[摘 要]文章論述了當(dāng)前課堂教學(xué)效率不高及學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力欠佳的原因,闡述了旨在提升學(xué)生數(shù)學(xué)思維的“一核二維六翼”教學(xué)模式的內(nèi)涵及特征,并以“指數(shù)函數(shù)的圖象與性質(zhì)”一課為例,呈現(xiàn)該教學(xué)模式的六個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié):精準(zhǔn)設(shè)問,喚醒新知;思考知識,探清本質(zhì);辨析知識,承前啟后;深化知識,思行并重;聚焦知識,拓展思維;盤點(diǎn)知識,構(gòu)建認(rèn)知。同時(shí),針對教學(xué)實(shí)際提出五個(gè)有效教學(xué)策略。
[關(guān)鍵詞]一核二維六翼;數(shù)學(xué)思維;教學(xué)模式;指數(shù)函數(shù)
[中圖分類號]" " G633.6" " " " " " [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]" " A" " " " " [文章編號]" " 1674-6058(2024)06-0074-04
根據(jù)多年的高中教學(xué)實(shí)踐,筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解層次不深,缺乏對知識的遷移應(yīng)用和創(chuàng)造性應(yīng)用,導(dǎo)致學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力普遍較低。造成這些問題的原因主要有以下三個(gè)方面:1.傳統(tǒng)的教學(xué)模式相對滯后,與學(xué)生的思維發(fā)展需求不符。傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式更注重知識的講授,而忽視了培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維。2.傳統(tǒng)課堂教學(xué)忽視學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位,使得學(xué)生只能被動(dòng)地接受知識,不利于學(xué)生數(shù)學(xué)思維的形成和發(fā)展。3.傳統(tǒng)課堂教學(xué)忽視數(shù)學(xué)知識的生成過程,只是傳授知識碎片,脫離知識發(fā)生、發(fā)展的實(shí)際情境,難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
因此,筆者在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中,結(jié)合數(shù)學(xué)學(xué)科的特點(diǎn),引入聯(lián)結(jié)思維導(dǎo)學(xué)理論,以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維為目標(biāo),創(chuàng)造性提出了提升學(xué)生數(shù)學(xué)思維的“一核二維六翼”教學(xué)模式,有效解決了上述問題,取得良好的教學(xué)效果。
一、“一核二維六翼”教學(xué)模式的內(nèi)涵及本質(zhì)特征
本教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)源于認(rèn)知心理學(xué)的聯(lián)結(jié)主義理論和人腦神經(jīng)元模型。聯(lián)結(jié)主義認(rèn)為,學(xué)習(xí)是經(jīng)過多次刺激與反應(yīng)的嘗試,逐漸建立起一種聯(lián)結(jié)關(guān)系的過程。人腦神經(jīng)元模型是根據(jù)人腦生理及工作原理進(jìn)行的模擬。人腦神經(jīng)元是大腦的基本構(gòu)成單元,是人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組成部分。人在學(xué)習(xí)過程中通過神經(jīng)元的興奮與抑制,對接收的信息進(jìn)行加工處理。數(shù)學(xué)思維是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)并解決問題的能力,以數(shù)學(xué)理解層次為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。筆者在研究三者(數(shù)學(xué)理解、數(shù)學(xué)聯(lián)結(jié)、人腦神經(jīng)元模型)各自特點(diǎn)的同時(shí)尋找它們的契合點(diǎn),發(fā)現(xiàn)聯(lián)結(jié)思維能夠有效搭建起整個(gè)學(xué)習(xí)過程的橋梁。
