电工电子类专业相结合部分。这套教材基本符合了够用、与专业结合的大原则,但在具体上课过程中还要灵活应用,对教材进行适当整合。如:针对教材下册可作如下整合:在第一章三角函数及其应用中,1.1诱导公式,要求学生掌握基本的公式,不做过难得要求。1.2两角和与差的正弦、余弦,只要求学生会用公式即可。1.3正弦型曲线与正弦量,需要结合上册3.3三角函数的图像和性质,重点讲解振幅、周期、频率、初相、相位、相位差等概念,同时五点作图法画正弦曲线也非常重要,这些为今后学习单相、三相交流电打下基础;在第二章复数中,2.1复数的概念,2.2复数的几何表示,2.3复数的三种表示形式,2.6正弦量的复数表示需要重点讲解,为今后交流电的学习打下良好的基础;在第三章逻辑代数基础中,由于该章内容相对独立,可以放在脉冲与数字电路专业课中进行教学。4数学课在教学形式上要突出专业特色
关键字:多媒体计算机辅助小学数学
现代计算机技术辅助小学数学教学探究
改革开放,对人才的素质的要求越来越高,它促使教学体制、教学方法进行改革。从实施素质教育入手,提高教学质量。树立现代的教育观念,运用现代的教育技术是开展现代教学改革的重要方面。多媒体计算机集文字(TEXT)、图形(GRAPHICS)、图像(IMAGE)、动画(MOVIE)、声音(SOUND)、视频(VIDEO)等功能于一体,表达的信息量大,具有图、文、音、像并茂的优点。在教学过程中运用计算机辅助教学,可使形、声、色浑然一体,创设生动、形象、具有强烈感染力的情境,调动学生学习的积极性,使学生更好地掌握知识,从而提高教学的效果。下面就此谈谈我的一些粗浅的体会。
一、运用多媒体计算机辅助教学,激发学生学习数学的兴趣。
心理学认为,兴趣是积极探索某种事物的认识倾向,它是学生学习的动力源,是智能和心理发展的催化剂。学生一旦对学习发生强烈的兴趣,就会激发内在的学习愿望和学习动机,就会聚精会神,努力追源,并感到乐在其中。多媒体计算机通过定格、慢放、加速、重复、图像的变化、色彩以及声音配合等效果,充分发挥其直观、形象、新奇、促思等优势,引起学生的好奇心,激发学生求知欲,活跃学生的思维。例如在“分数的基本性质”一课中,一上课老师就说:“同学们,今天我给大家讲一个故事”,一边说一边简单地操作鼠标,与计算机连接的电视机显示器上出现了画面,学生一下子被屏幕上的有趣的画面吸引了,随着荧屏的演示,老师继续讲故事:猴山上的小猴子最喜欢吃猴王做的那些又香又甜的大饼,一天猴王做的大饼刚出炉,它的三个孩子吵着说“我要吃饼,我要吃饼。”于是猴王把三块大饼分给三只小猴子吃,它先把第一块饼平均切成四块分给老一一块,老二嫌小吵着说“一块太少了,我要两块”,猴王便把第二块饼平均切成八块分给老二两块;老三更贪了吵着说:“两块太少了,我要三块”,于是猴王把第三块饼平均切成十二块分给老三三块。同学们,你知道哪只猴子分到的饼多吗?因为有形象的故事情节,有多媒体计算机生动有趣的图象动态显示,使抽象的数学概念形象化,激发学生以极大兴趣投入学习。
