時間:2023-03-22 17:47:41
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇數學研究論文,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,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
1數學建模融入數學課程能夠培養和提高學生的學習興趣
學習興趣對學生的學習效果有著決定性的作用,只有讓學生培養對數學的學習興趣,才能從根本上解決高職數學教學中存在的問題。數學建模是一個將實際問題用數學的語言、方法,去近似刻畫、建立相應模型并加以解決的過程。數學建模的過程符合學生認知問題、處理問題、反思問題的全過程,能極大提高學生的學習主動性和數學的趣味性,學生能夠從實踐中體會到數學的作用,從而增加對數學學習的興趣。
2數學建模思想融入數學課程能夠加快高職學校素質教育的步伐
高等職業教育的培養目標是培養高素質技能型人才。要求既要能動腦又要能動手。因此高職教育的培養目標決定了數學教學應該以培養技能型人才為目的,理論知識服務于實際應用。高職學生畢業后將成為國家各行業的生力軍,如果他們能夠運用已有的數學知識與方法不斷革新工藝、改進方法、提高效率、增強產品競爭力,必將會為我國的建設與發展做出巨大貢獻。清華大學姜啟源教授曾說:相對于本科院校而言,以培養技能型、應用型人才為目標的高職院校,將數學建模作為數學教學的重要組成部分,更有其必要性和可行性。
3數學建模思想融入數學課程能夠提升學生各方面的能力
學生在學習過程中,通過對數學建模這種科學的前沿的教學方式的反復實踐,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用較多,所以能夠加強學生對計算機功能的掌握,數學建模需要將數學與其他知識相結合,需要極大的信息量和知識面,計算機能有效的擴大學生的知識面,使得學生能夠更全面科學的進行數學建模;同時,數學建模能培養學生的團隊意識和協作能力,學生也能通過建模來找到自己在團隊的合適位置。
二、數學建模教學實踐及學生創新能力的提高
近年來,我院在把數學建模的思想方法融入高等數學課程方面進行了深入的探索與實踐,許多教學與實踐相結合的教學方法與手段以及新穎的教學內容正逐步進入高等數學課堂,對提高學生學習數學、應用數學的積極性,提高學生分析問題、解決問題的能力起到了非常大的作用。
1融入數學建模思想精心設計教學內容
按照“知識導入、案例展開、由淺入深、拓展思考”的思路精心設計課堂教學內容。由貼近生活.與實際聯系密切的趣味問題導入,在教學中創設問題情境,發散學生的思維,吸引學生積極動腦,主動地參與學習。同時鼓勵學生用已有的知識和經驗去推理、觀察、比較、分析、綜合、概括、歸納等尋求解決問題的方法,實現快樂學習的理念。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,讓學生了解建模的一般過程,然后再由淺入深。每個案例之后設置拓展思考,培養探索精神,通過典型案例分析基本知識講解觸類旁通舉一反三,歸納總結掌握一類問題的處理方法的過程,達到應用數學能力的全面提升。實施情景案例、項目驅動、任務導向教學,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,讓學生帶著問題學知識,并在實踐中運用知識、提升能力,理論教學與實踐教學相互滲透。
2靈活多樣的教學方法與現代教學手段相結合
在數學建模教學中主要采用案例驅動教學法,以基礎案例引入相關知識,解決問題過程中介紹相應建模方法及軟件使用技能,有效的提高學生的學習興趣。同時,在案例分析時教師與學生互換角色交流分析思路,角色互換法使學生在角色體驗中既能加深對建模方法的理解,又能提高相應的邏輯思維與表達能力。另外,采用項目研究過程法,學生自行組隊,通過項目申報、研究、解題匯報并提交論文等環節,全面培養學生的創新與動手能力。在教學手段方面,充分運用多媒體教學設備,如電子課件、數學軟件演示、計算機輔助教學、案例視頻材料等,充分展示豐富的教學內容,化抽象為直觀,化復雜計算為簡單程序求解。有效利用網絡資源,建立師生之間密切聯系,為學生自主學習提供便利條件,提高學習效率。
3形成“課內、課外”互動的良好氛圍,“教學、實踐、競賽”一體化的有效機制
根據高職院校數學課時較少學生基礎較差的特點,設計課內課外互動的教學模式,課內教學環節系統培養學生建模思想方法,課外環節為學生創建進行建模實踐的平臺,兩種教學模式結合實現綜合能力的提高。融“教、學、做”為一體,理論與實踐教學相互滲透。以建模課程推動建模競賽,以建模競賽帶動校園數學文化,實現學生綜合素養的提高。2010年以來,《數學建模與數學試驗》作為公共選修課程,面向全院所有專業學生開設,每學期的選修人數均在200人以上,大大拓寬了學生的知識面,提高了學生數學建模的能力。由數學建模愛好者組成的院數學建模協會,以“基于學術、用于生活”為主要目標,以“導師指點、同學互促”為活動形式,著力培養學生創新精神和創新能力。活躍校園文化氣息,促進學生全面發展。
4數學實驗室初具規模,數學問題軟件解決
為培養學生的創新能力,加強實踐性教學,學院創建了數學建模實驗室。數學建模實驗室有32臺計算機,實驗室面積100余平方米,投入經費約20余萬元。每臺機器都安裝了與數學建模有關的Matlab、Lingo、SPSS等軟件,供學生上機實踐。另外,學院創新實驗室和大型多媒體教室可供數學建模培訓和選修課上課使用。高等數學課程中每學期專門拿出18個實驗學時,學習利用Matlab等數學軟件解決數學問題,學生學習數學積極性大大提高。
分析解答應用題的能力是學生邏輯思維能力的綜合體現。應用題教學就是培養學生運用數學知識解決實際問題和發展思維。因為在應用題教學過程中,努力地展現教師的原始思維,讓學生積極參與教師的思維過程。這樣也許會現難堪的境地,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生帶來啟示的,這也是有的放矢地發展自然科學思維特有的素質,從而發展學生的全面的數學能力素質。現舉例說明如下:
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,這道應用題涉及個數和錢的數量關系問題,必須明確個數、錢數的數量及其之間關系,因此通過列表加以分析解決:
乒乓球
羽毛球
總計數量
個數(個)
?
?
44
錢數(個)
?
?
20
由于乒乓球、羽毛球個數未知,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。因此,問題就轉入對乒乓球、羽毛球的個數的分析和設取。(這又恰好是我們問題要求的),如果我們設乒乓球的個數為x個,根據“買回乒乓球和羽毛球共44個”這一數量關系,羽毛球的個數便可表達為(44-x)個。這樣便設取出乒乓球和羽毛球的個數,再根據個數與所花的球錢數之間的數量關系,便可表達出乒乓球和羽毛球所花的錢數,那么分析表格就成為:(注:①②③④為逐步分析設取表達的順序)
乒乓球
羽毛球
總計數量
個數(個)
x①
(44-x)②
44
錢數(個)
0.4x③
0.5(44-x)④
20
進而根據花費的錢數關系就可以列出方程:0.4x+0.5(44-x)=20
解:設乒乓球買回x個,那么羽毛球買回(44-x)個,根據題意得:
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:44-20=24(個)
答:乒乓球買回20個,羽毛球買回了24個。
例2現有溶度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:這道應用題是有關溶度問題,必須明確溶液量、溶度、溶質量的數量及其之間的關系,通過列表充分體現:
溶液量(千克)
溶度
溶質量(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的量也就無法表達。因此,癥結轉入對所取各溶液量的分析和設取。如果設取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。進而根據溶度問題中最基本的關系即:溶質量=溶液量×溶度,便可表達出各自溶液中所含純酒精(即溶質量)的量,分析表格便成為:(注:①②③④為逐步分析設取表達的順序)
溶液量(千克)
溶度
溶質量(千克)
配制前
x①
90%
90%x②
(6-x)③
45%
45%(6-x)④
配制后
6
75%
6×75%
從而根據配制前后溶質的量的變化關系,便可列出方程:
解:設需要取90%的酒精溶液x千克,那么取45%的酒精溶液(6-x),
根據題意得:90%x+45%(6-x)=6×75%解這個方程得:x=4
女生數學能力的下降,環境因素及心理因素不容忽視.目前社會、家庭、學校對學生的期望值普遍過高.而女生性格較為文靜、內向,心理承受能力較差,加上數學學科難度大,因此導致她們的數學學習興趣淡化,能力下降.因此,教師要多關心女生的思想和學習,經常同她們平等交談,了解其思想上、學習上存在的問題,幫助其分析原因,制定學習計劃,清除緊張心理,鼓勵她們“敢問”、“會問”,激發其學習興趣.同時,要求家長能以積極態度對待女生的數學學習,要多鼓勵少指責,幫助她們棄掉沉重的思想包袱,輕松愉快地投入到數學學習中;還可以結合女性成才的事例和現實生活中的實例,幫助她們樹立學好數學的信心.事實上,女生的情感平穩度比較高,只要她們感興趣,就會克服困難,努力達到提高數學能力的目的.
