摘要:在數(shù)學(xué)教學(xué)中,指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行整理,能夠幫助學(xué)生將知識(shí)點(diǎn)之間的異同與內(nèi)在關(guān)聯(lián)變得條理化、層次化和系統(tǒng)化,發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。學(xué)生自主進(jìn)行數(shù)學(xué)整理的誤區(qū)有:摘抄課本知識(shí)或練習(xí)錯(cuò)題;記錄、摘抄教學(xué)內(nèi)容;形式化地堆砌知識(shí)點(diǎn)。指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)整理的途徑有:整理章節(jié)體系,理清知識(shí)的來龍去脈;整理認(rèn)知誤區(qū),弄清錯(cuò)誤的前因后果;整理認(rèn)知視角,形成思路的左勾右連;整理學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),總結(jié)一般規(guī)律。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)教學(xué)整理章節(jié)體系認(rèn)知誤區(qū)認(rèn)知視角
學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展本質(zhì)上是自己“悟”出來的。數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)不僅要有知識(shí)建構(gòu)與練習(xí)鞏固,而且要有必要的整理。所謂的“整理”不僅是將不會(huì)解決的問題變成能夠解決的,將錯(cuò)誤的認(rèn)知變成正確的,更重要的是提煉出解題的規(guī)律方法,尋找到知識(shí)的思想內(nèi)涵。
幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)是教學(xué)改革的核心任務(wù)。在教學(xué)實(shí)踐中,筆者發(fā)現(xiàn),很多學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過程中不能對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行有效的整理,導(dǎo)致對(duì)知識(shí)的理解出現(xiàn)碎片化、單一化等不良傾向。于是,筆者嘗試依托具體的問題,根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知狀況和思維過程,指導(dǎo)學(xué)生將已有的認(rèn)知內(nèi)容進(jìn)行完善、延伸、梳理、分類、整合,最終集中形成結(jié)構(gòu)性知識(shí)?,F(xiàn)將筆者指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)整理的實(shí)踐與思考整理成文,以饗讀者,敬請(qǐng)指正。
一、指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)整理的意義
我們知道,學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過程中,不斷地獲得新知識(shí);隨著知識(shí)的累積,原先建立起的知識(shí)結(jié)構(gòu)將變得錯(cuò)綜復(fù)雜,容易造成概念錯(cuò)位、思維混亂等現(xiàn)象。教師及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行整理,從知識(shí)的聯(lián)系和整體上進(jìn)行比較和分析,能夠促使學(xué)生對(duì)遺忘的知識(shí)進(jìn)行重現(xiàn),對(duì)模糊的知識(shí)進(jìn)行辨析,對(duì)混亂的知識(shí)進(jìn)行梳理,讓知識(shí)點(diǎn)之間的異同與內(nèi)在關(guān)聯(lián)在整理中變得條理化、層次化和系統(tǒng)化。
此外,整理的過程需要經(jīng)過梳理、分類、整合等活動(dòng),在這一系列的活動(dòng)中學(xué)生的學(xué)習(xí)能力將得到發(fā)展。比如,在梳理活動(dòng)中,學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行回顧,并對(duì)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思,不僅能培養(yǎng)自主復(fù)習(xí)能力,而且能提升自我反思能力;在分類活動(dòng)中,學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行對(duì)比,辨析知識(shí)之間的異同與聯(lián)系,從整體的角度對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行小結(jié),進(jìn)而形成一個(gè)穩(wěn)定牢固的知識(shí)系統(tǒng),能培養(yǎng)、提升分析能力和抽象能力;在整合活動(dòng)中,學(xué)生按照自己的理解對(duì)所學(xué)知識(shí)之間的聯(lián)系與區(qū)別進(jìn)行整合,這對(duì)數(shù)學(xué)理解能力、概括歸納能力都是極好的訓(xùn)練契機(jī)。