又如在教学“面积和面积单位”时,运用计算机的画画板辅助教学,帮助学生进一步理解面积的意义。教师在屏幕上画出下面图形:让学生选择喜欢的颜色给图形涂色,学生们十分感兴趣地挑选喜欢的颜色给图形涂色,每涂一个,老师就让学生回答这个图形的面积是什么?当涂到第五个图形时,颜料一下子都跑到外面充满整个莹屏,学生被愣住了,为什么呢?这时教师抓紧时机问:“这个图形的面积又是什么呢?”学生们惊喜地发现:这个图形不是封闭图形,它没有面积。这种无声的、动态的形象显示,不仅一下子激发孩子们的好奇心,引起他们对学习新知识的高度兴奋,并且在教师有声的语言引导下进入学习过程,达到启迪思维,激发兴趣的目的。
二、运用多媒体计算机辅助教学有利于学生掌握重点,突破难点。
电化教学的核心是要提高教学质量。教学过程中,只有当学生掌握知识的重点,突破难点的情况下,才能谈得上提高教学质量。利用多媒体计算机突破教学过程中的重点、难点是很好的教学手段。
例如在教学“相遇问题”应用题时,运用软件直观演示辅助教学,创设情境,帮助学生较深刻地理解题目中数量间的关系。教师简单地操作鼠标,屏幕上首先出现了一条铁轨,上面有一辆火车从左往右地行驶,一会儿,另一辆火车也从右往左地驶过来,两列火车在逼真的火车运行时发出的声音中相对开出,直到相遇。这时屏幕上出示了一道应用题:“甲乙两列火车从两地相对行驶,甲车每小时行驶75千米,乙车每小时行驶69千米。甲车开出后1小时乙车才开出,再过2小时两车相遇。两地间的铁路长多少千米?”教师再操作鼠标,屏幕上出示了线段图,在线段图上分别标出了每小时火车所行的路程。这样难点在火车形象运行的动态演示和直观的线段图中得以解决,它比老师的任何解释都具有说服力,增强了感观上的剌激。演示一结束,学生们很快就列出正确的算式解答。因此,利用多媒体计算机辅助教学可以使学生清楚地掌握概念,获得正确的结论,并尝到成功的喜悦,强化了学习的兴趣。
三、运用多媒体计算机辅助教学有利于学生思维的发展。
小学生的认识特点是从形象思维为主向抽象思维为主过渡,要使学生理解抽象的数学概念,就必须为学生提供必要的感性材料,使之借助事物的具体形象或表象进行思维,从而逐步理解和掌握知识。而多媒体计算机通过模拟演示,突出实际操作过程,让学生进行观察、比较、分析、综合、抽象和概括,通过引导学生经历获取知识的思维过程,达到培养智能,启迪思维的目的。
例如在“圆柱的认识”教学中,利用软件演示,帮助学生学习圆柱的形成和侧面面积的计算:
①教师操作鼠标,屏幕上出示几个圆柱的实物图;再操作鼠标,圆柱实物图背景消去,剩下闪烁的圆柱立体图,学生从圆柱实物图抽象出圆柱的立体图,初步认识了圆柱。
②操作鼠标,屏幕上出现一个长方形,然后这个长方形绕着它的一条边旋转一周,形成一个圆柱体,让学生掌握圆柱的形成过程和认识圆柱的底和高。
③操作鼠标,圆柱的底面随着闪烁慢慢地从上往下移,让学生认识圆柱不但两个底面的面积相等,而且从上到下的粗细一样,也就是说每个横截面的面积都相等。
④待学生掌握了圆柱的特征后,老师引导学生观察、讨论:把圆柱的侧面展开会是什么图形呢?让学生展开思维,各抒已见,自由发挥;有的认为圆柱侧面展开是长方形,有的认为是平行四边形,有的认为是正方形。到底哪个答案对呢?老师不急着表态,而是操作鼠标,让学生观察屏幕上的演示:把圆柱的侧面竖着剪开,打开后得到一个长方形。
⑤操作比较:如果把侧面斜着剪能否得到一个长方形?斜着剪得到一个什么样的图形?