二、“開門造車”,注重方法
在學習方法方面,女生比較注重基礎,學習較扎實,喜歡做基礎題,但解綜合題的能力較差,更不愿解難題;女生上課記筆記,復習時喜歡看課本和筆記,但忽視上課聽講和能力訓練;女生注重條理化和規范化,按部就班,但適應性和創新意識較差.因此,教師要指導女生“開門造車”,讓她們暴露學習中的問題,有針對地指導聽課,強化雙基訓練,對綜合能力要求較高的問題,指導她們學會利用等價轉換、類比、化歸等數學思想,將問題轉化為若干基礎問題,還可以組織她們學習他人成功的經驗,改進學習方法,逐步提高能力.
三、“笨鳥先飛”,強化預習
女生受生理、心理等因素影響,對知識的理解、應用能力相對要差一些,對問題的反應速度也慢一些.因此,要提高課堂學習過程中的數學能力,課前的預習至關重要.教學中,要有針對性地指導女生課前的預習,可以編制預習提綱,對抽象的概念、邏輯性較強的推理、空間想象能力及數形結合能力要求較高的內容,要求通過預習有一定的了解,便于聽課時有的放矢,易于突破難點.認真預習,還可以改變心理狀態,變被動學習為主動參與.因此,要求女生強化課前預習,“笨鳥先飛”.
四、“固本扶元”,落實“雙基”
女生數學能力差,主要表現在對基本技能的理解、掌握和應用上.只有在鞏固基礎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習和基本技能的訓練,結合講授新課組織復習;也可以通過基礎知識的訓練,使學生對已學的知識進行鞏固和提高,使他們具備學習新知識所必需的基本能力,從而對新知識的學習和掌握起到促進作用.
五、“揚長補短”,增加自信
那么,要想使數學教學成為數學活動的教學主要應考慮哪幾個問題呢?下面談談筆者一些想法。
一、考慮學生現有的知識結構
知識和思維是互相聯系的,在進行某種思維活動的教學之前,首先要考慮學生的現有知識結構。
什么是知識結構?一般人們認為:在數學中,包括定義、公理、定理、公式、方法等,它們之間存在的聯系以及人們從一定角度出發,用某種觀點去描述這種聯系和作用,總結規律,歸納為一個系統,這就是知識結構。在教學中只有了解學生的知識結構,才能進一步了解思維水平,考慮教新知識基礎是否夠用,用什么樣的教法來完成數學活動的教學。
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生是否掌握,掌握程度如何,這樣,活動教學才能順利進行。
二、考慮學生的思維結構
數學教學是數學思維活動的教學,進行數學教學時自然應考慮學生現有的思維活動水平。
心理學早已證明,思維能力及智力品質都隨著青少年年齡的遞增而發展,學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《數學教育學》中介紹了兒童在學習幾何、代數時的五種不同水平,在這五個階段上,學生掌握知識,思考方式、方法,思維水平都有明顯差異。因此,要使數學教學成為數學活動的教學必須了解學生的思維水平。下面談談與學生思維水平有關的兩個問題。
1.中學生思維能力之特點
我們知道,中學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展有所先后,但總的趨勢是一致的。初一學生的運算能力與小學四、五年級有類似之處,處于形象抽象思維水平;初二與初三學生的運算能力是屬于經驗型的抽象邏輯思維;高一與高二學生的運算能力的抽象思維,處在由經驗型水平向理論型水平的急劇轉化的時期。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,是中學階段運算思維的質變時期,是這個階段的關鍵時期。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,學生的運算思維走向成熟。總的來說,中學生思維有如下特點。
首先,整個中學階段,學生的思維能力得到迅速發展,他們的抽象邏輯思維處于優勢地位,但初中學生的思維和高中學生的思維是不同的。初中學生的思維,抽象邏輯思維雖然開始占優勢,可是在很大程度上還屬于經驗型,他們的邏輯思維需要感性經驗的直接支持。而高中學生的抽象邏輯思維則屬于理論型的,他們已經能夠用理論作指導來分析、綜合各種事實材料,從而不斷擴大自己的知識領域。也只有在高中學生那里,才開始有可能初步了解對立統一的辯證思維規律。
其次,初中二年級是中學階段思維發展的關鍵期。從初中二年級開始,中學生抽象邏輯思維開始由經驗型水平向理論型水平轉化,到高中一、二年級,這種轉化初步完成,這意味著他們的思維趨向成熟。這就要求教師,要適應他們思維發展的飛躍時期來進行適當的思維訓練,使他們的思維能力得到更好的發展。
2.學習數學的幾種思維形式
(1)逆向思維。與由條件推知結論的思維過程相反,先給出某個結論或答案,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。根據要求構造例子,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:試求其反函數等于自身的函數。
(3)歸納型思維。通過觀察,試驗,在若干個例子中提出一般規律。
(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論,由學生自己去探索。比如讓學生觀察y=sinx的圖象,說出它的主要性質,并逐一加以說明。
了解了學生的思維特點和數學思維的幾種主要形式,在教學中,結合教材的特點,運用有效的教學方法,思維活動的教學定能收到良好效果。
三、考慮教材的邏輯結構
我們現有的中學數學教材內容有的是按直線式排列,有的是按螺旋式排列。
如果進行數學活動的教學,教材的邏輯結構就應有相應的變化。比方說,指數、對數、開方三種不同形式都可表示為:a、b、N之間的關系a的b次冪等于N,是否可以把它們安排在一起學習。再比方說,關于一元一次方程應用題,中學課本里有濃度問題、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,使他們得到統一,只是問題形式不同而已,其方程形式沒有什么本質差異,可一次講完幾個問題。而現有中學教材把它們分開,使學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、初中和高中學生各階段思維發展不同特點的制約。
數學思維活動的教學,就是要盡量克服這些制約,使學生在短期內高質量獲取知識,大幅度提高思維能力,完成學習任務。
在考慮教材邏輯結構時,還應明確的一個問題是教材內容的特點,即初等數學有些什么特點,對它應有一個總的認識。
1.初等數學是相對于抽象程度來說的,其內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,離開現實不遠,幾乎直接同人們的經驗相聯系。
2.初等數學是一門綜合性數學,它數形并舉,內容多種多樣,方法應有盡有,自然分成幾個部分,各部分又相互滲透,相互為用。
3.初等數學處于基礎地位。因為無論數學多么高深,總離不開四則運算,總要應用等式、不等式和基本圖形分析。初等數學又是整個數學的土壤和源泉,各專業數學領域幾乎都是在這塊土壤中發育成長起來的。
前蘇聯著名教育家斯托利亞爾在他所著的《數學教育學》一書中指出:“數學教學是數學活動的教學(思維活動的教學)
本篇論文是由3COME文檔頻道的網友為您在網絡上收集整理餅投稿至本站的,論文版權屬原作者,請不要用于商業用途或者抄襲,僅供參考學習之用,否者后果自負,如果此文侵犯您的合法權益,請聯系我們。
4.初等數學的普通教育價值。對中小學生來說,它的智能訓練價值遠遠超過了它的實用價值。
5.與高等數學相互滲透,相互為用。一方面,由于實踐中某些問題的出現,使初等方法被深入研究和發展成專門的數學分支,另一方面是高等數學中許多專題的初等化、通俗化。
初等數學具有這樣的特點,不僅為編寫教材提供了依據,同時對數學活動教學的模式來說也是恰到好處的。比方說,特點1,對于經驗材料的數學化有得天獨厚的幫助;特點2、3,對數學標準的邏輯組織化也很適宜;特點4、5,是對理論的應用。由此看來,數學活動教學對于初等數學再合適不過了。
數學活動教學,不僅考慮初等數學之特點、教材的邏輯結構,而且具體的某段知識也要仔細研究,不同性質的內容用不同方法去處理,這就是下面要談的積極的教學方法問題。
四、考慮積極的教學方法
目前關于教學方法的研究呈現出一派興旺的局面,種類之多、提法之廣是歷史上少見的。如目前使用的自學輔導法、讀讀議議講講練練教學法、六單元教學法、五課型教學法、自學議論引導教學法、啟發誘導效果回授教學法、研究法、發現法等等。可以把這些方法歸結為一句話,那就是:積極的教學法。其宗旨是在傳授知識的同時,重視發展智力、培養能力。它們的特點是:充分調動學生的積極性,讓學生獨立解決一些問題,注意能力的培養。從實踐效果看,這些方法在某個階段,對某部分學生,結合某部分內容確實有事半功倍功能,但這些方法哪個都不是萬能的,不是教學通法。因為教法要受學生水平的差異,興趣的不同,教材內容的變化,教師素質不平衡等各方面條件的限制。
我們主張,采用積極的教學法,因課、因人、因時、因地而異。比方說,對于教材內容多數是邏輯上分散的數學定義和公理等采用自學輔導法較為適宜;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。