“一核二維六翼”教學(xué)模式的內(nèi)涵:以高中生為主體,結(jié)合學(xué)生的現(xiàn)階段學(xué)習(xí)特點(diǎn),以數(shù)學(xué)聯(lián)結(jié)為基本載體,優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu),助推學(xué)生數(shù)學(xué)思維發(fā)展。“一核”指的是提升學(xué)生數(shù)學(xué)思維水平,即數(shù)學(xué)理解層次;“二維”指的是在教學(xué)或?qū)W習(xí)過程中,縱向關(guān)注新舊知識的發(fā)生、發(fā)展過程,橫向關(guān)注知識的表征轉(zhuǎn)化或變式;“六翼”指的是教學(xué)過程中的六個(gè)環(huán)節(jié):精準(zhǔn)設(shè)問,喚醒新知;思考知識,探清本質(zhì);辨析知識,承前啟后;深化知識,思行并重;聚焦知識,拓展思維;盤點(diǎn)知識,構(gòu)建認(rèn)知。
“一核二維六翼”教學(xué)模式有三大本質(zhì)特征:
1.課堂教學(xué)活動(dòng)以學(xué)生為主體,注重學(xué)生思維生長過程,通過真實(shí)情境激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)。新課改背景下,數(shù)學(xué)教學(xué)核心是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),即引導(dǎo)學(xué)生用邏輯思維進(jìn)行推導(dǎo),用統(tǒng)計(jì)思維進(jìn)行求證,用空間思維進(jìn)行構(gòu)想,用抽象思維進(jìn)行深化提升等。教學(xué)終極目標(biāo)就是培養(yǎng)和提升學(xué)生的數(shù)學(xué)思維,即“一核”。在教學(xué)中側(cè)重于引導(dǎo)學(xué)生自主探索,在學(xué)習(xí)概念的同時(shí)對知識進(jìn)行辨析,不斷深化對知識理解。
2.課堂教學(xué)活動(dòng)注重知識的發(fā)生與發(fā)展過程,以學(xué)生原有的知識體系為基礎(chǔ),引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建舊知與新知之間的關(guān)聯(lián),完善知識體系。在教學(xué)過程中,教師應(yīng)以發(fā)展的眼光來看待知識的講授,引導(dǎo)學(xué)生了解知識的發(fā)展脈絡(luò),使學(xué)生在自然狀態(tài)下通過新舊知識聯(lián)結(jié),實(shí)現(xiàn)知識學(xué)習(xí)的同化與順應(yīng)。
3.課堂教學(xué)活動(dòng)注重知識表征轉(zhuǎn)換及變式,減少學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷,提高學(xué)生對知識的理解層次。在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中,不恰當(dāng)?shù)闹R表述及呈現(xiàn)方式等外在因素會(huì)增加學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知負(fù)荷。因此,教師應(yīng)根據(jù)學(xué)習(xí)對象的不同,選擇適合其學(xué)習(xí)思維習(xí)慣的表征形式,同時(shí)結(jié)合數(shù)學(xué)學(xué)科特點(diǎn)采用數(shù)形結(jié)合方式進(jìn)行教學(xué)。這樣,可以將文字、圖象、符號等表征進(jìn)行轉(zhuǎn)化,也可對問題呈現(xiàn)的條件或結(jié)論進(jìn)行變式,以加深學(xué)生對知識的理解,促進(jìn)知識的遷移與創(chuàng)新。
二、“一核二維六翼”教學(xué)模式中的教學(xué)環(huán)節(jié)
基于提升學(xué)生數(shù)學(xué)思維的“一核二維六翼”教學(xué)模式,以高中生為實(shí)施對象,以提升學(xué)生數(shù)學(xué)思維為目標(biāo),協(xié)同構(gòu)建以學(xué)生為主、高效學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)模式。“一核二維六翼”教學(xué)模式大致分為六個(gè)環(huán)節(jié):
第一環(huán)節(jié):精準(zhǔn)設(shè)問,喚醒新知。依據(jù)情境原則和問題中心原則,利用SOLO分類評價(jià)理論提問質(zhì)疑,創(chuàng)設(shè)問題情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,啟迪學(xué)生的數(shù)學(xué)思維。
第二環(huán)節(jié):思考知識,探清本質(zhì)。厘清知識的構(gòu)成要素及各要素之間的關(guān)系,促進(jìn)概念的抽象及生成。
第三環(huán)節(jié):辨析知識,承前啟后。通過新舊知識的關(guān)聯(lián)類比,同時(shí)對新知識或問題進(jìn)行表征轉(zhuǎn)換,從而加深學(xué)生對問題的理解。
第四環(huán)節(jié):深化知識,思行并重。為促進(jìn)學(xué)生對知識的學(xué)以致用,在掌握的基礎(chǔ)上,加深學(xué)生對知識的理解。
第五環(huán)節(jié):聚焦知識,拓展思維。通過不斷給出問題的變式,加深學(xué)生的理解層次,提高學(xué)生分析問題的能力,實(shí)現(xiàn)知識的遷移應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性。