⑥思考:这个长方形(或平行四边形)的长(底)和宽(高)与圆柱的什么有关呢?在什么条件下展开后的圆柱体的侧面是个正方形?这时又怎样计算圆柱的侧面面积?学生通过计算机的形象演示、教师提出的问题,结合自己的操作过程和观察比较过程,能有条有理地讲述圆柱侧面面积怎样推导出来。学生通过充分的动眼、动手、动脑、动口,不但弄清楚知识之间的来龙去脉,也活跃和发展了学生的思维。
四、借助多媒体计算机辅助教学,增加课堂密度,强化学习动机。
可以肯定地说,数学是一种为人们所承认的文化现象。数学文化的传播载体首推数学文化史料。研析数学文化史料,就可以直接获取数学知识的基本概念,直观认识获取数学的思维、理论和研究方法。一个典型的实例就是大学数学教学中开始涉及的“极限”概念,对于这个大学生首遇的抽象概念,教师们通用的施教方法一般始于数学文化史料的介绍,在渐进的过程中定义出“极限”概念。大学的数学教育实践要领,首先应该推崇和学习数学逻辑原理的产生缘由,还原基本数学原理的历史背景,以此为背景,在潜移默化中激发大学生对数学学习爱好,增强大学生学习数学的原发力量,启迪大学生数学思维和创新智慧。诚然,数学自然是一门兼具抽象与具体、逻辑与计算、演绎与推导、想象与实现的学科,数学发展的历史渊源曾经极具挑战性。而现代大学的数学教育教学内容一般都涉及到微积分、线性代数、概率论与数理统计等基础数学学科,其特点之一是数学知识体系传承涵盖面较为广泛,其特点之二是传统数学课程实质性内容基本保持恒定。这对于研究能力正在成长中的大学生来讲,如果采取抽象经典数学理论引入为主的“速食数学”教学方法,可能会导致大学生初入高校后,产生对数学的困惑和厌学心理。而重视数学教学的文化理解,对数学概念、方法等的历史演进,以此为基础的数学定理和公式的推理教学,才能教授给大学生数学的系统化、完备化的知识结构体系,引导其逐渐倾向于关注抽象经典的理论结果,建立起演绎严密、推导细致的数学课程自我学习的思维范式,完成抽象理解的升华。如此明理于数学危机及其成长过程,理性看待数学分支的由来与曲折,从而智炼出深厚的数学底蕴、精髓思想、理性思维等学生个体成长科学思维方式。我国数学家王浩也认为:数学的本质是它的抽象性、精确性、确定性、广泛的应用性以及丰富的文化美。因此,可以将大学数学教学设计为以直观、形象地掌握基本数学概念为起点,通过增强大学生数学学习的积极性,提高大学生数学学习效率。按照这样的数学教学变革,彰显出强大的大学数学教学文化教育意义。
二、数学文化融入大学数学教学的必要性
数学文化具有普遍的区域性和人文性双重特征。自从20世纪70年代末我国恢复高考制度以来,全国逐渐形成了教材、教学形式基本统一的数学教学格局,造就了数学教学的繁荣。但如果审视数学教学的文化属性,就会发现我国幅员辽阔的国土上,教育发展不均衡,加之国内各民族聚居区域有别、人口不一造成了全国各地人文文化的巨大差异。以数学文化的视角,显而易见,上述的两个统一是不满足协调关系的,基于此,数学教学组织的顶层设计是不合理的,故需倡导大学数学教学的层次性,满足数学教学的基本文化属性。通过数学教学的文化属性组织教学,通过区域性融入民族文化的教学,通过协调区域差异和文化差异的多模式存在,实现匹配的针对性数学文化教学实践。同时,也要注意数学文化作为文化范畴需要匹配东部地区、西部地区以及发达地区和欠发达地区的社会文化背景,不能盲目追求数学文化的文化属性,必须要将数学文化作为教学实践工具应用形式紧密结合抽象理性思维模式,必须清楚地认识到数学文化思想具有广泛的应用实践性和纯粹理论的抽象逻辑性的双重特征。
三、数学文化融入大学数学教学的策略
因此,在数学教学中,如何使学生"领悟"出数学知识源于生活,又服务于生活,能用数学眼光去观察生活实际,培养解决实际问题的能力,应成为每位数学教师重视的问题。下面就谈谈这方面的体会。
一、从生活实际中抽象出数学知识
数学研究的是客观世界的数量关系和空间形式,它来源于客观世界的实际事物。在小学数学教学中,从生活实际出发,把教材内容与"数学现实"有机结合起来,符合小学生的认知特点,可以消除学生对数学知识的陌生感,同时也使他们受到辩证唯物主义的启蒙教育。