數學活動的教學實質上是積極性思維活動的教學,因此,在教學中調動學生積極性極為重要。一般來說,教學內容的生動性,方法的直觀性、趣味性,教師和家長的良好評價,學習成績的好壞,都可以推動學生的學習,提高積極性。另外,如課外活動,參觀工廠、機房,介紹數學在各行中的應用,尤其是數學應用在各領域取得重大成果時,能夠促進青少年擴大視野,豐富知識,增進技能,從而發展他們的思維能力,提高學習的積極主動性。也可講一點數學史方面的知識,比如我國古代科學家的重大貢獻及在世界上的影響,也能激發學生的積極性。
另外,從學習方法上看,隨著學科多樣化和深刻化,中學生的學習方法比小學生更自覺,更具有獨立性和主動性。因此,在教學中教師就要注意啟發學生的積極思維。
究竟怎樣啟發學生去積極思維呢?方法是多種多樣的。比方說,創設問題情境,正確提供直觀材料讓學生從具體轉到抽象,也可運用已有知識學習新知識,把新舊知識聯系起來。還可以把語言和思維結合起來,達到啟發思維的目的。
從上面幾個方面來比較,數學活動教學的核心是教學方法,因此教學方法的采用,直接影響活動教學的效果。
為使數學活動教學收到良好效果,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過去經驗基礎上,提出幾種有效的方法。
首先,重視結論的探求過程。數學中的結論教師一般不直接給出,而是引導學生運用觀察、實驗、練習、歸納等方法發現命題,爾后深入研究探求的過程和論證的方法,進而剖析結論的內容,舉實例將結論內容具體化。
“數學思想”作為數學課程論的一個重要概念,我們完全有必要對它的內涵與外延形成較為明確的認識。關于這個概念的內涵,我們認為:數學思想是人們對數學科學研究的本質及規律的理性認識。這種認識的主體是人類歷史上過去、現在以及將來有名與無名的數學家;而認識的客體,則包括數學科學的對象及其特性,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世界的實際作用,內部各種成果或結論之間的互相關聯和相互支持的關系等。可見,這些思想是歷代與當代數學家研究成果的結晶,它們蘊涵于數學材料之中,有著豐富的內容。
通常認為數學思想包括方程思想、函數思想、數形結合思想、轉化思想、分類討論思想和公理化思想等。這些都是對數學活動經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,有人認為中學數學教材可以用集合思想作主線來編寫,有人認為以函數思想貫穿中學數學內容更有利于提高數學教學效果,還有人認為中學數學內容應運用數學結構思想來處理等等。盡管看法各異,但筆者認為,只要是在充分分析、歸納概括數學材料的基礎上來論述數學思想,那么所得的結論總是可能做到并行不悖、互為補充的,總是能在中學數學教材中起到積極的促進作用的。
關于這個概念的外延,從量的方面講有宏觀、中觀和微觀之分。
屬于宏觀的,有數學觀(數學的起源與發展、數學的本能和特征、數學與現實世界的關系),數學在科學中的文化地位,數學方法的認識論、方法論價值等;屬于中觀的,有關于數學內部各個部門之間的分流的原因與結果,各個分支發展過程中積淀下來的內容上的對立與統一的相克相生的關系等;屬于微觀結構的,則包含著對各個分支及各種體系結構定內容和方法的認識,包括對所創立的新概念、新模型、新方法和新理論的認識。
從質的方面說,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、靜態認識與動態認識、唯心認識與唯物認識、謬誤認識和正確認識等。
二、數學思想的特性和作用
數學思想是在數學的發展史上形成和發展的,它是人類對數學及其研究對象,對數學知識(主要指概念、定理、法則和范例)以及數學方法的本質性的認識。它表現在對數學對象的開拓之中,表現在對數學概念、命題和數學模型的分析與概括之中,還表現在新的數學方法的產生過程中。它具有如下的突出特性和作用。
(一)數學思想凝聚成數學概念和命題,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學模型和數學結構,從而構成數學的知識系統與結構。在這個系統與結構中,數學思想起著統帥的作用。
(二)數學思想深刻而概括,富有哲理性
各種各樣的具體的數學思想,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意義的共性。它比某個具體的數學問題(定理法則等)更具有一般性,其概括程度相對較高。現實生活中普遍存在的運動和變化、相輔相成、對立統一等“事實”,都可作為數學思想進行哲學概括的材料,這樣的概括能促使人們形成科學的世界觀和方法論。
(三)數學思想富有創造性
借助于分析與歸納、類比與聯想、猜想與驗證等手段,可以使本來較抽象的結構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化成極具規律的數學模型。從而將一種關系結構變成或映射成另一種關系結構,又可反演回來,于是復雜問題被簡單化了,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化成一筆畫問題,便是典型的一例。當時,數學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,體會到創造的艱辛,發展頑強奮戰的個性,培養創造的精神。
三、數學思想的教學功能
我國《九年義務教育全日制初級中學數學教學大綱(試用修訂版)》明確指出:“初中數學的基礎知識主要是初中代數、幾何中的概念、法則、性質、公式、公理、定理以及由其內容所反映出來的數學思想和方法”。根據這一要求,在中學數學教學中必須大力加強對數學思想和方法的教學與研究。
(一)數學思想是教材體系的靈魂
從教材的構成體系來看,整個初中數學教材所涉及的數學知識點匯成了數學結構系統的兩條“河流”。一條是由具體的知識點構成的易于被發現的“明河流”,它是構成數學教材的“骨架”;另一條是由數學思想方法構成的具有潛在價值的“暗河流”,它是構成數學教材的“血脈”靈魂。有了這樣的數學思想作靈魂,各種具體的數學知識點才不再成為孤立的、零散的東西。因為數學思想能將“游離”狀態的知識點(塊)凝結成優化的知識結構,有了它,數學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。可見,數學思想是數學的內在形式,是學生獲得數學知識、發展思維能力的動力和工具。教師在教學中如能抓住數學思想這一主線,便能高屋建瓴,提挈教材進行再創造,才能使教學見效快,收益大。
(二)數學思想是我們進行教學設計的指導思想
筆者認為,數學課堂教學設計應分三個層次進行,這便是宏觀設計、微觀設計和情境設計。無論哪個層次上的設計,其目的都在于為了讓學生“參與”到獲得和發展真理性認識的數學活動過程中去。這種設計不能只是數學認識過程中的“還原”,一定要有數學思想的飛躍和創造。這就是說,一個好的教學設計,應當是歷史上數學思想發生、發展過程的模擬和簡縮。例如初中階段的函數概念,便是概括了變量之間關系的簡縮,也應當是滲透現代數學思想、使用現代手段實現的新的認識過程。又如高中階段的函數概念,便滲透了集合關系的思想,還可以是在現實數學基礎上的概括和延伸,這就需要搞清楚應概括怎樣的共性,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,都需要進行預測和創造,而要順利地完成這一任務,必須依靠數學思想作為指導。有了深刻的數學思想作指導,才能做出智慧熠爍的創新設計來,才能引發起學生的創造性的思維活動來。這樣的教學設計,才能適應瞬息萬變的技術革命的要求。靠一貫如此設計的課堂教學培養出來的人才,方能在21世紀的激烈競爭中立于不敗之地。
(三)數學思想是課堂教學質量的重要保證
數學思想性高的教學設計,是高質量進行教學的基本保證。在數學課堂教學中,教師面對的是幾十個學生,這幾十個智慧的頭腦會提出各種各樣的問題。隨著新技術手段的現代化,學生知識面的拓寬,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,給出中肯的分析;才能恰當適時地運用類比聯想,給出生動的陳述,把抽象的問題形象化,復雜的問題簡單化;才能敏銳地發現學生的思想火花,找到閃光點并及時加以提煉升華,鼓勵學生大膽地進行創造,把眾多學生牢牢地吸引住,并能積極主動地參與到教學活動中來,真正成為教學過程的主體;也才能使有一定思想的教學設計,真正變成高質量的數學教學活動過程。
用越來越大。數學作為文化的重要組成部分,對提高人的整體素質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,大膽創造,不斷進齲因此,小學數學課程應以未來社會生活中所需要的基本數學思想為主線精選教學內容,力求加強基礎,反映本質,建立新的知識結構;著眼于讓學生學會運用數學思想和方法來分析問題和解決問題,培養他們的創造意識和開拓精神。
2.充分體現數學的基礎工具性。
是人們進行交流的工具。數學的符號、圖象、術語和表格是一種專門性的科學語言,這是信息交流中必不可少的語言。數學課程應當讓學生掌握這種科學語言,并運用它去理解和表達思想,運用它儲存和傳遞信息。
3.突出數學在實際中的應用。
生活中、生產中和市場流通中所遇到的數學問題的能力,小學數學課程應精選出最具有實用價值、最基礎的知識作為教學內容。
教學方向大眾化
