李彥彥
單元教學是基于課程標準的目標要求,由教師在分析教材、分析學情的基礎上,以“整體教學”為理論依據(jù),從教學實際出發(fā),組織的結構化教學活動,旨在改善“碎片化”教學的不足,幫助學生形成完整的知識結構。教育改革背景下強調教師需要關注對學生學習能力的培養(yǎng),改善傳統(tǒng)機械化淺層學習方式,幫助學生實現(xiàn)深度學習。單元整體教學的應用在一定程度上為深度學習的發(fā)展提供支撐,是提高教學活動有效性的必要手段。
一、九層之臺,起于累土——圍繞單元整體科學設計深度學習目標
“復數(shù)”是高中階段數(shù)學學習的重點內容,常言道,“好的開始是成功的一半”,因此,教學目標的設計尤為重要。在傳統(tǒng)單課時教學中,部分教師通常會直接向學生傳遞知識,并未關注數(shù)學知識之間存在的內在聯(lián)系與本質特征,導致學生陷入淺層學習的泥淖,只會盲目地死記硬背,缺乏對知識的深刻理解。在單元教學影響下,教師需要深度閱讀教材,梳理教材內容,明確“復數(shù)”這一單元的構成內容,基于班級內學生的實際學習情況,合理設計深度學習目標,為學生學習指明方向。同樣,學生在目標的指引下能迅速找出單元內知識存在聯(lián)系的依據(jù),形成整體、系統(tǒng)的學習思想,為后續(xù)活動開展奠定堅實基礎。
例如,在組織湘教版高一必修第二冊“復數(shù)”單元教學時,教師通過對教材單元的整理發(fā)現(xiàn),本單元包含復數(shù)的概念、復數(shù)的四則運算、復數(shù)的幾何表示、復數(shù)的三角表示這四部分學習重點,教材內還向學生提供了關于“數(shù)系擴充簡史”的數(shù)學文化知識。通過對教材的整理與分析,教師發(fā)現(xiàn)本單元內容均圍繞復數(shù)展開,意在幫助學生通過學習掌握解決實際問題的方法。因此,教師可以結合學生學習水平設計以下深度學習目標。
1.自主閱讀教材內容,整理關于復數(shù)的基本性質,初步理解“形如a+bi(其中a,b∈R)的數(shù)稱為復數(shù),其中a稱為復數(shù)的實部,b稱為復數(shù)a+bi的虛部,i稱為虛數(shù)單位”。
2.整理關于復數(shù)、實數(shù)、虛數(shù)以及純虛數(shù)之間的關系,加深對重點概念的理解,例如:
復數(shù)z=a+bi實數(shù)(b=0)虛數(shù)(b≠0)(當a=0時為純虛數(shù))
3.在建立復數(shù)概念的基礎上,能結合過往所學知識整理出復數(shù)的加減法、乘法與乘方、除法等基礎計算的步驟以及方法,建立基本運算能力。
4.探究復數(shù)的幾何意義,理清平面、實軸、虛軸的表示意義,明確模、共軛復數(shù)的基本特征,了解推廣形式“復平面上兩點P、Q關于x軸對稱?圳它們所對應的復數(shù)相互共軛”。
5.能利用復數(shù)加減法的幾何意義解決相關問題,經(jīng)歷解題過程,發(fā)展自身思維能力。
6.分析i2=-1的幾何意義,了解復數(shù)的三角表示,并能根據(jù)所學知識完成復數(shù)三角形式的基本運算。
7.閱讀數(shù)學文化內容,了解自然數(shù)的產生以及數(shù)系推廣到復數(shù)的過程,體會數(shù)學的發(fā)展,感受數(shù)學文化魅力。
二、欲窮千里目,更上一層樓——依據(jù)單元核心設計深度學習問題
單元教學的目的就是為了學生在學習中構建完善的知識結構,改變傳統(tǒng)碎片化的學習方式,使思維更加連貫、清晰。為幫助學生實現(xiàn)深度學習,教師在教學指導方面也需要做出適當調整。在傳統(tǒng)教學中,部分教師習慣直接向學生分享學科知識,忽視對學生思維能力的培養(yǎng),導致部分學生逐漸出現(xiàn)依賴教師講授、缺乏自主思考意識等問題。