1.从实际问题中抽象出数学概念、计算法则
小学数学中的许多概念都可以在现实生活中找到相应的实例。例如:在常见的数量关系"工作时间×工作效率=工作总量"中的"工作效率",学生不易理解。为此,我在教学前,在班里举行了一次缝纽扣比赛。教学新课时,联系缝纽扣的活动,学生就容易理解工作效率,就是指单位时间内所作的工作量。
又如,"小括号"的教学可以这样进行:先出示"8+6×5"与"6×5+8"两道算式,让学生复习运算顺序。然后出示应用题:
工人老师傅上午工作3小时,下午工作4小时,每小时做12个零件,他一天共做几个零件?(要求列综合算式)
学生列式计算如下:
12×3+4=12×7=84(个),
教师设疑:先做加法,再做乘法,好像不对吧?揭示新旧知识之间的矛盾,在学生束手无策时,适时引出小括号。这样,通过问题的设计,矛盾的解决,使学生了解引进括号的原因和用途,懂得了先算括号里的数的道理。
2.从贴近学生实际水平的现实出发,一步步地引出概念
例如,"面积单位"可以这样教学:先出示大小差别比较明显的两个三角形,让学生比较它们面积的大小,得出:面积的大小可以用眼睛看出来;再出示两个等宽不等长、面积差不多的长方形让学生比较大小,得出:面积的大小可以用重叠的方法比较出来;然后出示不等长也不等宽、面积差不多的一个长方形和一个正方形让学生比较大小,学生深思后得出:可以画方格,再通过比较方格数的多少来比较面积的大小;最后出示两个方格数相等,但面积明显不等的图形,引导学生讨论,方格数相等为什么面积不相等?从这个现实问题中得出,方格的大小必须有统一的标准。这时引出"面积单位",已是"水到渠成"了。这样组织教学,学生不仅掌握了面积单位的概念,而且了解了面积单位产生于解决实际问题的过程,受到了辩证唯物主义的启蒙教育。
二、运用数学知识解决实际问题
学习是为了应用。因此,教师应联系实际培养学生运用数学知识解决实际问题的意识和能力。
1.联系实际,增强学生的数学意识
数学知识在日常生活中有着广泛的应用,生活中处处有数学。学了三角形的稳定性后,可以让学生观察生活中哪些地方运用了三角形的稳定性;学习了圆的知识,让学生从数学的角度说明为什么车轮的形状是圆的,三角形的行不行?为什么?还可以让学生想办法找出面盆底、锅盖等的圆心在哪里。通过了解数学知识在实际中的广泛运用,培养学生用数学眼光看问题,用数学头脑想问题,增强学生用数学知识解决实际问题的意识。
2.创设情境,培养学生解决实际问题的能力
学生掌握了某项数学知识后,可以有意识地创设一些把所学知识运用到生活实际的环境。例如,学了"按比例分配"的知识后,让学生帮助算一算本住宅楼每户应付的电费;学了"利息"的知识后,算一算自己在"新星小银行"存储的钱到期后可以拿到多少本息等。
在学了百分比的知识后,我和学生做了一个游戏,方法是:在一个布袋里放6个同样的小球,分别标上1~6六个数字,老师和学生轮流每次从袋中摸出2个小球,如果球上两数相加和为偶数,学生赢,加起来和为奇数,教师赢。比赛结果教师赢的次数多,然后引导学生讨论,并把各种情况一一列出,得知,和为偶数的有6种情况,和为奇数的有9种情况,老师赢的可能性占60%,学生赢的可能性占40%,所以老师赢的次数多。最后还指出,街头巷尾的有些赌博活动,"坐庄"者使的就是这种骗术,不要轻易上当受骗。
3.加强操作,培养能力
课堂教学是一个特殊的认识事物的过程。学生和教师是在不断的提出问题和解决问题过程中去获取知识,得出结论的。教师科学而深刻的提问是促进学生积极主动探索新知识的一把金钥匙。在课堂上,有效的师生互动十分重要,它关乎到一节课的成败与否。课堂上只有充分调动学生积极性,才能最大限度地发挥学生主观能动性。鉴于此,课堂上教师的提问,要让自己的语言尽量通俗一些,多样一些,然后再辅助于肢体语言,尽力去激发学生思考和回答的灵感。例如:提问学生时,你可以这样问:“你能帮我找出这道题的条件和问题吗?”同时,可以根据不同层次的学生提出不一样程度的问题。对于学习成绩一般的学生,我们可以问:“你发现了什么?你能说说长方形面积的公式吗?”对于智力较好学生可以适当提高难度,例如:“你对于这个问题还有不同的解法吗?”这种分层次多样化的提问,不但能让课堂气氛活跃,师生关系融洽,而且还可以让每个学生都有事可干,勤于动脑,达到最佳教学效果。