第六環(huán)節(jié):盤點(diǎn)知識,構(gòu)建認(rèn)知。對于新知識的掌握或問題的解決要在知識體系內(nèi)不斷建構(gòu),同時(shí)在數(shù)學(xué)思想和學(xué)習(xí)方法上不斷歸納總結(jié)及拓展提升,實(shí)現(xiàn)知識的創(chuàng)新。
基于“一核二維六翼”教學(xué)模式(如圖1),以培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力為教學(xué)目的,以課堂為實(shí)施陣地,通過六個(gè)環(huán)節(jié)助推知識的發(fā)生、發(fā)展和學(xué)生思維的生長。最終,以學(xué)生的數(shù)學(xué)理解層次作為教學(xué)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
整個(gè)教學(xué)實(shí)踐過程遵循學(xué)生通過聯(lián)結(jié)導(dǎo)學(xué)、合作探究,不斷提出問題、解決問題、應(yīng)用知識及創(chuàng)新知識的循環(huán)過程。在教學(xué)過程中,教師作為主導(dǎo)者,要給予學(xué)生啟發(fā)誘導(dǎo),為其矯正解惑。
三、“一核二維六翼”教學(xué)模式的應(yīng)用
下面,筆者以“指數(shù)函數(shù)的圖象與性質(zhì)”為例,具體闡述“一核二維六翼”教學(xué)模式在課堂教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用。
(一)精準(zhǔn)設(shè)問,喚醒新知
問題1:原子彈的巨大威力來自核裂變產(chǎn)生的巨大能量。如果裂變次數(shù)為[x],裂變后的原子核為[y],則[y]與[x]的關(guān)系為[y=2x]。顯然這是指數(shù)函數(shù),它有什么樣的性質(zhì)讓核裂變變化如此之快?
設(shè)計(jì)意圖:利用問題情境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及啟迪學(xué)生的思維,而設(shè)計(jì)學(xué)生暫時(shí)無法解決的問題,引發(fā)學(xué)生認(rèn)知和思維上的沖突,為引入本節(jié)新知識做好鋪墊,體現(xiàn)了數(shù)學(xué)聯(lián)結(jié)在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值。
課件展示研究函數(shù)的一般方法:概念—圖象—性質(zhì)。
設(shè)計(jì)意圖:開門見山,通過對研究函數(shù)的一般方法的回顧,為本節(jié)指數(shù)函數(shù)的圖象和性質(zhì)的學(xué)習(xí)奠定理論基礎(chǔ),培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的邏輯推理和數(shù)學(xué)建模核心素養(yǎng)。
(二)思考知識,探清本質(zhì)
探究一:類比探究冪函數(shù)的圖象與性質(zhì)的方法,探究指數(shù)函數(shù)的圖象與性質(zhì):
請同學(xué)們完成x、y的對應(yīng)值表(見表1),并在圖2平面坐標(biāo)系中作出函數(shù)[y=2x]和[y=12x]的圖象。
設(shè)計(jì)意圖:通過類比探究冪函數(shù)的圖象與性質(zhì)的方法,探究指數(shù)函數(shù)的圖象與性質(zhì),并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)作圖的一般步驟(列表、描點(diǎn)、連線)完成作圖。教學(xué)過程中,給學(xué)生自主探究的時(shí)間,充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力,同時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)生存在的疑惑。
問題2:從圖象中你能發(fā)現(xiàn)函數(shù)[y=2x]的圖象和函數(shù)[y=12x]的圖象有什么關(guān)系嗎?可否利用[y=2x]的圖象畫出[y=12x]的圖象?你能解釋這種關(guān)系嗎?
設(shè)計(jì)意圖:引導(dǎo)學(xué)生通過觀察圖象,從形的角度去發(fā)現(xiàn)問題,從數(shù)的角度去解決問題,體現(xiàn)數(shù)學(xué)的橫向聯(lián)結(jié),實(shí)現(xiàn)圖象、文字和符號表征之間的互化。
問題3:你能快速作出函數(shù)[y=3x]和[y=13x]的圖象嗎?如果可以,請?jiān)趫D2的平面直角坐標(biāo)系中作出它們的圖象,并思考如何畫出函數(shù)[y=4x],[y=14x],[y=5x]和[y=15x]的圖象。
設(shè)計(jì)意圖:通過讓學(xué)生再次作出不同底的指數(shù)函數(shù)的圖象,充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力,同時(shí)引發(fā)學(xué)生質(zhì)疑,是否每個(gè)圖象都需要精準(zhǔn)作圖,突顯下一個(gè)環(huán)節(jié)幾何畫板作圖的必要性,促進(jìn)學(xué)生縱向思維的形成。
問題4:根據(jù)以上規(guī)律,你能快速畫出指數(shù)函數(shù)[y=axagt;0且a≠1]的圖象嗎?