教師在圍繞“復數(shù)”開展單元教學時,根據(jù)深度學習目標的設計明確本單元重點知識包含了復數(shù)的概念、復數(shù)的代數(shù)表示(四則運算)、復數(shù)的幾何表示(加法與減法的幾何意義)、復數(shù)的三角表示(乘法與除法的幾何意義)這幾部分內容,為了促使學生能夠在學習活動中實現(xiàn)深度學習,教師可以轉變雙方角色,結合單元知識內容為學生設計核心問題,再依次根據(jù)核心問題補充相關子問題,使得設計的問題呈現(xiàn)密切的聯(lián)系,幫助學生在探究問題的過程中發(fā)展思維能力,實現(xiàn)深度學習。首先,教師可以結合單元導語“經(jīng)過漫長歲月,數(shù)系從自然數(shù)擴充到了實數(shù)。四百多年前,人們在求解方程時,引進了虛數(shù)單位i作為x2=-1的根,從而使數(shù)的范圍擴充到了復數(shù)”引出核心問題“如何用‘復數(shù)解決問題”,激發(fā)學生對復數(shù)學習的積極性。圍繞單元核心問題以及不同章節(jié)重點知識,教師在教學中依次補充子問題,如:兩個實數(shù)可以比較大小,那么兩個復數(shù)不全是實數(shù)時,它們之間是否還能比較大???兩個復數(shù)的差是實數(shù)還是復數(shù)?兩個復數(shù)的商是什么數(shù)?類比實數(shù)的幾何表示,復數(shù)有什么幾何意義?復數(shù)加減法的幾何意義又是什么呢?當復數(shù)是實數(shù)時,用這個公式算出的|z|是否與以前熟悉的絕對值一致?循序漸進的問題能將學生思維引入深處。學生根據(jù)教師提出的問題參與自主學習、探究,可以有效實現(xiàn)思維發(fā)展,在深度學習中靈活地應用知識解決相關問題。
值得關注的是,班級內學生能力水平具有明顯的差異性,教師在組織單元教學期間不僅需要關注知識結構的內在聯(lián)系,還要遵循以生為本的教育原則,保障所設計的問題難度適中,避免學生產生畏學心理,影響教學活動的順利發(fā)展。
三、山重水復疑無路,柳暗花明又一村——拓展單元變式訓練,開發(fā)思維
變式訓練是突破教學重難點的有效途徑之一,學生只有在變化的情境中才能實現(xiàn)對不變本質的認識,實現(xiàn)基本技能的鞏固,實現(xiàn)認知的遷移。有效的深度學習要求學生在掌握知識的基礎上能主動完成知識建構,順利應用所學知識解決問題。因此,教師在組織單元教學時可以借助變式訓練的方式,圍繞核心知識為學生補充相關的訓練,指導學生參與解題活動,在探索中感知數(shù)學知識變與不變的特性,鍛煉自身思維的靈活性與創(chuàng)新性。
上述變式均與本單元中復數(shù)的除法知識相關,學生需要在掌握學科概念、公式定理的基礎上完成練習,通過變式來尋找數(shù)學知識的內在聯(lián)系。同時,在具體實踐中,考慮到班級內學生水平的差異性,教師在設計變式問題的過程中需要遵循以生為本的基本原則,盡量選擇難度適中并貼合學生發(fā)展區(qū)的題型,避免因變式題目難度較高影響學生深度學習,給學生造成較大的心理負擔。
在單元整體教學中圍繞重點知識設計變式練習是培養(yǎng)學生深度學習能力的重要手段,通過不同的角度去改變已有的數(shù)學素材或問題的呈現(xiàn)方式,進而突出知識的本質特征,可以促使學生更好地揭示知識規(guī)律,發(fā)展思維的靈活性,從而實現(xiàn)理想的教學效果。
四、紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行——圍繞單元構建深度學習活動
在深度學習中對學生思維能力具有較高要求,因此教師不僅要幫助學生“知道”,還要引導學生能正確使用知識解決實際問題。根據(jù)單元教學形式,教師可以基于學科知識在班級內為學生設計科學探究活動,促使學生在與小組成員進行交流及討論的過程中累積經(jīng)驗,通過自主分析問題、解決問題提高情感體驗,在深度學習中順利實現(xiàn)知識的遷移與運用,切實提高對數(shù)學學習的重視程度。