總之,在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中,筆者越來越體會(huì)到指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行整理的重要性。或許,我們多給學(xué)生一些整理的指導(dǎo),他們將不僅獲得數(shù)學(xué)的知識(shí)和方法,而且能獲得學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的信心與樂趣,從而將以理性和欣賞的心態(tài)面對(duì)數(shù)學(xué)、學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。
二、學(xué)生自主進(jìn)行數(shù)學(xué)整理的誤區(qū)
(一)摘抄課本知識(shí)或練習(xí)錯(cuò)題
有些學(xué)生認(rèn)為,整理就是將課本上出現(xiàn)的概念、定義、公式、定理或練習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)題摘抄到本子上。這樣的整理流于形式,毫無實(shí)質(zhì)內(nèi)容,完全就是文字搬運(yùn)工和美圖工。像這樣沒有經(jīng)過加工與分析的“整理”在自主整理的初始階段比較普遍。
(二)記錄、摘抄教學(xué)內(nèi)容
有些學(xué)生在整理時(shí),將課堂上教師講解的重點(diǎn)、難點(diǎn)不假思索地記錄下來,將黑板上教師板書的例題原封不動(dòng)地摘抄下來,課后不加以消化與加工,更沒有反思與整合。這樣的“整理”所獲得的知識(shí)必定是一個(gè)個(gè)零星的碎片。將課堂的寶貴時(shí)間消耗在這種摘抄的低效活動(dòng)中是得不償失的。
(三)形式化地堆砌知識(shí)點(diǎn)
還有一些學(xué)生對(duì)知識(shí)理解不到位,缺乏分析能力,整理時(shí)“眉毛胡子一把抓”,只要與某一主題相關(guān)的知識(shí)都一一堆砌起來,不能以明確的標(biāo)準(zhǔn)將這些知識(shí)進(jìn)行歸類,也就沒有消化、分析、整合的過程。由此獲得的認(rèn)知必定是膚淺的,會(huì)導(dǎo)致當(dāng)知識(shí)換個(gè)形式出現(xiàn)時(shí)不能加以辨認(rèn),出現(xiàn)“懂而不會(huì)”的現(xiàn)象。
三、指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)整理的途徑
(一)整理章節(jié)體系,理清知識(shí)的來龍去脈
學(xué)習(xí)完一章內(nèi)容或高三一輪復(fù)習(xí)時(shí),需要讓學(xué)生對(duì)整章內(nèi)容有一個(gè)整體認(rèn)識(shí):這一章中有哪些基本概念?這些概念有什么性質(zhì)、結(jié)論?它們之間有什么關(guān)聯(lián)?知識(shí)背后蘊(yùn)藏著什么重要的數(shù)學(xué)思想方法?……為此,需要指導(dǎo)學(xué)生將一整章的知識(shí)點(diǎn)根據(jù)自己的理解整理出來,比如用一張圖(流程圖、樹狀圖、框架圖等)將知識(shí)的關(guān)聯(lián)勾勒出來——不是摘抄一個(gè)個(gè)的知識(shí)點(diǎn),而是盡可能地按照自己的理解將知識(shí)之間的邏輯關(guān)系呈現(xiàn)出來。在此過程中,可以指導(dǎo)學(xué)生參閱教材以及其他資料。
【案例1】整理“三角函數(shù)”的章節(jié)體系
學(xué)習(xí)了“三角函數(shù)”知識(shí)后,教師可以指導(dǎo)學(xué)生利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行整理,得到圖1。
當(dāng)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)用自己的理解方式一一整理出來時(shí),教師便可以看出學(xué)生對(duì)知識(shí)理解的深度,也可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)理解的不足之處,從而為教學(xué)的把控提供有針對(duì)性的參考信息。
(二)整理認(rèn)知誤區(qū),弄清錯(cuò)誤的前因后果