設(shè)計(jì)意圖:通過幾何畫板賦值作圖、幾何畫板的動(dòng)態(tài)展示,讓學(xué)生再次觀察對數(shù)函數(shù)圖象,通過對特殊函數(shù)圖象的分析,總結(jié)歸納出畫一般指數(shù)函數(shù)圖象的方法。
探究二:請同學(xué)們根據(jù)指數(shù)函數(shù)[y=axagt;0且a≠1]的圖象,歸納出相應(yīng)的指數(shù)函數(shù)性質(zhì)。
指數(shù)函數(shù)[y=axagt;0且a≠1]的圖象和性質(zhì)如表2所示。
設(shè)計(jì)意圖:通過類比冪函數(shù)的圖象與性質(zhì),得到指數(shù)函數(shù)的圖象和性質(zhì),從而讓學(xué)生掌握函數(shù)圖象和性質(zhì)的本質(zhì),經(jīng)歷由函數(shù)圖象直觀認(rèn)識函數(shù)性質(zhì)的過程,從“以形助數(shù)”和“以數(shù)助形”兩方面體會(huì)數(shù)形結(jié)合的思想方法。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)注重從學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)出發(fā),通過舊知引出新知,讓知識在學(xué)生探究過程中自然生成。
(四)深化知識,思行并重
【例1】通過比較,指出下列各組中數(shù)值的大小關(guān)系。
[(1)1.72.5,1.73;]
[(2)0.8-2,0.8-3;]
[(3)1.70.3,0.93.1。]
設(shè)計(jì)意圖:通過例1的講解,讓學(xué)生鞏固新知,主動(dòng)應(yīng)用新知去解決數(shù)學(xué)問題,形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。
(五)聚焦知識,拓展思維
【習(xí)題1】若[a=3525],[b=2535],[c=2525],則( " ")。
A. blt;clt;a" " " B. clt;blt;a" " " C. alt;clt;b" " " D. blt;alt;c
【習(xí)題2】函數(shù)y=ax+b(agt;0且a≠1)與y=ax+b的圖象有可能是( " ") 。
設(shè)計(jì)意圖:通過練習(xí)使學(xué)生進(jìn)一步鞏固指數(shù)函數(shù)的圖象和性質(zhì),增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)直觀和數(shù)學(xué)運(yùn)算等學(xué)科核心素養(yǎng),形成系統(tǒng)的認(rèn)知結(jié)構(gòu),并激發(fā)學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建新知。
(六)盤點(diǎn)知識,構(gòu)建認(rèn)知
問題5:通過本節(jié)課的探究,同學(xué)們學(xué)到了哪些新知識?運(yùn)用了哪些思想方法?
【小結(jié)】本節(jié)課通過類比冪函數(shù)的圖象和性質(zhì),推導(dǎo)出指數(shù)函數(shù)的圖象,并根據(jù)指數(shù)函數(shù)的圖象歸納出指數(shù)函數(shù)的性質(zhì),進(jìn)而利用指數(shù)函數(shù)的圖象和性質(zhì)去解決一些簡單的指數(shù)函數(shù)的應(yīng)用問題,在探究的過程中滲透類比、數(shù)形結(jié)合、特殊到一般、分類討論等數(shù)學(xué)思想方法。
設(shè)計(jì)意圖:盤點(diǎn)知識,讓學(xué)生進(jìn)行課堂小結(jié),培養(yǎng)學(xué)生善于總結(jié)和歸納的思維能力,同時(shí)在數(shù)學(xué)思想和學(xué)習(xí)方法上不斷歸納總結(jié)和拓展提升,使得新知識或問題的解決方法在知識體系內(nèi)得到重組建構(gòu),實(shí)現(xiàn)知識的創(chuàng)新。
四、“一核二維六翼”教學(xué)模式的有效實(shí)施策略
在具體課堂教學(xué)中,“一核二維六翼”的教學(xué)模式實(shí)施著重從兩個(gè)主體、兩個(gè)方面入手。兩個(gè)主體即教師和學(xué)生,教師依據(jù)“一核二維六翼”教學(xué)模式有效組織課堂教學(xué),以及恰當(dāng)運(yùn)用教學(xué)方法;學(xué)生在教師有效引導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí),形成對數(shù)學(xué)知識的深度理解。兩個(gè)方面指的是“一核二維六翼”教學(xué)模式六個(gè)環(huán)節(jié)的推進(jìn)和數(shù)學(xué)理解層次的深入。為實(shí)現(xiàn)“一核二維六翼”教學(xué)模式的效果,筆者提出以下五個(gè)方面教學(xué)策略。
1.在課堂教學(xué)中創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境,引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,體現(xiàn)數(shù)學(xué)知識來源于生活實(shí)際,促進(jìn)學(xué)生學(xué)以致用。課堂教學(xué)應(yīng)遵循情境化原則,將知識與學(xué)生的生活實(shí)際聯(lián)系起來,更好地激發(fā)學(xué)生參與、探索和創(chuàng)新的意識。