二、优化教学语言,引导学生主动学习,主动探究,充分发挥学生的主观能动性
数学是一门逻辑性很强的学科,对它的学习需要充分发挥学生的抽象思维能力,而抽象思维是借助语言实现的,学生正确表达正是其大脑思维的梳理和条理化的表现。教师在教学中要充分引导和要求学生表述有条理,给学生足够大的思维空间,激励学生主动参与,充分发挥想象,共同探究,在教师和自己互动中去思考、去感悟,并在问题讨论中各抒已见,展示自己的个性。帮助学生把别人的话听懂加上自己理解,然后学会用准确的语言表达出来,充分发挥学生的主观能动性。
三、教师要学会用幽默化的语言批评学生,避免学生的逆反心理
教师批评学生时,语气要尽量婉转,语调要轻柔,结合具体问题淳淳善诱,晓之以理,动之以情。这样,学生更容易接受,不会产生逆反心理。在幽默中让学生认识到自己的错误,不要让学生感受到教师是在讥讽他。这样,避免了学生的抵抗情绪。例如:有的学生上课爱搞小动作,你可以这样说:“小心,不要丢了东西哟。”如发现有学生打瞌睡,可以问:“你梦见吃没堡了吗?味道怎样?”这样,课堂气氛在教师的调动下,一下子活跃了起来,学生的注意力大大提高了。再进行教学会取得事半功倍的效果。
四、肢体语言和丰富的情感性语言是教学成功的关键
数学语言应在逻辑性的基础上力求亲切,富有情感性。只有如此,才能唤起学生的学习热情。而肢体语言的结合使用,会让这一效果更加完美。美国心理学家艾伯特说,人语言的魄力的25%来自于面部表情。由此可见,教师在教学中,为了帮助学生充分理解,可以辅助肢体语言,进而增加和学生之间的亲和力。如:把摸一下学生的头表示鼓励,故意夸大表情让学生加深记忆等。
关键词:数学教学论;数学史;教学
“数学教学论”是高等师范院校数学教育专业的一门重要必修课。在“数学教学论”教学过程中,如何有效调动学生学习和研究的积极性,使教学的内容、方式和方法贴近基础数学教学改革,历来是数学教育研究的热点问题。从目前基础数学教育改革的趋势来看,重视科学精神和人文精神的塑造已成为基础数学教育改革的方向。数学发展史中积淀的深厚传统文化和丰富数学思想方法是深化数学课堂教学改革的重要方面,“数学教学论”课程要充分反映基础数学教育改革的现实,其有效途径之一是在教学中加强与数学史相关内容的结合,广泛吸收国际国内数学史与数学教育结合(简称HPM)研究的最新成果,恰当运用数学史案例来充分展示数学知识思维过程和方法,提高学生有效将数学知识的科学形态转化为教育形态的能力。因此,在“数学教学论”教学中,恰当运用数学史料进行教学具有重要的现实意义与实践价值。本文就数学概念、数学命题和数学人文等教学与数学史结合的理论与实践进行探讨。
一、揭示数学概念认知过程与历史发展过程的相似性,使学生把握概念教学的心理特征。
概念教学是“数学教学论”研究的重要内容。心理学研究表明,学生获得概念的方式主要是概念形成或概念同化。由于中学生的认知结构处于发展过程之中,数学认知结构中的数学知识相对简单而具体,在学习新知识时,作为固着点的已有知识往往很少或者不具备,这时只能借助生活经验及日常概念接纳概念,采取概念形成方式来学习。我们知道,每一数学概念在形成发展过程中都充满了直观的方法和大量辨证的思维,深刻揭示了某一类客观对象或事物的共同本质和特征,是人们从感性到理性认识事物的真实写照,给学生用概念形成方式接纳概念提供了丰富的资源,概念教学中运用数学史上概念发展的案例,既可以顺应人类知识的形成过程又能适应学生的认知规律。高师学生在开始接触概念教学时,由于对概念教学知之甚少,对概念的来龙去脉难以理清。因此在“数学教学论”关于概念教学研究中首先要让学生认知数学概念的历史发生原理,即通过一些概念的历史形成使学生认识到,个体对数学概念的认知发展过程与该概念的历史发展过程相似的规律。