近年來,國際數學教育界提出“大眾數學”、“人人都要學會的數學”等口號。“大眾數學”主要針對以前數學太難、太深、要求太高,只有少數學生能學好,大多數學生望而生畏,對數學產生冷漠、恐懼、討厭的狀況而提出來的。其含義有兩層:一是數學要為大眾所掌握;二是大眾所需要的數學,要為大眾所利用。事實上,我國義務教育階段所規定的數學課程內容應當是人人都能學,人人都需要學的。
人類社會發展到今天,已使數學從神秘走向現實,從書齋走向社會,從學者走向大眾,21世紀的數學課程,應該使所有的學生都能學好,學得主動、生動活潑。
教學方法自主化
近十幾年來,各種新教法不斷產生和引進,如發現教學、嘗試教學、愉快教學、情境教學等已被越來越多的教師所接受,但從總體而言,當前小學數學的教學基本模式,仍然是僅僅著眼于學生數學知識的增長和積累,滿足于學生對知識的機械記憶和學會模仿解題。
灌輸式的教學模式已沿襲了千百年,有著極大的慣性。有些課,看上去有了啟發提問、課中游戲、學具操作等,顯得熱熱鬧鬧,但還是按照教師預先設計的框框在運行,學生仍處于被動接受的地位。
新世紀的數學教育,在教學方法上應該有所突破,關鍵在于真正做到自主化。
所謂自主化,簡單他說,是在教師指導下,要求學生主動參與,充分體現學生的主體地位。學習過程是學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生,必須靠學生自己來建構,并且納入他自己原有的知識結構中,別人是無法代替的。數學教學主要是思維活動的教學,教師應要求學生主動參與,讓學生自由地思考,鼓勵學生發表自己的看法,勇于提出猜想,質疑問難,培養學生的創造精神。
課堂結構高效化
教改的關鍵是教師,教改的核心在課堂,課堂教學是教學的基本形式,它是教學工作的中心環節,其他如課外活動、個別輔導、家庭作業等僅是教學的輔助形式,是課堂教學的補充和延續。因此,教改的重點應該放在提高課堂教學效率上。
新世紀的數學教育,必須把提高課堂教學效率作為教改的首要問題,向課堂教學時間要質量,向教育科學和教學方法要質量。用加重學生課業負擔,犧牲學生的健康來提高教學質量的做法是絕對不可取的,也是不允許的。
課堂結構高效化并不一定是大容量、快節奏和高要求,衡量課堂結構達到高效化有五個主要因素:學生主動、積極的參與程度;學生掌握知識、能力和方法的水平,學生當堂練習的數量和質量;課堂信息反饋暢通的程度,能否做到及時反愧及時調節;充分有效地利用教學時間。
基本訓練序列化
小學數學教育中的一條成功經驗是加強雙基(基礎知識教學、基本能力訓練),使小學生打好扎實的知識基礎,有良好的數學基本功。
多年的教學實踐證明,什么時候加強雙基,教學質量就提高;什么時候削弱雙基,教學質量就下降。從第二次國際教育成就評價課題測試結果看,在參加的2l個國家或地區中,我國小學數學成績名列第一,表明我國小學生有扎實的數學基本功。
新世紀的小學數學教育,應該繼承和發展我國抓雙基的成功經驗,為了加強基本能力的訓練,必須先解決基本訓練的規范化、序列化、科學化問題,其中關鍵的問題是序列化。首先應確定哪些是基本訓練的內容,然后根據各年級的教學要求,由淺入深地安排,形成一個符合小學數學特點和兒童年齡特點的基本訓練序列,使基本訓練走上科學化的道路。
教學手段多樣化
傳統的數學教育,從概念到概念,教師靠粉筆和黑板講解,學生靠筆和紙學習。這種落后的辦法沿襲了幾百年。
新世紀的數學教育必須采用新技術使教學手段現代化和多樣化。小學數學的教學手段主要有教具、學具、電教手段以及計算機輔助教學手段等。
小學數學教學中使用教具有重要作用:為學生提供數學模型和豐富感性認識;幫助學生理解抽象的數學概念和潔則;有助于發展學生的抽象思維能力;有利于節省課堂教學時間,減輕學生過重課業負擔。因此,應該積極開展研制工作,為學校配置全套數學教具。
教師有教具,學生應該有學具,教師演示教具,學生看得見,摸不著,有一定的局限性。教學中,讓學生動手操作學具,一邊操作,一邊思考,可以促使學生積極參與教學過程,加深對知識的理解和掌握,有利于思維品質的發展。因此,應該抓緊對小學數學學具的研制和開發,通過試驗,逐步推廣使用。
電教手段和計算機輔助教學手段在21世紀數學教育中將被廣泛應用,目前也應抓緊研究開發,并注意規范、系統,逐步積累經驗和推廣應用。
計算工具電子化
21世紀的數學教育,必將從原始的紙筆計算轉到使用計算器和計算機,這是新技術發展的必然趨勢。關于計算器是否適合小學生使用,國際上曾有三派意見第一派主張小學生可以使用計算器。理由是:①適應時展的需要,社會上已普遍使用計算器,小學生學會使用計算器是一種必要的能力;②可以減輕學生的計算負擔,使學生把主要精力放在理解概念和進行推理思考上;③有助于激發學生學習數學的興趣。
第二派主張禁止小學生使用計算器。理由是:學生會依賴計算器,造成學生計算能力低下。
第三派是既不反對又不主張,采取等待觀望態度。
經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數學課堂。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,可以使學生集中精力學好練好基本的計算技巧,養成一定的口算、筆算能力。到高年級允許學生使用計算器,有助于學生解決比較復雜的數學計算,減輕負擔,把主要精力放在思維活動方面。
考試方法標準化
減輕學生的過重課業負擔問題已經強調了多少年,社會各界人士大聲疾呼,教育行政部門也三令五申,為什么學生的過重課業負擔始終降不下來,這不能不引起大家的深思。
追究原因,有的責怪教師,片面追求升學率;有的埋怨出版社,濫編復習資料、練習冊。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。
本文將根據計算機的優勢及它與數學教育現代化的關系談談筆者對在數學教學中使用計算機的幾點看法。
一、數學教學中如何更好地應用計算機
目前,隨著計算機的發展和教學軟件數量的增加,數學CAI也在逐步開展,許多地區、學校都在進行CAI實驗。但是,根據目前學校、學生擁有計算機的狀況以及教師對于計算機的熟悉程度,目前的應用還只是初步的,利用CAI的數學課還是比較少,大多也只是講一講公開課,而缺乏大范圍的、系統的實驗。在數學CAI課中,教師該如何組織課堂教學,如何發揮主導作用,學生在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,尋找數學CAI的切入點,也是發展數學CAI所必須的。因此,在今后的數學課中,有條件的地方應盡可能多地使用計算機,解決傳統教學做不好的事情,這應作為教學改革的重要內容。下面根據不同的計算機軟件的特點,談談計算機在數學教學中的應用。
1.用計算機進行課堂演示
在這種模式下,計算機作為指導者,是將傳統教學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。課堂教學時,可以將計算機與大屏幕投影電視連接起來,也可以在網絡計算機教室中進行。利用這種模式進行課堂教學,在較短的時間內,計算機使學生多種感官并用,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,傳統教學因較難展現其發現過程,從而造成學生對其不好理解。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”在保持依存關系的前提下隨之發生變化。在移動的過程中,學生會直觀地發現存在這樣的點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,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,引導學生發現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,通過精心設計的動畫、插圖和音頻等,可以使抽象深奧的數學知識以簡單明了、直觀的形式出現,縮短了客觀事物與學生之間的距離,更好地幫助學生思考知識間的聯系,促進新的認知結構的形成。計算機的動態變化可以將形與數有機結合起來,把運動和變化展現在學生面前,使學生由形象的認識提高為抽象的概括,這對于培養學生良好的思維習慣會起到很好的效果。同時,在這里也應注意,計算機的演示只能是幫助學生思考,而不能代替學生的思考,教師應當恰當的給予提示,結合計算機的演示幫助學生完成思考過程,形成對概念的理解。.利用計算機進行小組合作學習
在信息技術環境發展的背景下,我們傳統的教育思想也應當發生轉變。發展以學生為中心進行合作學習的思想,發展以問題共同解決為中心的思想,發展以培養能力為中心,強調終身學習的思想。問題是數學發展的動力,所以對解題的教學歷來受到教師的重視,現代數學教育更是強調要進行“問題解決”,在解決問題過程中鍛煉思維、提高應用能力。而傳統的數學教育由于多方面的限制,片面強調了數學演繹推理的一面,忽視了數學作為經驗科學的一面。現在,計算機強大的處理能力為數學的發現學習提供了可能,它的動態情境可以為學生“做”數學提供必要的工具與手段,使學生可以自主地在“問題空間”里進行探索,來做“數學實驗”。教師可以將更多的探索、分析、思考的任務交給學生去完成。
在數學實驗課中,可考慮把學生分成2~3個人一個小組,每組共用一臺計算機。教師提供問題,學生利用計算機提供的環境,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,努力在全班創設一種研究探索的學術氣氛。
