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指向數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的高中數(shù)學(xué)教材例習(xí)題研究

2023-08-11 17:26:39王思凱徐斌艷
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)運(yùn)算

王思凱 徐斌艷

【摘 要】 ?例習(xí)題應(yīng)為學(xué)生數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的發(fā)展提供支持.依據(jù)普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)分析框架,并選取人教A版和滬教版必修第一冊的例習(xí)題進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)兩版教材的例習(xí)題均重視數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的落實(shí),在素養(yǎng)各維度及其水平、具體指標(biāo)上呈現(xiàn)出若干鮮明特征,由此得到如何有效落實(shí)數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)啟示.

【關(guān)鍵詞】 ?數(shù)學(xué)運(yùn)算;高中數(shù)學(xué)教材;例習(xí)題

1 ??研究緣起

數(shù)學(xué)教材作為數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的具體化,編寫以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為特色的教材,是高中數(shù)學(xué)課程改革的主要亮點(diǎn)[1].《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱新課標(biāo))也強(qiáng)調(diào)教材編寫應(yīng)凸顯內(nèi)容和數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的相互融合[2].當(dāng)前,依據(jù)新課標(biāo)編寫的多版新編高中數(shù)學(xué)教材已投入使用,在強(qiáng)調(diào)以核心素養(yǎng)為抓手落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的時(shí)代背景下,教材作為發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的重要教學(xué)資源,一個(gè)值得研究的問題是:高中數(shù)學(xué)教材是如何體現(xiàn)并落實(shí)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的.運(yùn)算是數(shù)學(xué)的“童子功”,通過數(shù)學(xué)運(yùn)算對學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的思維訓(xùn)練是數(shù)學(xué)育人的基本途徑之一[3,4].新課標(biāo)明確提出數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng),并列為六大數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)之一,強(qiáng)調(diào)其在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的重要性.例習(xí)題作為教材的重要組成部分,是對課堂教學(xué)內(nèi)容的應(yīng)用、鞏固和深化,對于學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)不可或缺,應(yīng)當(dāng)為學(xué)生發(fā)展數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)提供平臺和支撐.因此對高中數(shù)學(xué)教材中的例習(xí)題的數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)表現(xiàn)情況進(jìn)行研究,以期為教師深入理解并使用新教材開展教學(xué)以落實(shí)數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的培養(yǎng)提供建議. 2 ??研究設(shè)計(jì) 2.1 研究對象選取

選擇由人民教育出版社出版的普通高中教科書數(shù)學(xué)必修第一冊(A版)[5](以下簡稱人教A版)和上海教育出版社出版的普通高中教科書數(shù)學(xué)必修第一冊[6](以下簡稱滬教版),運(yùn)用文本分析法和統(tǒng)計(jì)分析法,探討兩版教材例習(xí)題的數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)表現(xiàn)情況.其中,人教A版的習(xí)題包括練習(xí)、習(xí)題和復(fù)習(xí)參考題;滬教版的習(xí)題包括練習(xí)、習(xí)題和復(fù)習(xí)題;兩版教材的例題均以“例”或“例X(X表示1,2,3,…)”呈現(xiàn).另外,選取的教材內(nèi)容聚焦必修課程的“主題一 預(yù)備知識”和“主題二 函數(shù)(不含三角函數(shù))”.具體而言,人教A版包括“集合與常用邏輯用語”“一元二次函數(shù)、方程和不等式”“函數(shù)的概念和性質(zhì)”“指數(shù)函數(shù)與對數(shù)函數(shù)”四章;滬教版包括“集合與邏輯”“等式與不等式”“冪、指數(shù)與對數(shù)”“冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)與對數(shù)函數(shù)”“函數(shù)的概念、性質(zhì)及應(yīng)用”五章.2.2 數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)分析框架構(gòu)建 首先,參照新課標(biāo)關(guān)于數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的內(nèi)涵描述及水平劃分,從情境與問題、知識與技能、思維與表達(dá)、交流與反思四個(gè)維度初步確立數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)分析的具體指標(biāo),同時(shí)將每個(gè)維度劃分為三個(gè)水平;接著依據(jù)指標(biāo)內(nèi)容對隨機(jī)抽取15%左右的例習(xí)題進(jìn)行預(yù)編碼,根據(jù)編碼結(jié)果與課題組成員商討,對指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整說明,最終構(gòu)建數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的分析框架.