譬如说,学习代数的主要障碍在于理解和使用数学符号的意义,而数学符号缓慢的演变过程又告诉我们,数学符号的形成过程与人们的认知过程是相似的。因此,代数课程在有关数学符号的教学环节上应着重解析数学符号的历史发展过程。再如,J.M.Keiser在对六年级学生对角概念的理解与角概念的历史对比研究中,得到了“学生对角概念的理解与角概念的历史是相似的”结论。从历史上看,古希腊人从两边之间的关系、质(形状和特征)和量(角的大小)三方面之一来定义角,但无论哪一种定义都未能完善地刻画这个概念。J.M. Keiser通过对两个六年级班级几何(教材内容为“形状与图案”)课堂的观察,发现学生对角的理解也分成3种情形:
(1)强调“质”的方面:一些学生认为,随着正多边形边数的增加,“角”越来越小;即形状越“尖”的“角”越小
(2)强调“量”的方面:一些学生认为,边越长或者边所界区域越大,角越大:
(3)强调“关系”方面:一些学生认为角是将一条边(终边)旋转后与始边之间的一种“关系”。
又如F.Cajori根据负数的历史得出结论:“在教代数的时候,给出负数的图形是十分重要的。如果我们不用线段、温度等来说明负数,那么现在的中学生就会与早期的代数学家一样认为他们是荒谬的东西”;J.P.Ponte通过对函数历史的考察获得启示:在中学阶段,将函数概念定义为数集之间的对应关系是合适的;在中学数学中必须强调具有函数式的例子,将函数等同于解析式,不应被看作是一个大错误!在引入数学概念时以恰当的方式介绍其发展历史,有助于中学生从整体上把握数学概念的发展脉络,认识到概念演变修正过程与个体认知过程的相似性,对数学概念形成完整、恰当的认识,领悟数学思想的本质。并在领略数学家们为概念的日臻成熟所付出的艰辛与努力,以及所经受的困难与挫折的过程中体验人性化的数学。还有引入“对数”概念时可介绍J.Napier发明“对数”的动人历史,使对数成为富有人性化的、而非枯燥无味的概念。因此,“数学教学论”关于概念教学的研究让学生从历史的角度深入认识数学概念的形成与发展的心理过程,将有助于今后在教学中针对中学生认知的心理特点设计最佳教学方案,提高概念教学的质量和效益。
二、引导学生进行基于数学史的数学命题、公式等数学结论教学案例设计,学会在教学中通过展示数学知识的
历史原创暴露数学思维过程的方法教学。
从某种意义上来说,数学理论的研究过程就是数学命题的证明(或证伪)以及以适当的方式将这些被证明的命题组织成理论体系。从数学活动角度来说,这种过程一般是需要多次反复的,要经历一个不断抽象、层层深人的过程。因此,数学教学既要教“结论”,更要教“过程”。既要重视数学内容的形式化,又要重视数学发现过程的经验性。而现行中学数学教材中许多内容都简化了概念和定理的提出过程,省略了发展、探索的过程,而这些概念、定理是如何被发现的,解决问题的方法又是如何构想的,对中学生来说有一种说不出来的神秘感和疑惑感.所以在数学教学论的教学中必须教育学生在未来的教学中应精心设计、模拟知识形成的原始思维,为学生创设问题情景,交给学生发现、创造的方法. 数学历史上定理的发现探索过程可以启迪学生掌握正确的学习方法,将逻辑推理还原为合情推理,将逻辑演绎追溯到归纳演绎;可以激励学生去发现规律,总结定理,从而极大地满足学生发现与发明的成就感,传统数学教材中缺少对数学定理形成过程的阐述与剖析,呈现的是一些完美的结论和严谨的推证过程,这将直接导致学生对学习数学失去主动性与创造性。因此,在数学教学论关于定理、公式、法则等内容的教学中,应适当介绍其历史上的发现探索历程及不同的证明方法,使学生学会在今后的教学中将数学家们发现数学结论的历史过程变成学生进行实验发现的过程,从而激发中学生的学习主动性与创造性。譬如;从古希腊数学家阿基米德使用“平衡法”推导球体积公式与我国古代数学家刘徽和祖冲之父子得到球体积的过程;欧拉解决哥尼斯堡七桥问题思路;牛顿、莱布尼兹等人发明微积分的过程的介绍中,都可以将数学家创造数学真理的思维过程活生生的展现在中学生面前,改变那种从公式到公式、从定理到定理的教学程式。