例如,幾何畫板提供了一個十分理想的讓學生積極的探索問題的“做數學”的環境,學生完全可以利用它來做數學實驗,這樣就能在問題解決過程中理解和掌握抽象的數學概念,使得學生獲得真正的數學經驗,而不僅僅是一些抽象的數學結論。目前,在這方面已經有了一些有益的嘗試。如’98全國計算機輔助中學數學教學課例展評、交流、研討活動中,北京師大附中的一個課例“求圓內接三角形面積的最大值”,就是在電腦網絡教室里,讓學生利用幾何畫板,自己在動態變化中觀察靜態圖形的變化規律,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年夏季學期,兩個美國初中二年級學生DavidGoldeheim和DanLitchfiled應用幾何畫板發現了又一種任意等分線段的方法;東北育才學校一名學生發現了廣義蝴蝶定理。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),對我們的數學教學也是一種啟示。
在這種小組合作學習的模式下,教師在教室里的角色更象學生的輔導者或幫助者。他們設置環境,幫助學生提出問題并進行探索,刺激學生解答問題,并為學生提供他們需要使用的工具與資源,以便學生能夠建構知識。教師不可能——也不應該期望——完全掌握與某個主題有關的內容,他們需要知道的是如何引導學生,如何問學生一些探試性的問題,如何使學生與有關的資源聯系起來,如何提供給他們存儲、操縱與分析信息的工具。
3.利用計算機復習、作業
在課后,可以利用一些輔導軟件來鞏固和熟練某些已經學會的知識和技能。提高學生完成任務的速度和準確性。輔導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。教學內容的組織多按章節劃分知識點模塊,學習者可以根據需要自取進度,個別系統逐步深入地學習,復習已經學過的知識內容。這種課件能夠補充課堂學習的內容和加強概念的學習。交互性、及時反饋和足夠耐心的優點使得數學輔導課件非常有用。
學數學離不開做題目,利用計算機信息容量大的特點,可以做成一些智能題庫,學生可以用它做題、復習知識。這里所說的題庫的智能化,是指系統能根據測試者的應答,測試答題者對于某些知識點的掌握程度,從而智能地調節題型、題量,并能在線調出相關知識點的理論講解,復習教學內容。在這種模式下,學生可以充分自主地選擇教學內容進行練習,并能及時得到指導,同時教師也可以利用智能題庫隨意生成程度不同、內容不同的電子試卷,對學生進行多方位的考察。另外,教師還可以記錄學生一個時期(一學期或一學年)的測試情況,列出統計圖,發現問題,并有針對性地進行指導。二、數學教學內容的改革
由于計算機本身的優勢,它進入數學課堂后,越來越發揮著重要的作用。同時也應當考慮,有了計算機,學生應當學習什么樣的數學?
計算機科學知識與數學學科知識之間可以說是“相互輔助”的關系,二者相輔相成、共同發展。幾十年來與計算機同步發展的計算數學包括數值計算、符號演算、計算機圖形學已有巨大進展,這些進展反過來又促進了計算機技術的發展。隨著計算機日益走入人們的生活,社會對人的數學素養的要求已經從依靠紙筆運算轉換到有效地、恰當地使用技術,能幫助學生數學地深入思考問題、簡化概括過程,提高學生解決問題以及在幾何與代數、代數與統計和真實問題情景與相關數學模型之間建立聯系的能力。數學教育應安排更多的時間讓學生去思考和理解更本質的方面,學會提出問題和抽象概括,從而達到幫助學生更深入地思考數學,應用數學。學校的數學教學應更重視培養學生對數學思想、方法及其應用的認識,重視現實問題的解決。
數學課程應當盡可能地使用計算器和計算機,這應當作為制定新數學課程的原則。目前許多發達國家都已這樣去做。全美數學教師協會(NCTM)早在1980年就建議:在所有年級中,都應充分發揮計算機的作用,并注重將計算機與數學課程結合為一體。1989年,NCTM又出版了一份《學校數學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、做數學的工具”的要求。在美國,全國各地的學校都正在把計算機編程結合到數學課中去,新出版的每一套教材都有BASIC編程的內容,相當于代數課程的8%。因此,如何將傳統內容進行現代處理,將計算機與數學課程結合為一體,是教材改革的一個重要問題。
1.調整、精簡一些傳統的教學內容
傳統的數學教學中,有大量繁雜的運算,教學時需要花費很多時間、精力來進行訓練。目前許多軟件包(如mathcad,marhematic,maple)都能完成數學里各種各樣的運算,mathpert還能在每一步給出提示,引導學生給出解答。這樣,技術使得有關數學技能、技巧方面的內容越來越不重要,這就使教師和學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,教材中可以適當刪減、調整一些教學內容。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)是否要那么多的訓練,三角函數的運算可否引入計算器等等,都是需要考慮的問題。當然,并不是不要學生練習,而是掌握基本思想、基本方法即可。
數學是講授數量關系和空間形式的科學,數和形本身就是一個有機的整體。而在傳統的幾何教學中,歐氏幾何戰占據了很大的內容,學生需要用很長的時間學習歐氏幾何,學習邏輯論證。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,這能很好地培養邏輯思維能力,但是,學生需要培養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,在中學數學中應當將代數幾何綜合起來,將幾何問題代數化,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.增加一些教學內容
現在學校的學生,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代技術來改進數學教育,而且應當適當增加一些教學內容,為學生將來進入技術社會做好準備。
在應用數學解決實際問題時,一般要經過這樣的過程:收集信息和數據,處理數據,得到數學問題,解決數學問題,得到實際問題的解決。在我們分析處理數據的過程中,需要用到許多離散數學的知識(如統計、線性方程組、矩陣、圖論、組合數學等),因此,應當將這些知識引入中學數學內容,提高學生分析、處理數據的能力。在數學教學中,有些問題可以考慮讓學生在計算機上去解決,現在已經有一些軟件可以使用。例如利用電子表格(如EXCEL)等可以完成許多數學任務,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。電子表格在幫助學生探討數量關系方面也是一個有效的工具,教師可以要求學生研究不同列的值,并總結出其中的數量關系。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,這能很好地幫助學生完成統計里的學習任務。
在數學教材中,可以適當滲透一些編程的思想。學生掌握了解決一個問題的基本方法后,可以讓學生編制程序利用計算機解決問題,把一個數學問題從一元推廣到多元,從一維推廣到多維。例如,在學習方程組時,學生可以通過編制程序,來解決一些多元方程組的問題。這樣,學生就能把主要的精力放在基本方法的學習上,而不是更多地去關注運算技巧。
新技術的應用,給我們帶來了更多的便利,但同時,也引發我們進行更多的思考。計算機進入數學教學,必將引發一場新的教育革命,并形成一個新的數學教育前景。廣大數學教師、數學教育工作者應當成為這場革命的主角。
參考文獻
二、數學:科學的語言有不少自然科學家、特別是理論物理學家都曾明確地強調了數學的語言功能。例如,著名物理學家玻爾(N.H.D.Bohr)就曾指出:“數學不應該被看成是以經驗的積累為基礎的一種特殊的知識分支,而應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的工具來表示一些關系,對這些關系來說普通字句是不精確的或過于糾纏的。嚴格說來,量子力學和量子電動力學的數學形式系統,只不過給推導關于觀測的預期結果提供了計算法則。”(注:《原子物理學和人類知識論文續編》,商務印書館1978年版。)狄拉克(P.A.M.Dirac)也曾寫道:“數學是特別適合于處理任何種類的抽象概念的工具,在這個領域內,它的力量是沒有限制的。正因為這個緣故,關于新物理學的書如果不是純粹描述實驗工作的,就必須基本上是數學性的。”(注:狄拉克《量子力學原理》,科學出版社1979年版。)另外,愛因斯坦(A.Einstein)則更通過與藝術語言的比較專門論述了數學的語言性質,他寫道:“人們總想以最適當的方式來畫出一幅簡化的和易領悟的世界圖像;于是他就試圖用他的這種世界體系來代替經驗的世界,并來征服它。這就是畫家、詩人、思辨哲學家和自然科學家所做的,他們都按照自己的方式去做。……理論物理學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學語言才能做到。”(注:《愛因斯坦文集》第1卷,商務印書館1976年版。)