為了便于后續(xù)數(shù)據(jù)編碼收集,分別用Aij,Bij,Cij,Dij(i=1,2,3;j=1,2)表示數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)各維度下各個(gè)水平的具體表現(xiàn),例如B12表示數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)在知識與技能維度下水平一的第一種表現(xiàn),具體如表1所示.

2.3 編碼及數(shù)據(jù)收集

第一步,根據(jù)表1對兩版教材的例習(xí)題進(jìn)行編碼.若題目包含多道小題,則以小題為單位進(jìn)行編碼;若符合數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)某一維度的某一水平下的某一種表現(xiàn),則計(jì)數(shù)為1,且只對最高水平層次下的表現(xiàn)計(jì)數(shù).

第二步,利用EXCEL等軟件統(tǒng)計(jì)編碼數(shù)據(jù),主要包括各版教材考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的例習(xí)題數(shù)量、素養(yǎng)各維度各水平下的具體表現(xiàn)的出現(xiàn)次數(shù)等.

下面分別以人教A版和滬教版的一道題目為例,闡述如何對題目進(jìn)行編碼.

(人教A版)8(3):討論函數(shù)y=x+ k x (k>0)在區(qū)間(0,+∞)上的單調(diào)性.

分析 ?此題是在含參數(shù)的函數(shù)背景下考查學(xué)生對判斷函數(shù)單調(diào)性方法“取值、作差、定號、下結(jié)論”的掌握,將函數(shù)單調(diào)性的證明轉(zhuǎn)化為計(jì)算并判斷f(x2)-f(x1)正負(fù)性的運(yùn)算問題.由于運(yùn)算過程涉及x1x2-k的符號判斷,需將區(qū)間劃分為(0, k )和[ k ,+∞),再對每一個(gè)區(qū)間任取x1、x2(x1

(滬教版)例6:已知方程x2+x-3=0的兩個(gè)根為x1、x2,求下列各式的值:

(1)x21x2+x22x1;(2) x1-x2 .

分析 ?例6包含兩小題,需對每一小題進(jìn)行編碼.以第(1)小題為例,是在一元二次方程背景下考查學(xué)生對韋達(dá)定理的掌握和應(yīng)用,已明確給出數(shù)學(xué)運(yùn)算問題:求代數(shù)式的值.求解需要先對代數(shù)式變形得到x1x2(x1+x2),再應(yīng)用韋達(dá)定理得到x1+x2=-1和x1x2=-3,最后代入求值.因此,例6第(1)問在情境與問題維度是水平一的“創(chuàng)設(shè)熟悉的數(shù)學(xué)情境,讓學(xué)生了解運(yùn)算對象”,知識與技能維度是水平一的“根據(jù)問題的特征形成合適的運(yùn)算思路,解決問題”,思維與表達(dá)維度是水平一的“在運(yùn)算過程中體會運(yùn)算法則的意義和作用”,沒有體現(xiàn)交流與反思維度.

為保證編碼信度,挑選兩位參與分析框架研討的數(shù)學(xué)教育方向的研究生,對兩版教材中的例習(xí)題進(jìn)行背靠背式的獨(dú)立編碼.兩位編碼者在正式編碼前均接受過根據(jù)表1分析例習(xí)題的培訓(xùn),對數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的指標(biāo)內(nèi)容有深入的認(rèn)識和把握.全部編碼完成后,采用歸類一致性指數(shù)和編碼信度系數(shù)考查編碼的信度.其中,歸類一致性指數(shù)指編碼歸類相同數(shù)占?xì)w類總數(shù)的百分比,即CA=2×S/(T1+T2),S表示兩位編碼者歸類一致數(shù),T1、T2表示每人的編碼總數(shù).編碼信度系數(shù)公式為R=2CA/(1+CA)[7-8].由此計(jì)算得到:CA=0.911,R=0.953,這表明編碼具有較好的信度.對于編碼不一致的例習(xí)題,兩位編碼者通過協(xié)商討論或征詢第三方的意見得到一致同意的編碼結(jié)果.

3 ??數(shù)據(jù)結(jié)果 3.1 考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)例習(xí)題數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

如表2所示,滬教版考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的例習(xí)題的比例高于人教A版.其中,人教A版在例題、練習(xí)、習(xí)題上考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的比例較均衡,復(fù)習(xí)題考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的比例最多;滬教版在習(xí)題、復(fù)習(xí)題上考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的比例明顯高于其他兩類,練習(xí)考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的比例最少.