还有古希腊、中国、印度、欧洲数学家等中外数学家在勾股定理的发现与证明中的几百种证明方法都深刻反映了数学结论发现的火热过程,充分暴露了数学家们发现数学结论的思维过程。在“数学教学论”的教学中教给学生恰当地设计基于数学史的教学案例,将案例程式化为实验、操作、发现结论等过程不仅将现行教材中数学结论的冰冷美丽还原为火热的思考,特别将数学实验引入数学课堂,使中学生学生通过“猜想——实验——再猜想——再实验——得出正确的结论——证明”过程体验,真正完成一个完整的知识建构过程。将是数学教学论课程教学实现的一个重要目标。
三、引导学生探讨数学史与数学教育结合的内涵,认识数学历史问题培养中学生人文精神的重要作用。
“体现数学的文化价值”是高中数学新课程的一个基本理念,新课程标准强调“数学文化应尽可能有机地结合高中数学课程内容,选择介绍一些对数学发展起重大作用的历史事件和人物,反映数学在人类社会进步、人类文明发展中的作用”。“数学教学论”充分体现新课程的这一理念,对于高师学生在未来的教学中培养中学生用文化的视野来看数学,用数学的眼光来看文化的意识或观念有着深刻的意义。
数学是几千年来全人类孜孜探索共同取得的宝贵财富,是各国数学家相互交流、学习、共同探索的智慧结晶.不同国度与民族的思维特点、价值观念使数学呈现出不同的特点.因此“数学教学论”在结合数学史进行数学人文教育中应遵循时空多元原则,突破时空局限来选择数学史内容,力求反映不同时期、不同国度、不同民族和不同文化背景的数学历史.譬如,中国古代数学长于计算与构造,诸如“孙子定理”“百鸡问题”“盈不足术”等内容具有中华民族传统文化特色且在国外有一定影响;古希腊数学长于演绎推理与论证,其公理化思想与方法在数学发展史上具有极其重要的地位与作用.选材时应打破封闭格局,将中外数学历史纳人视野.旨在引导学生尊重、理解、分享、欣赏多元文化下的数学,拓宽学生的视野,培养学生全方位的认知能力、思考的弹性与开放的心灵.
“数学教学论”与数学史结合的教学中还应使学生认识到,配合数学内容与要求所选取的数学史内容应既能被中学生理解,又能引起他们的兴趣.深奥难懂的数学史料自然达不到教育的目的,枯燥乏味的数学史料也同样起不到教育的作用.所选史料的内容与形式应不拘一格、灵活多样、题材典型、情节生动、发展曲折、引人人胜.就内容而言,可以是数学概念。数学符号、数学思想方法、历史著名问题甚至理论体系的发展历史;也可以是数学家的创新意识、献身精神、奋斗历程与独特个性;就形式而论,除文字表述史料外,更应突出图形、图表与图象史料.如数学家(如 Archimedes、I.Newton、L.Euler、C.F.Gauss、祖冲之、华罗庚、陈省身、苏步青、吴文俊等)的头像、数学图案(如勾股定理、L.Eler公式、C.F.Gauss复平面、黄金矩形、雪花曲线)、数学家的墓志铭(如 Diophantus的年龄问题)和墓碑图案(如Archimedes的圆柱球、J.Bernoulli的对数螺线、C.F.Gauss墓前塑像座上的正十七边形).旨在帮助中学生学习数学,激发其学习热情,展现科学与人文精神。在数学问题配置与求解中可选择历史上不同时期、不同文化的一些著名数学问题,这此问题及其求解提供了相应数学内容的现实背景,揭示了实质性的数学思想方法,蕴涵了数学家为之奋斗的曲折历程与苦乐体验,展现了广阔而生动的人文背景。譬如,可选择几何《原本》、《九章算术》等经典名著中的问题;介绍我国赵爽、印度人、阿拉伯人和F.vieta在求方程的根这一问题上的成就;在求解幂和问题时可介绍C.F.Causs的方法、源于S.Pythagoras的形数方法和杨辉的“垛积术”与“补差术”方法.在问题求解中应侧重对历史上所用各种数学思想方法进行比较分析,使学生了解不同文化背景中的数学思考方式,启发其数学思维,提升其数学欣赏能力,在社会历史文化与数学思维的双重熏陶下,获得数学认知活动的文化意义,在数学教育中实践多元文化关怀的理想。