學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,對(duì)某一知識(shí)或問題,需要通過多個(gè)階段才能認(rèn)識(shí)和參悟本質(zhì)。在認(rèn)知的最初階段,先入為主的錯(cuò)誤將影響學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的準(zhǔn)確表征,進(jìn)而,這樣的認(rèn)知隱患將影響學(xué)生對(duì)相關(guān)問題的正確處理。對(duì)此,可以指導(dǎo)學(xué)生整理出認(rèn)知錯(cuò)誤的整個(gè)過程,包括原有認(rèn)知錯(cuò)誤的根源,進(jìn)而,給出相應(yīng)的正確理解方式,為今后的“再學(xué)習(xí)”提供有力的支持。在此過程中,整理錯(cuò)題是常見的形式。
【案例2】整理“利用不等式性質(zhì)求范圍”的認(rèn)知誤區(qū)
學(xué)習(xí)“不等式的性質(zhì)”時(shí),學(xué)生會(huì)遇到這樣的問題:已知實(shí)數(shù)m、n滿足-1≤m-n≤1,1≤m+n≤3,求m+2n的范圍。對(duì)此,學(xué)生會(huì)出現(xiàn)典型的錯(cuò)解:因?yàn)?1≤m-n≤1,1≤m+n≤3,所以0≤m≤2,0≤n≤2,所以0≤m+2n≤6。教師可以要求學(xué)生嘗試自行糾錯(cuò)與反思。
學(xué)習(xí)了“線性規(guī)劃”后,教師可以指導(dǎo)學(xué)生作出上述問題中不等式組所表示的平面區(qū)域(如圖2),由此整理錯(cuò)因:圖中,四邊形DEFG區(qū)域是原本的不等式組所表示的區(qū)域,四邊形OABC區(qū)域是運(yùn)算后的不等式組所表示的區(qū)域,顯然,所求的范圍被擴(kuò)大了。
然后,教師可以引導(dǎo)學(xué)生探討交流上述問題的正確解法(待定系數(shù)法、換元法、線性規(guī)劃法),由此整理方法:以上幾種方法有一個(gè)共同點(diǎn),就是把m+2n整體化,這樣就不會(huì)產(chǎn)生多余的運(yùn)算以致擴(kuò)大范圍;相比來看,待定系數(shù)法與換元法可行性更高,而線性規(guī)劃法要畫圖,比較復(fù)雜,容易出錯(cuò)。
這樣的錯(cuò)題整理既有對(duì)原有認(rèn)知錯(cuò)誤前因后果的展現(xiàn),又有對(duì)不同處理方式本質(zhì)特征的認(rèn)識(shí)。學(xué)生再通過自己的理解將對(duì)整個(gè)問題的看法整理出來,由此對(duì)知識(shí)理解的深度自然不是簡(jiǎn)單的抄題訂正所能企及的。
(三)整理認(rèn)知視角,形成思路的左勾右連
學(xué)生理解知識(shí)內(nèi)容是一個(gè)循序漸進(jìn)、螺旋上升的過程,而建立認(rèn)知結(jié)構(gòu)則更是一個(gè)長(zhǎng)期、系統(tǒng)的過程。在不斷地滲透與訓(xùn)練中,教師要經(jīng)常指導(dǎo)學(xué)生對(duì)同一內(nèi)容(問題)的不同認(rèn)知視角進(jìn)行整理,在獨(dú)立思考和合作交流以及課堂學(xué)習(xí)和課后拓展中,讓學(xué)生逐步形成思路的左勾右連,建立完備的認(rèn)知結(jié)構(gòu),獲得整體觀念下的通透認(rèn)識(shí)。
【案例3】整理“解決幾何問題”的認(rèn)知視角
學(xué)習(xí)“解三角形”時(shí),學(xué)生會(huì)遇到這樣的問題:在△ABC中,已知AB=AC=6,點(diǎn)D在邊AC上,AD=4,BD經(jīng)過△ABC的外心,求BC的長(zhǎng)度。教師可以指導(dǎo)學(xué)生回顧蘇教版教材證明正、余弦定理時(shí)所選取的多個(gè)視角(三角函數(shù)、外接圓、坐標(biāo)法、向量法等),整理解決這道題的方法:
方法1為了顯化“BD經(jīng)過△ABC的外心”這個(gè)條件,可以作AE⊥BC于E,交BD于O(如圖3)。由等腰三角形的性質(zhì),可得AE平分∠BAC,點(diǎn)E平分邊BC,點(diǎn)O就是△ABC的外心。
在△ABC中,知道AB、AC,要求BC,可以用余弦定理,還缺∠BAC的余弦值(不宜用正弦定理,還缺更多條件)。
在△ABD中,知道AB、AD,還知道AO平分∠BAD,OB=OA,可以嘗試求∠BAD(即∠BAC)的余弦值。由AO平分∠BAD,可得ABAD=OBOD=32,于是可設(shè)∠BAO=∠DAO=α,OB=3k,OD=2k。由OA=OB,可得OA=3k。為了確定2α的余弦值和k的值,可以尋找cos α和k之間的關(guān)系,于是分別在△ABO和△ADO中利用余弦定理,得到cos α=62+(3k)2-(3k)22×6×3k,cos α=42+(3k)2-(2k)22×4×3k。消去cos α,解得k=2510。
下面,可以代入求得cos α,進(jìn)而求得cos 2α、BC;也可以求得BD,進(jìn)而求得cos 2α、BC。過程省略,最終求得cos 2α=14,BC=36。
方法2作AO⊥BC,交BD于O,則點(diǎn)O是△ABC的外心。作△ABC的外接圓O,交BD延長(zhǎng)線于E,連接EC(如圖4)。