繪制兩版教材中考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的總題數(shù)在不同類型題目上的分布圖,得到圖1.整體而言,兩版教材考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的題數(shù)在各類型題目上分布不均,按照習(xí)題、練習(xí)、例題、復(fù)習(xí)題的順序遞減.

3.2 例習(xí)題在素養(yǎng)各維度水平上的分布情況

計(jì)算兩版教材中考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的例習(xí)題在各維度水平上的題數(shù)百分比,得到表3和表4.整體來看,兩版教材中考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的例習(xí)題均涉及情境與問題、知識與技能兩個(gè)維度,交流與反思維度最少,且各維度以水平一為主,水平三幾乎沒有.此外,人教A版在素養(yǎng)各維度水平一上的比例低于滬教版,但在水平二上的比例高于滬教版,尤其是情境與問題維度.

統(tǒng)計(jì)兩版教材分別考查情境與問題、知識與技能、思維與表達(dá)、交流與反思四個(gè)維度的例習(xí)題數(shù),并計(jì)算相應(yīng)百分比,得到圖2.總體而言,兩版教材例習(xí)題涉及情境與問題、知識與技能兩個(gè)維度的比例最高且兩者同時(shí)出現(xiàn),交流與反思維度很少.而且,滬教版在各維度上的例習(xí)題百分比均高于人教A版.

3.3 例習(xí)題在素養(yǎng)指標(biāo)上的分布情況

如圖3所示,兩版教材中考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的例習(xí)題在素養(yǎng)各指標(biāo)上的分布主要集中在A11、B11、B12,其次是A12、A21、B21,其他指標(biāo)較少或幾乎沒有.滬教版考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的例習(xí)題在A11、B12、D11指標(biāo)上的題數(shù)百分比高于人教A版,但在A12、A21、A22、B11、B21指標(biāo)上低于人教A版;其他指標(biāo)上兩版教材沒有明顯差異.

4 ??研究結(jié)論 4.1 兩版教材注重?cái)?shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的落實(shí),關(guān)注學(xué)生運(yùn)算素養(yǎng)基礎(chǔ)性的發(fā)展教材的例題和課后習(xí)題設(shè)計(jì)部分是數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)實(shí)現(xiàn)的主要依托[9].兩版教材設(shè)置大量考查數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的例習(xí)題,以等式與不等式內(nèi)容為例,借助等式或不等式的性質(zhì)求解方程(組)和不等式(組),為學(xué)生數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的發(fā)展提供充足的機(jī)會,一方面重視數(shù)學(xué)或?qū)嶋H情境的創(chuàng)設(shè)要求學(xué)生理解運(yùn)算對象和問題,另一方面強(qiáng)調(diào)學(xué)生對運(yùn)算法則的掌握應(yīng)用、運(yùn)算思路的形成和運(yùn)算方法的選擇.另外,水平一和水平二分別是高中畢業(yè)和高考的要求,水平三是作為大學(xué)自主招生的參考[2].根據(jù)新課標(biāo)關(guān)于課程內(nèi)容的設(shè)置,高中數(shù)學(xué)必修第一冊的知識以預(yù)備知識和函數(shù)主題為主,是整個(gè)高中數(shù)學(xué)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ).兩版教材的例習(xí)題對素養(yǎng)各維度的考查水平的分布符合新課標(biāo)對高中畢業(yè)生的素養(yǎng)發(fā)展要求在水平一、二上的建議,大多以水平一為主,重在為學(xué)生運(yùn)算素養(yǎng)的發(fā)展打基礎(chǔ).4.2 兩版教材重視學(xué)生對運(yùn)算對象的識別把握,提升數(shù)學(xué)運(yùn)算問題的轉(zhuǎn)化能力