一般地說,就像對客觀世界量的規律性的認識一樣,人們對于其他各種自然規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“重新構造”相應研究對象的過程,以及由內在的思維構造向外部的“獨立存在”的轉化(在愛因斯坦看來,“構造性”和“思辨性”正是科學思想的本質的思想);就現代的理論研究而言,這種相對獨立的“研究對象”的構造則又往往是借助于數學語言得以完成的(數學與一般自然科學的認識活動的區別之一就在于:數學對象是一種“邏輯結構”,一般的“科學對象”則可以說是一種“數學建構”),顯然,這也就更為清楚地表明了數學的語言性質。
數學作為一種科學語言,還表現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)對科學真理進行精確和簡潔的表述。如著名物理學家、數學家麥克斯韋(J.C.Maxwell)的麥克斯韋方程組,預見了電磁波的存在,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,麥克斯韋創立了系統的電磁理論,把光、電、磁統一起來,實現了物理學上重大的理論結合和飛躍。還有黎曼(Riemann)幾何和不變量理論為愛因斯坦發現相對論提供了絕妙的描述工具。而邊界值數學理論使本世紀二三十年代的遠距離原子示波器的制成變為現實。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革命奠定了基礎。
隨著社會的數學化程度日益提高,數學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,在商業交往中,運用初等數學就夠了,而高等數學一般被認為是科學研究人員所使用的一種高深的科學語言,那么在今天的社會生活中,只懂得初等數學就會感到遠遠不夠用了。事實上,高等數學(如微積分、線性代數)的一些概念、語言正在越來越多地滲透到現代社會生活各個方面的各種信息系統中,而現代數學的一些新的概念(如算子、泛函、拓撲、張量、流形等)則開始大量涌現在科學技術文獻中,日漸發展成為現代的科學語言。
三、數學:思維的工具數學是任何人分析問題和解決問題的思想工具。這是因為:首先,數學具有運用抽象思維去把握實在的能力。數學概念是以極度抽象的形式出現的。在現代數學中,集合、結構等概念,作為數學的研究對象,它們本身確是一種思想的創造物。與此同時,數學的研究方法也是抽象的,這就是說數學命題的真理性不能建立在經驗之上,而必須依賴于演繹證明。數學家像是生活在一個抽象的數學王國中,然而他們在數學王國的種種發現,即數學結構內部和各種結構之間的規律性的東西,最終還是現實的摹寫。而數學應用于實際問題的研究,其關鍵還在于能建立一個較好的數學模型。建立數學模型的過程,是一個科學抽象的過程,即善于把問題中的次要因素、次要關系、次要過程先撇在一邊,抽出主要因素、主要關系、主要過程,經過一個合理的簡化步驟,找出所要研究的問題與某種數學結構的對應關系,使這個實際問題轉化為數學問題。在一個較好的數學模型上展開數學的推導和計算,以形成對問題的認識、判斷和預測。這就是運用抽象思維去把握現實的力量所在。
其次,數學賦予科學知識以邏輯的嚴密性和結論的可靠性,是使認識從感性階段發展到理性階段,并使理性認識進一步深化的重要手段。在數學中,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。數學的推理步驟嚴格地遵守形式邏輯法則,以保證從前提到結論的推導過程中,每一個步驟都在邏輯上準確無誤。所以運用數學方法從已知的關系推求未知的關系時,所得結論有邏輯上的確定性和可靠性。數學的邏輯嚴密性還表現在它的公理化方法上。以理性認識的初級水平發展到更高級的水平,表現在一個理論系統還需要發展到抽象程度更高的公理化系統,通過數學公理化方法,找出最基本的概念、命題,作為邏輯的出發點,運用演繹理論論證各種派生的命題。牛頓所建立的力學系統則可看成自然科學中成功應用公理化方法的典型例子。
第三,數學也是辯證的輔助工具和表現方式。這是恩格斯(F.Engels)對數學的認識功能的一個重要論斷。在數學中充滿著辯證法,而且有自己特殊的表現方式,即用特殊的符號語言,簡明的數學公式,明確地表達出各種辯證的關系和轉化。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系和相互轉化,概率論和數理統計表現了事物的必然性與偶然性的內在關系等等(注:孫小禮《數學:人類文化的重要力量》,《北京大學學報》(哲學社會科學版),1993年第1期。)。最后,值得指出的是,數學還是思維的體操。這種思維操練,確實能夠增強思維本領,提高科學抽象能力、邏輯推理能力和辯證思維能力。
四、數學:一種思想方法數學是研究量的科學。它研究客觀對象量的變化、關系等,并在提煉量的規律性的基礎上形成各種有關量的推導和演算的方法。數學的思想方法體現著它作為一般方法論的特征和性質,是物質世界質與量的統一、內容與形式的統一的最有效的表現方式。這些表現方式主要有:提供數量分析和計算工具;提供推理工具;建立數學模型。
任何一種數學方法的具體運用,首先必須將研究對象數量化,進行數量分析、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量方面,要有基本的數量的分析。任何質量都表現為一定的數量,沒有數量也就沒有質量。”(注:《選集》第4卷第1443頁,人民出版社1990年版。)例如太陽系第行星——海王星的發現,就是由亞當斯(J.C.Adams)和勒維烈(U.J.Leverrier)運用萬有引力定律,通過復雜的數量分析和計算,在尚未觀察到海王星的情況下推理并預見其存在的。
數學作為推理工具的作用是巨大的。特別是對由于技術條件限制暫時難以觀測的感性經驗以外的客觀世界,推理更有其獨到的功效,例如正電子的預言,就是由英國理論物理學家狄拉克根據邏輯推理而得出的。后來由宇宙射線觀測實驗證實了這一論斷。
值得指出的是,數學模型方法作為對某種事物或現象中所包含的數量關系和空間形式所進行的數學概括、描述和抽象的基本方法,已經成為應用數學最本質的思想方法之一。模型這一概念在數學上已變得如此重要,以致于許多數學家都把數學看成是“關于模型的科學”。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《數學哲學譯文集》第350頁,知識出版社1986年版。)并進一步指出:“數學對于理解模式和分析模式之間的關系,是最強有力的技術。”(注:林夏水主編《數學哲學譯文集》第350頁,知識出版社1986年版。)物理學家博爾茨曼(L.E.Boltzmann)認為:“模型,無論是物理的還是數學的,無論是幾何的還是統計的,已經成為科學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界,還遍布于社會科學界。為自然界和人類社會的各種現象或事物建立模型,是把握并預測自然界與人類社會變化與發展規律的必然趨勢。在歐洲,在人文科學和社會科學中稱為結構主義的運動,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學結構為基礎。在美國,社會科學自夸有更堅實、定量的東西,這通常也是用數學模型來表示的。從模型的觀點看,數學已經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。既然數學的研究對象已經不再局限于“量”而擴展為更廣義的“模型”,那么,數學概念的本質也在發生嬗變。數學正成為一個動態的、變化的、泛化了的概念體系,其涵蓋的科學對象也必然隨之增加。數學在社會科學中的模型建構大都以結構分析為目標,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,利用科學去預測與控制一個社會系統的一切變量的更高層次的目標已經實現。
數學的模型方法把數學的思想方法功能轉化成科學研究的實際力量。數學中有一個分支叫應用數學,主要就是研究如何從實際問題中提煉數學模型。這是一個對研究對象進行具體分析、科學抽象和做出判斷與預見的過程。如對客觀事物的必然現象,人們用確定性模型去描述,而對或然現象,人們建立了隨機性模型。模糊數學被用于刻畫弗晰現象。而各種突變現象,如地震、洪災等,則可以由突變理論給出數學模型。
五、數學:理性的藝術通常人們認為,藝術與數學是人類所創造的風格與本質都迥然不同的兩類文化產品。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(自然科學)的典范,另一個是美學構筑的杰作。然而,在種種表面無關甚至完全不同的現象背后,隱匿著藝術與數學極其豐富的普遍意義。
數學與藝術確實有許多相通和共同之處,例如數學和藝術,特別是音樂中的五線譜,繪畫中的線條結構等,都是用抽象的符號語言來表達內容。難怪有人說,數學是理性的音樂,音樂是感性的數學。事實上,由于數學(特別是現代數學)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造”,因此,美學的因素在數學的研究中占有特別重要的地位,以致在一定程度上數學可被看成一種藝術。對此,我們還可做出如下進一步的分析。
藝術與數學都是描繪世界圖式的有力工具。藝術與數學作為人類文明發展的產物,是人類認識世界的一種有力手段。在藝術創造與數學創造中凝聚著人類美好的理想和實現這種理想的孜孜追求。盡管藝術家與數學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”。藝術實踐與數學活動的動機、過程、方法與結果,都是在其自身價值的弘揚中,不斷地實現著對世界圖式的有力刻畫。這種價值就是在充分、完全地理解現實世界的基礎上,審美地掌握世界。