2.在教學(xué)中,對于知識的講授盡量呈現(xiàn)知識的生成、發(fā)展過程,加強(qiáng)新舊知識的內(nèi)在聯(lián)系,使得學(xué)生對知識的習(xí)得更自然和迫切。數(shù)學(xué)中的每一個(gè)概念、命題及公式等都有其產(chǎn)生的根源和發(fā)展過程。在數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師應(yīng)遵循知識生長原則,引導(dǎo)學(xué)生將新知與其相關(guān)的舊知識(生長點(diǎn))聯(lián)系起來,使得學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的習(xí)得形成一個(gè)動(dòng)態(tài)良性的循環(huán)系統(tǒng)。
3.在數(shù)學(xué)教學(xué)中,應(yīng)該以提出問題、解決問題為中心,圍繞發(fā)現(xiàn)問題和探索問題展開教學(xué)。以問題情境或認(rèn)知沖突作為學(xué)習(xí)觸點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生將自己原有的知識經(jīng)驗(yàn)或社會(huì)情境與新知聯(lián)系起來進(jìn)行思考,同時(shí)對問題的表征進(jìn)行轉(zhuǎn)換,以開放性態(tài)度進(jìn)行思考及擴(kuò)展性探索,培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移和創(chuàng)造能力。
4.在數(shù)學(xué)教學(xué)中,結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)對數(shù)學(xué)知識進(jìn)行相應(yīng)的表征轉(zhuǎn)化或變式,以此加深學(xué)生對知識理解的層次。在教學(xué)過程中,教師要摒棄傳統(tǒng)的填充式的教學(xué)方法,遵循多通道原則對知識的外在表征進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)化,借助信息技術(shù)的直觀性特點(diǎn)加深學(xué)生印象。同時(shí),對知識進(jìn)行相應(yīng)變式,深化知識,加強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用知識的能力。
5.在課堂教學(xué)中,注重知識梳理,側(cè)重于學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解及數(shù)學(xué)思想、方法的總結(jié),使學(xué)生在頭腦中建立起相應(yīng)的認(rèn)知體系,完成“樹狀”知識發(fā)展體系的建設(shè),同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生良好的數(shù)學(xué)思維能力。傳統(tǒng)課堂注重知識的傳授,新課改背景下,應(yīng)更注重對學(xué)生數(shù)學(xué)思想的培養(yǎng)和數(shù)學(xué)方法的習(xí)得。在課堂教學(xué)結(jié)束時(shí),教師要引導(dǎo)學(xué)生從整體把握本節(jié)課堂全過程出發(fā),審視本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容,對相應(yīng)的知識進(jìn)行再認(rèn)知和思考。同時(shí),引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)本課所涉及的數(shù)學(xué)思想和方法,理解相應(yīng)數(shù)學(xué)思想、方法對學(xué)習(xí)新知的作用,進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)思想的高度審視學(xué)習(xí)過程,提升學(xué)生的數(shù)學(xué)思維水平。
總之,對“一核二維六翼”教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)踐探索,是在“三新”(新課程、新教材、新高考)背景下的有益嘗試。在此背景下,課堂教學(xué)活動(dòng)要堅(jiān)持以學(xué)生為服務(wù)對象,以提升學(xué)生數(shù)學(xué)思維為核心目標(biāo),以課堂教學(xué)為主陣地,不斷優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié),提升課堂教學(xué)效率,從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的提升與發(fā)展。
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