數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)包含兩方面含義,一是用“數(shù)”或“量”表示研究對象的狀態(tài)、水平、指標(biāo)等;二是通過數(shù)學(xué)運(yùn)算具體地解決問題[10].前者是對運(yùn)算對象的理解認(rèn)識,后者的關(guān)鍵在于能將所要解決的問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)運(yùn)算問題.高中階段的運(yùn)算對象由以往的數(shù)、式拓展到集合、函數(shù)等,兩版教材要求學(xué)生從具體情境中識別運(yùn)算對象的題數(shù)比均在70%以上,以此幫助學(xué)生充分體驗(yàn)并認(rèn)識運(yùn)算對象的含義.例如對于集合的運(yùn)算,兩版教材賦予集合中的元素以表示直線上的點(diǎn)、三角形或幸福農(nóng)場的汽車等數(shù)學(xué)或現(xiàn)實(shí)意義,學(xué)生須在把握集合所表示的具體含義的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)集合的交并補(bǔ)運(yùn)算.數(shù)學(xué)運(yùn)算問題指向運(yùn)算目標(biāo),對運(yùn)算思路的形成、運(yùn)算方法的選擇等起引領(lǐng)作用.兩版教材均安排一定數(shù)量的例習(xí)題(人教A版26.16%;滬教版15.83%),提升學(xué)生數(shù)學(xué)運(yùn)算問題的轉(zhuǎn)化能力和意識,例如將數(shù)式的大小比較轉(zhuǎn)化為作差問題,將函數(shù)奇偶性判斷轉(zhuǎn)化為f(x)和f(-x)的計(jì)算和比較,以此幫助學(xué)生積累從具體情境中將一般問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)運(yùn)算問題的經(jīng)驗(yàn).

4.3 兩版教材強(qiáng)調(diào)學(xué)生對運(yùn)算法則的理解應(yīng)用,而且融數(shù)學(xué)思想于運(yùn)算素養(yǎng)之中

運(yùn)算通常被定義為運(yùn)用相應(yīng)的法則和公式對具體運(yùn)算對象進(jìn)行變形的演繹過程[11],這不僅凸顯運(yùn)算法則在運(yùn)算中的地位,而且強(qiáng)調(diào)化歸、推理等數(shù)學(xué)思想在運(yùn)算中的應(yīng)用.兩版教材關(guān)于應(yīng)用運(yùn)算法則正確計(jì)算、體會法則意義和作用的例習(xí)題比例將近三分之一,對于n次方根、指數(shù)冪等運(yùn)算法則,先以例題呈現(xiàn)法則的應(yīng)用過程,讓學(xué)生體會其意義和作用,再借助習(xí)題、練習(xí)等鞏固學(xué)生對運(yùn)算法則的理解和應(yīng)用.數(shù)學(xué)運(yùn)算是特殊的邏輯推理,兩版教材約有12%的例習(xí)題要求學(xué)生借助運(yùn)算驗(yàn)證數(shù)學(xué)結(jié)論或證明命題真?zhèn)?,在運(yùn)算過程中滲透演繹推理的思想.而且從B12和B21指標(biāo)來看,兩版教材重視學(xué)生根據(jù)問題的特征探究解決問題的運(yùn)算步驟,強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)思想對運(yùn)算思路設(shè)計(jì)和運(yùn)算方法選取的指導(dǎo)作用.例如,滬教版“習(xí)題2.1”B組第3題可將a-b+c視作整體,再對x賦值為0直接求解代數(shù)式的值,較之根據(jù)等式恒成立的條件先求解a,b,c的值更簡便,體現(xiàn)了數(shù)學(xué)整體思想對運(yùn)算過程的優(yōu)化.4.4 兩版教材注重運(yùn)算過程的程序化,關(guān)注信息技術(shù)在運(yùn)算中的運(yùn)用

運(yùn)算程序是運(yùn)算方法的具體化,是解決一類問題可操作的步驟,也是借助計(jì)算機(jī)和外界力量解決問題的路線圖[12].從B

21和C31指標(biāo)來看,兩版教材均設(shè)置一定數(shù)量的例習(xí)題,要求學(xué)生應(yīng)用或化用已有的解決一類問題的運(yùn)算步驟解決問題,在問題解決過程中感悟程序思想的意義和作用(C22指標(biāo)),例如用函數(shù)方法,借助一元二次函數(shù)圖象的直觀,求解一元二次不等式.而且滬教版會在題干表述上直接點(diǎn)明用函數(shù)的觀點(diǎn)解不等式,明確突出程序思想方法在運(yùn)算過程中的應(yīng)用.另外,信息時(shí)代的到來為學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方式的變革提供了可能,新課標(biāo)也強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)與課程內(nèi)容的深度融合.兩版教材在程序化的運(yùn)算過程中關(guān)注計(jì)算機(jī)等技術(shù)工具對運(yùn)算的輔助作用,學(xué)生可以借助信息技術(shù)完成具體的運(yùn)算過程,重在掌握算法思想在數(shù)學(xué)運(yùn)算中的運(yùn)用.以二分法求函數(shù)零點(diǎn)的近似值為例,關(guān)鍵在于運(yùn)用二分法的思想設(shè)計(jì)如何求函數(shù)零點(diǎn)的一系列步驟,對于具體自變量的函數(shù)值可利用計(jì)算工具求解. 5 ??教學(xué)啟示