由AO平分∠BAD,可得ABAD=OBOD=32,可設(shè)OB=3k,OD=2k。由OA=OB,可得OA=3k。由AO⊥BC,EC⊥BC,可得AO∥EC,從而ADDC=ODDE=AOEC=21,可得DE=k,EC=32k。
在⊙O內(nèi),由相交弦定理可得BD×DE=AD×DC,即5k×k=4×2,即5k2=8。在Rt△BCE中,BC2=BE2-EC2=36k2-94k2=274×5k2=54,即BC=36。
方法3建立如圖5所示的平面直角坐標(biāo)系,設(shè)C(m,0)、A(0,n),則D23m,13n,B(-m,0),得直線BD的方程為y=n5mx+
n5,則E0,n5,則EB=EA=45n。
在Rt△ABO中,由勾股定理得m2+n2=36。在Rt△EBO中,由勾股定理得m2+n225=1625n2,即n2=53m2。兩式聯(lián)立,解得m=326,故BC=36。
方法4在圖3中有四組三點(diǎn)共線,且都可得點(diǎn)分線段的比例關(guān)系。考慮到AO=BO,選取其中的兩組,得到向量的線性表示:由B、O、D三點(diǎn)共線,且OBOD=32,得AO=25AB+35AD;由A、O、E三點(diǎn)共線,且OAOE=41,得BO=15BA+45BE。
由AO2=BO2,可得425AB2+925AD2+1225AB·AD=15BA·BO+45BE·BO。又AB=6,AD=4,BE=12BC,可得14425+14425+28825cos∠BAD=185+15BC2,即198+288cos∠BAD=5BC2①。
在△ABC中,由余弦定理,可得72-72cos∠BAC=BC2②。
聯(lián)立①②(∠BAD=∠BAC),解得cos∠BAC=14,BC=36。
然后,教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析比較上述方法,由此整理認(rèn)知視角:方法1是解三角形視角(利用三角函數(shù)),是最基本的方法,運(yùn)用了教材中的基本模型(蘇教版必修5第10頁例2、第16頁例6),蘊(yùn)含了“算兩次”和“解方程”的數(shù)學(xué)思想;方法2是“純幾何”視角(利用外接圓),關(guān)鍵是充分利用圓的性質(zhì),不涉及“角”,比較巧妙,但不容易想到,可以作為方法1的“錦上添花”之作;方法3是解析幾何視角(坐標(biāo)法),關(guān)鍵是大膽設(shè)點(diǎn),不涉及“角”,比較方便,且較容易想到;方法4是平面向量視角(向量法),關(guān)鍵是抓住三點(diǎn)共線,利用基本量線性表示,將向量關(guān)系數(shù)量化,蘊(yùn)含了“算兩次”和“解方程”的數(shù)學(xué)思想,但是似乎運(yùn)算量較大。
(四)整理學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),總結(jié)一般規(guī)律
學(xué)習(xí)需要總結(jié),尤其是解題活動(dòng),無論成功還是失敗都不是最關(guān)鍵的,學(xué)會(huì)反思總結(jié),提取出相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)作為后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),才是最關(guān)鍵的。為此,教師可以給學(xué)生充分的自由,指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自身的理解,選用合適的方式,整理學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),總結(jié)其中的一般規(guī)律。
【案例4】用打油詩整理解題經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)
完成了一些不等式恒成立的問題后,筆者指導(dǎo)學(xué)生用打油詩整理解題經(jīng)驗(yàn):遇到恒成立,方法要選對(duì);先把函數(shù)看,單調(diào)最好解;若非單調(diào)也無妨,圖像畫出來幫忙;分離變量是通法,再無思路全靠它。
訂正了一些有關(guān)解三角形的習(xí)題后,筆者指導(dǎo)學(xué)生用打油詩整理解題教訓(xùn):解形需從多角度,邊角互化形伴數(shù);向量坐標(biāo)和定理,焉知“幾何”巧妙處?
學(xué)生用打油詩將解題經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)總結(jié)得精準(zhǔn)到位、頗有韻味。這樣的整理肯定是學(xué)生經(jīng)過切身體會(huì)后的有感而發(fā),俏皮活潑中不失數(shù)學(xué)本真,富含文采中不缺數(shù)學(xué)理性。由此學(xué)生獲得的解題經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)必將是深刻而牢固的。
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