藝術與數學都是通用的理想化的世界語言。藝術與數學在描繪世界圖式的過程中,還同時發展并完善著自身的表現形式,這種表現形式最基本的載體便是藝術與數學各自獨特的語言體系。其共同特征有:(1)跨文化性。藝術與數學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,實現不同文化群體之間的廣泛傳播和交流。(2)整體性。藝術語言的整體性來自于其藝術表現的普遍性和廣泛性;數學語言的整體性來自于數學統一的符號體系、各個分支之間的有力聯系、共同的邏輯規則和約定俗成的闡述方式。(3)簡約性。它首先表現為很高的抽象程度,其次是凝凍與濃縮。(4)象征性。藝術與數學語言各自的象征性可以誘發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,成為表現人類內心意圖的方式。(5)形式化。在藝術與數學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。
藝術與數學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。藝術與數學同時具備這三種價值,這一事實賦予了藝術與數學精神價值以普適性。概括起來,其共同的特點有:(1)自律性。數學價值的自律性是與數學價值的客觀性相聯系的;藝術的價值也是不能由民主選舉和個人好惡來衡量的。藝術與數學的價值基本上是在自身框架內被鑒別、鑒賞和評價的。(2)超越性。它們可以超越時空,顯示出永恒。在藝術與數學的價值超越過程中,現實被擴張、被延伸。人被重新塑造,賦予理想。藝術與數學的超越性還表現為超前的價值。(3)非功利性。藝術與數學的非功利性是其價值判斷有別于其他種類文化與科學的顯著特征之一。(4)多樣化、物化與泛化。在現代技術與商業化的沖擊下,藝術與數學的價值也開始發生嬗變,出現了各自價值在許多領域內的散射、滲透、應用、交叉等現象。
在人類思維的全譜系中,藝術思維和數學思維的主要特征決定了其主導思維各居于譜系的兩端。但兩種思維又有很多交叉、重疊和復合。特別是真正的藝術品和數學創造,一般都不是某種單一思維形式的產物,而是多種思維形式綜合作用的結果。人類思維之翼在藝術思維與數學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造中被編織得渾然一體,呈現出整體多樣性的統一。人類思維譜系不是線性的,而是主體的、網絡式的、多層多維的復合體。當我們想要探索人類思維的奧秘時,藝術思維與數學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的全部思維素材(注:黃秦安《論藝術與數學的普遍意義及基本關系》,《陜西師大學報》(哲學社會科學版),1994年第
2期。)。
六、數學:充滿理性精神數學猶如一棵正在成長著的大樹,它是不斷發展和豐富著的理論知識體系。數學充滿著理性精神,它不斷為人們提供新概念、新方法。有的數學家說:“數學在人類歷史中的地位絕不亞于語言、藝術和宗教,今天數學正對科學和社會產生著翻天覆地的影響。”(注:〔美〕L.A.斯蒂恩主編《今日數學》第26頁,上海科技出版社1982年版。)
“師生互動”這一課堂教學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容上成為“師生互動”的先導。要使“師生互動”這一理念真正內化到課堂教學方式中,我們必須明白不僅要教給學生知識還要教給學生獲得知識的方法。教師在課堂上的角色就不能是單純的給與者,而應該是獲取方法的引導者。
數學具有高度的抽象性和嚴密的邏輯性,這就決定了學習數學有一定的難度。所以,在課堂教學中開發學生大腦智力因數、引導學生數學思維更要求師生間有充分的交流與合作,因而,師生互動也表現得更加突出。據我所知,多數數學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,力求照顧到全體學生;2..多討論,老師講完一個問題后,讓學生分組討論,然后再指派或讓學生推舉代表發言。這兩種形式確實具有易掌控、易操作、有利于按時完成教學任務等優點。但我認為這并不是真正意義上的“互動”。真正的“互動”應具備下列幾個要件:
一、師生互動,首先要強調師生的平等。
師生平等,老師不是居高臨下的“說教者”,而是作為引導者,引導學生自主完成學習任務。我們知道,教育作為人類重要的社會活動,其本質是人與人的交往。教學過程中的師生互動,既體現了一般的人際之間的關系,又在教育的情景中“生產”著教育,推動教育的發展。根據交往理論,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,交往雙方才可能向對方敞開精神,彼此接納,無拘無束地交流互動。因此,實現真正意義上的師生互動,首先應是師生完全平等地參與到教學活動中來。
應該說,通過各種學習,尤其是課改理論的學習,我們的許多教師都逐步地樹立起了這種平等的意識。但是在實際問題當中,師生之間不平等的情況仍然存在。教師聞道在先,術業專攻,是先知先覺,很容易在學生面前就有一種優越感。年齡比學生大,見識比學生多,認識比學生深刻,有時就很難傾聽學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出來。因此,師生平等地參與到教學活動中來,其實是比較難于做到的。
怎樣才有師生間真正的平等,這當然需要教師們繼續學習,深切領悟,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的角色,采用傳統的方式教學,學生們仍然是知識的容器,那么,把師生平等的要求提千百遍,恐怕也是實現不了的。很難設想,一個高高在上的、充滿師道尊嚴意識的教師,會同學生一道,平等地參與到教學活動中來。要知道,歷史上師道尊嚴并不是憑空產生的,它其實是維持傳統教學的客觀需要。這里必須指出的是,平等的地位,只能產生于平等的角色。只有當教師的角色轉變了,才有可能在教學過程中,真正做到師生平等地參與。轉變教育觀念,改變學習方式,師生平等地參與到教學活動中來,實現新課程的培養目標,是這次課程改革實施過程中要完成的主要任務,這也正是綱要中提出師生積極互動的深切含義。為什么我們要強調綱要提出的師生互動絕不僅僅是一種教學方式或方法,其理由就在于此。
二、師生互動,還應該徹底改變師生的課堂角色,變“教”為“導”,變“接受”為“自學”。
課堂教學應該是師生間共同協作的過程,是學生自主學習的主陣地,也是師生互動的直接體現,要求教師從已經習慣了的傳統角色中走出來,從傳統教學中的知識傳授者,轉變成為學生學習活動的參與者、組織者、引導者。現代建構主義的學習理論認為,知識并不能簡單地由教師或其他人傳授給學生,而只能由每個學生依據自身已有的知識和經驗主動地加以建構;同時,讓學生有更多的機會去論及自己的思想,與同學進行充分的交流,學會如何去聆聽別人的意見并作出適當的評價,有利于促進學生的自我意識和自我反省。從而,數學素質教育中教師的作用就不應被看成“知識的授予者”,而應成為學生學習活動的促進者、啟發者、質疑者和示范者,充分發揮“導向”作用,真正體現“學生是主體,教師是主導”的教育思想。所以課堂教學過程的師生合作主要體現在如何充分發揮教師的“導學”和學生的“自學”上。
舉個例子,在初中幾何中,講圓柱、圓錐的側面展開圖時,教師的“導學”可以從實驗入手,實際操作或演示就可很快得出結論:圓錐側面展開圖是扇形,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“導學”既直觀又能引起學生注意,學生非常容易接受這個知識點。在上述老師提示后,學生自己閱讀,找出本節的重點,新知點和難點,先自己利用已學知識嘗試解決,攻克疑難問題。這是學生“自學”的過程,在老師做了演示之后,再讓學生閱讀,自行解決課本中的例題和練習。有了“導學”的認識,學生對本節課的知識點就相當明確,“自學”的過程實際上是在運用舊知識進行求證的過程,也是學生數學思維得以進一步鍛煉的過程。所以,改變課堂教學的“傳遞式”課型,還課堂為學生的自主學習陣地是師生雙邊活動得以體現,師生互動能否充分實現的關鍵。
總之,教師成為學生學習活動的參與者,平等地參與學生的學習活動,必然導致新的、平等的師生關系的確立。我們教師要有充分的、清醒的認識,從而自覺地、主動地、積極地去實現這種轉變。與此同時,我們也應看到,這次課改,從課程的設置,教材的編寫,教學要求等許多方面,都為我們教師這種角色轉變,提供了很多有利的條件(其實不轉變角色已不能適應新課程實施的要求了)。我們應充分利用這些有利條件,在課改實驗中,盡快完成這種轉變,以適應新課程實施的要求。
三、創設問題情景,在教學過程中體現師生的合作與交流是“師生互動”的直接表現
在教學過程中,師生之間的交流應是“隨機”發生,而不一定要人為地設計出某個時間段老師講,某個時間段學生討論,也不一定是老師問學生答。即在課堂教學中,盡量創設寬松平等的教學環境,在教學語言上盡量用“激勵式”、“誘導式”語言點燃學生的思維火花,盡量創設問題,引導學生回答,提高學生學習能力及培養學生創設思維能力。例如,在教學“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?