5.1 加強(qiáng)運(yùn)算法則由來及其應(yīng)用的過程性教學(xué),促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)對算理的精準(zhǔn)理解

運(yùn)算法則是實(shí)施運(yùn)算的基礎(chǔ),學(xué)生對數(shù)學(xué)公式、定理、性質(zhì)等運(yùn)算法則的理解直接制約著其數(shù)學(xué)運(yùn)算能力的發(fā)展.有調(diào)查表明,超過一半的學(xué)生能記憶運(yùn)算法則但不能在新情境中識別應(yīng)用[13],很大程度上就在于學(xué)生沒有獲得對運(yùn)算法則的本質(zhì)理解,即法則背后蘊(yùn)含的算理.運(yùn)算法則是關(guān)乎算什么以及怎么算的回答,而算理是關(guān)于為什么要這樣算以及怎樣算得好的回答[14].兩者分別是對運(yùn)算“知其然”和“知其所以然”層面的揭示,運(yùn)算法則的掌握是理解算理的前提.學(xué)生對算理的認(rèn)識必須回到對運(yùn)算法則在“知何由以知其所以然”層面的解釋,即對運(yùn)算法則由來的推導(dǎo)梳理.數(shù)學(xué)概念是數(shù)學(xué)運(yùn)算的前提和基礎(chǔ),運(yùn)算法則建立在相應(yīng)的數(shù)學(xué)概念之上[15].學(xué)生只有完整經(jīng)歷概念的建構(gòu)過程才能獲得對運(yùn)算法則的精準(zhǔn)理解.以指數(shù)冪的運(yùn)算性質(zhì)為例,保持運(yùn)算性質(zhì)不變是指數(shù)冪拓展的合理性的關(guān)鍵,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷從整數(shù)指數(shù)冪到有理數(shù)指數(shù)冪,再到實(shí)數(shù)指數(shù)冪的拓展過程,建立實(shí)數(shù)指數(shù)冪的概念,從而類比得出指數(shù)冪的運(yùn)算性質(zhì).另外,法則應(yīng)用的教學(xué)應(yīng)置于具體教學(xué)場景之中,教師通過創(chuàng)設(shè)情境,以問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考什么情況下需要運(yùn)用哪些法則,運(yùn)用法則能對運(yùn)算起到怎樣的效果,如此學(xué)生才能將法則遷移到新的情境中探索運(yùn)算思路,切忌以解題訓(xùn)練代替算理分析講解[16].

5.2 重視數(shù)學(xué)思想對運(yùn)算的指導(dǎo)作用,在感悟通性通法中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維

數(shù)學(xué)思想是運(yùn)算之魂,是解決運(yùn)算合理性的基本策略的源泉,是優(yōu)化運(yùn)算過程和選擇運(yùn)算方法的指導(dǎo)原則[17].教師應(yīng)超越運(yùn)算在“術(shù)”層面的操作學(xué)習(xí),即運(yùn)算技能的訓(xùn)練,引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)運(yùn)算在“道”層面的深度思考,即運(yùn)算過程所反映的數(shù)學(xué)思想,促使運(yùn)算教學(xué)由技能傳授走向素養(yǎng)習(xí)得,真正實(shí)現(xiàn)“道”與“術(shù)”的有機(jī)統(tǒng)一.運(yùn)算思路的探究分析是數(shù)學(xué)運(yùn)算教學(xué)的核心環(huán)節(jié),教師帶領(lǐng)學(xué)生在明確運(yùn)算對象的基礎(chǔ)上,經(jīng)歷執(zhí)果索因、由因?qū)Чp向循環(huán)的探究過程,充分發(fā)揮數(shù)學(xué)思想對運(yùn)算的指導(dǎo)作用.具體而言,教師可以設(shè)計(jì)問題(串)驅(qū)動(dòng)學(xué)生的思考過程,諸如:已知條件有哪些?得到結(jié)論需要什么條件?與已知條件是什么關(guān)系?條件和結(jié)論如何轉(zhuǎn)化?解決主要途徑有哪些?等等[18],在探尋運(yùn)算方向的過程中體會轉(zhuǎn)化與化歸思想的導(dǎo)向功能,在選擇運(yùn)算方法并形成運(yùn)算思路的過程中感悟數(shù)形結(jié)合、分類討論、整體化歸等思想方法的指引作用.此外,信息時(shí)代的到來為我們利用計(jì)算機(jī)輔助問題的解決提供了可能,程序化思想(或算法)是實(shí)現(xiàn)這一目的很好的抓手[19],主要表現(xiàn)為運(yùn)算中的通性通法.通過及時(shí)總結(jié)借助運(yùn)算處理解決一類問題的步驟,如從函數(shù)角度解一元二次不等式的一系列步驟,并以程序框圖的形式呈現(xiàn),不僅能幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識的遷移應(yīng)用,達(dá)到“做一題會一類通一片”的目的,而且對通性通法的追求可以激活學(xué)生的數(shù)學(xué)思維,在嘗試有序思考問題的過程中培養(yǎng)計(jì)算思維,形成規(guī)范化思考問題的品質(zhì).

5.3 強(qiáng)化運(yùn)算過程監(jiān)控與運(yùn)算結(jié)果反思環(huán)節(jié),幫助學(xué)生更好積累運(yùn)算經(jīng)驗(yàn)

數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的習(xí)得不以片面追求運(yùn)算速度為目的,而應(yīng)在“算得對”的基礎(chǔ)上從“算得快”走向“算得好”,關(guān)注運(yùn)算過程中思維的訓(xùn)練與經(jīng)驗(yàn)的生成.事實(shí)上,學(xué)生數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)的發(fā)展是四個(gè)維度共同作用的結(jié)果,其中“思維與表達(dá)”反映的是數(shù)學(xué)的認(rèn)知活動(dòng),幫助學(xué)生學(xué)會數(shù)學(xué)地思考;“交流與反思”涉及數(shù)學(xué)素養(yǎng)的元認(rèn)知和情感層面,要求學(xué)生主動(dòng)監(jiān)控、檢驗(yàn)、調(diào)整和評估自己的思維過程[11].然而兩版教材中例習(xí)題的數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)在上述兩個(gè)維度體現(xiàn)不夠,相關(guān)研究也表明學(xué)生在測試中表現(xiàn)出較弱的思維與表達(dá)[20].這就要求教師在運(yùn)算教學(xué)中時(shí)刻強(qiáng)化學(xué)生對運(yùn)算過程的監(jiān)控,以問題導(dǎo)向幫助學(xué)生及時(shí)調(diào)整運(yùn)算策略,尋求過程最優(yōu)化的運(yùn)算方法.運(yùn)算問題的解決并不意味著運(yùn)算思維活動(dòng)的結(jié)束[17],對運(yùn)算結(jié)果的檢驗(yàn)是數(shù)學(xué)運(yùn)算必不可少的環(huán)節(jié).雖然教材中例習(xí)題涉及的交流與反思很少,但教師可以設(shè)計(jì)學(xué)生展示、同伴交流等課堂活動(dòng),在借助運(yùn)算及其結(jié)果闡釋問題的過程中促使學(xué)生深入思考運(yùn)算過程及結(jié)果的合理性和嚴(yán)謹(jǐn)性.經(jīng)驗(yàn)的積累是學(xué)習(xí)體驗(yàn)獲得結(jié)構(gòu)化改造的過程,學(xué)生只有親身經(jīng)歷完整的運(yùn)算活動(dòng),及時(shí)監(jiān)控與反思運(yùn)算過程及結(jié)果,才能逐漸積累運(yùn)算經(jīng)驗(yàn)并不斷修正再生,內(nèi)化為數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng).

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作者簡介 ?王思凱(1995—),男,浙江仙居人,博士研究生;主要研究數(shù)學(xué)教材.

徐斌艷(1964—),女,上海人,教授,博士生導(dǎo)師;主要研究數(shù)學(xué)課程與教學(xué).

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