(顯然學生的回答有:成立、不成立、不一定成立等等)
2.引導學生計算:
①(a+b)(a+b)=
②(m+n)(m+n)=
③(x+y)(x+y)=
④(c-d)(c-d)=
3.引導學生發現①算式的左邊就是完全平方式(a+b)2
②算式的結果形式是a2±2ab+b2
4.進一步提出:能直接寫出結果嗎(a+1)2=?
這樣學生也就一下子明白了這個規律可以作為公式…
通過教師的誘導,學生的參與,使學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生去習,從而提高學習能力。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”教學可以是照本宣科,學生很快便會“依葫蘆畫瓢”,不知“所以然”,當然就難以有應變思維了。“創設問題”教學,教師設計以下問題讓學生思考:
①不等式的結果(解集)的形式是怎樣的?
②結果(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?
學生有了問題,自然注意力集中,思維活躍……
在學習新內容時,如果都能誘導分析,讓學生開動腦筋,那么學生不但對知識理解深入,而且有利于他們創造思維的培養。如上例,學生弄清了去括號,移項等……是朝著解集的形式轉化的目的后,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造思維能力所起的作用。
古人常說,功夫在詩外。教學也是如此,為了提高學術功底,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,我們在課外就應該花更多的時間和學生交流,放下架子和學生真正成為朋友。學術功底是根基,必須扎實牢靠,并不斷更新;教學技巧是手段,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。如果我們把學術功底、教學技巧和師生互動三者結合起來,在實踐中不斷完善,逐步達到爐火純青的地步,那么我們的教學就是完美的,我們的教育就是成功的。
四、師生互動,還應該建立在師生間相互理解的基礎上。
教學過程中,師生互動,看到的是一種雙邊(或多邊)交往活動,教師提問,學生回答,教師指點,學生思考;學生提問,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,是師生間相互的溝通,實現這種溝通,理解是基礎。
有人把理解稱為交往溝通的“生態條件”,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上實現的。研究表明,學習活動中,智力因素和情感因素是同時發生、交互作用的。它們共同組成學生學習心理的兩個不同方面,從不同角度對學習活動施以重大影響。如果沒有情感因素的參與,學習活動既不能發生也難以持久。情感因素在學習活動中的作用,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。發展學生豐富的情感,是這次課程改革的目標之一。可以這么說,增進相互理解的過程,其實也是豐富、發展交往雙方情感因素的過程。
教學實踐顯示,教學活動中最活躍的因素是師生間的關糸。師生之間、同學之間的友好關系是建立在互相切磋、相互幫助的基礎之上的。在數學教學中,數學教師應有意識地提出一些學生感興趣的、并有一定深度的課題,組織學生開展討論,在師生互相切磋、共同研究中來增進師生、同學之間的情誼,培養積極的情感。我們看到,許多優秀的教師,他們的成功,很大程度上,是與學生建立起了一種非常融洽的關系,相互理解,彼此信任,情感相通,配合默契。教學活動中,通過師生、生生、個體與群體的互動,合作學習,真誠溝通。老師的一言一行,甚至一個眼神,一絲微笑,學生都心領神會。而學生的一舉一動,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活動中,與學生建立起來的相互理解。
五、創設有利于師生互動的教學方式及組織形式。
教學過程中要實現師生積極互動,要求師生間有盡可能充分的交往活動。目前,中學教學班的班額還普遍偏大(一般50多60人,有的甚至達70多人),要實現充分交往活動是有很大難度的。因此,必須積極探索在現實條件下,有利于師生在教學過程中實現積極互動的教學方式及組織形式。
在教學過程中,由于教師采用的教學方法不同,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。
與這兩種課型適應的教學組織形式有多種,但以小組為單位開展學習研究活動有更多的優越性。根據實踐經驗,這種小組以4——6人為宜,全班不超過10個小組。小組內成員輪流擔任組長,負責召集工作及充當小組發言人。這種組織形式首先使小組內生、生交流互動比較充分。其次,因為人人都要當組長,所以對組內同學的意見、其他組同學的發言也都能注意地傾聽。由于代表組內同學發言,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,為互動創設較好的條件,是目前條件下有利于師生積極互動的一種比較好的教學組織形式。
文獻參考:
吳興長,《數學教學中非智力因素的培養》
北京教育行政學院,《教育心理學講座》
二、調動學生的“思維參與”
新課程倡導的自主學習、合作學習、探究性學習,都是以學生的積極參與為前提,沒有學生的積極參與,就不可能有自主、探究、合作學習。實踐證明,學生參與課堂教學的積極性,參與的深度與廣度,直接影響著課堂教學的效果。正如有的專家所說,“沒有學生的主動參與,就沒有成功的課堂教學”。
為此,應當創設情景,巧妙地提出問題,引發學生心理上的認知沖突,使學生處于一種“心求通而未得,口欲言而弗能”的狀態。同時,教師要放權給學生,給他們想、做、說的機會,讓他們討論、質疑、交流,圍繞某一個問題展開辯論。教師應當給學生時間和權利,讓學生充分進行思考,給學生充分表達自己思維的機會,讓學生放開說,并且讓盡可能多的學生說。條件具備了,學生自然就會興奮,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、興奮地參與學習過程,個體才能得到發展。
三、討論的時機要恰當
對問題的討論應把握時機,過早學生的認知水平沒有達到最近發展區,學生找不到解決問題的切入點,白白地浪費時間而一無所獲。過遲學生對問題已基本弄懂,討論的意義不大。教師還應設計多層次的問題滿足各層面學生的多元需要,把握好學生思維的,及時提出問題讓學生討論,以激發學生思維的火花。此外,討論時應把握“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
常見教師把題一呈現,便馬上讓學生討論,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系,相互交流未充分展開就終結,應給學生提供自主探究、合作交流的廣大空間。在教學實驗中,我曾經把班上的學生分成三組,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,經過多次實驗結果發現:第三組學習效果最好,第一組效果最差。第一組的學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論;第三組表現在它的“預熱效應”上,學生有各自不同的思維活動,出現了多種解決問題的途徑,有利于學生積思廣益的學習。第三組的學生無論是在解決問題的途徑上、質量上都優于其它兩組。可見,討論的方法很值得推敲。
五、討論的氛圍要和諧
討論應營造一種氛圍,使每位學生不用擔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,教師應鼓勵學生大膽發表自己的觀點、觀點即使錯了,在教師的指引下學生才能真正明白問題的關鍵所在。只有這樣,學生討論起來,才心無疑慮,才能互相啟發,取長補短,不同層次的學生才能各有發展。
六、要培養學生“三會”
有的老師將小組合作理解為小組討論。我們經常可以看到這樣的教學場面:討論時,學生各說各的,有的學生不善于獨立思考,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。學生討論后,教師依次聽取匯報,匯報完畢,活動便宣告結束。
為此老師要培養學生“三會”:一是學會傾聽,不隨便打斷別人的發言,努力掌握別人發言的要點,對別人的發言作出評價;二是學會質疑,聽不懂時,請求對方作進一步的解釋;三是學會組織、主持小組學習,能根據他人的觀點,做總結性發言。使學生在交流中不斷完善自己的認識,不斷產生新的想法,同時也在交流和碰撞中,一次又一次地學會理解他人,尊重他人,共享他人的思維方法和思維成果。
課堂討論為學生創造了一個有利于學生生動活潑、主動求知的學習環境,它使學生在獲得所必需的數學基本知識和技能的同時,在情感、態度等非智力因素方面也得到了充分的發展。當然,課堂討論還應注意討論的問題應有多種解決途徑,討論中教師應適時加以指引、點撥,討論的組織形式應多樣化,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中進一步去思考,去探索。