例如,教師在完成“復數(shù)”一單元教學后,指導學生完成相關練習,根據(jù)學生的表現(xiàn)情況、完成質量以及思維能力進行合理分組,引導學生以小組為單位參與后續(xù)活動。為順利使學生實現(xiàn)深度學習,教師可以聯(lián)系單元主題為大家設計這樣一組問題,邀請學生參與科學探究:
由方程z2=1=cos2kπ+isin2kπ(k∈Z)得z3-1=0的三個根為ωk=cos■+isin■(0≤k≤2,k∈Z)則z3-1=(z-1)(z-ω1)(z-ω12)。將上式右邊的各個一次因子適當分組相乘,則可變成有理系數(shù)多項式,就得到了z3-1的有理分解式。請你仿此將z15-1進行有理分解。
根據(jù)教師提供的活動內容,小組成員嘗試對問題進行分析,從題目中尋找線索。在解題過程中,部分小組成員會產生出許多新奇的想法,教師要及時予以鼓勵,指導學生記錄想法并在交流環(huán)節(jié)交換意見。在良好的交互氛圍中,各組成員都能積極參與其中,達成深度學習的目標。當各組成員完成討論后,教師邀請小組上講臺分享本組分解方法,此題可以根據(jù)題目有理分解式原理先求出z15-1=0的15個根式:小組成員在給出正確答案后,教師還可追問除此分解方式外還有哪些有理分解的方法,將學生思維引入深處。與此同時,教師考慮到班級內有部分學習水平相對較低的學生,為保障其也能參與到問題探索及實踐活動中,教師可以邀請其作為題目答案的講解者,以此幫助學生重拾學習自信。
五、千里之行,始于足下——巧用思維導圖,指導學生深度總結單元知識
思維導圖是一種可視化思維工具,能幫助學生突破固有思維定式,實現(xiàn)思維深層次發(fā)展,是教育改革背景下一種新型學習手段。運用思維導圖,學生可以更清晰、更直觀地理解數(shù)學知識,形成系統(tǒng)性的數(shù)學思維,有助于順利進行單元教學。從宏觀角度分析,單元教學與思維導圖有著異曲同工之妙,二者均具有結構化、整合性的特征。因此,為了幫助學生在深度學習中養(yǎng)成良好的學習習慣,能對自身學習過程做出科學評價與反思,教師可以利用思維導圖為學生提供單元支架,引導學生基于所學知識完善圖表內容,借助思維導圖各層級分支脈絡來發(fā)散學生思維,豐富學生對“復數(shù)”本質內涵的理解。
例如,教師在完成基礎知識講解后,學生已經(jīng)通過本單元學習了解到復數(shù)、實數(shù)、虛數(shù)、純虛數(shù)之間的關聯(lián),并能順利完成復數(shù)的四則運算,了解其與多項式運算之間存在的聯(lián)系。為檢驗學生的學習效果,教師可以邀請大家總結學習成果,從不同角度對自身學習情況做出評價,根據(jù)深度學習指標分析自己存在的不足以及需要調整的問題。結合學生的反饋情況,教師借助信息技術手段為學生提供思維導圖設計模板(見圖1)。
學生需要根據(jù)自己所學內容補充枝干內容,如:在學習復數(shù)概念后,需要補充實部、虛部、虛數(shù)單位;在學習復數(shù)的代數(shù)表示后,需要補充復數(shù)集、虛數(shù)、純虛數(shù)等內容。為了激發(fā)學生參與思維導圖整理的積極性,教師還可以在班級內開展評選大會,邀請學生分享自己設計的思維導圖,由教師從思維導圖的格式、美觀程度、工整性等因素進行評判,以此在班級內營造良好的競爭氛圍,使學生在思維導圖工具的輔助下提高深度學習效果,形成系統(tǒng)性的單元學習思想。
最后,教師可以將學生設計的“復數(shù)”這一單元思維導圖整理成電子形式,帶領學生定期進行回顧,促使學生養(yǎng)成良好的學習習慣,為后續(xù)參與數(shù)學學習打下堅實基礎。
綜上所述,通過“復數(shù)”這一單元的整體教學,學生能進一步構建完善的知識體系,在教師的指引下順利達成深度學習目標,實現(xiàn)知識的遷移與運用。筆者對單元教學的具體方法進行深入總結,廣大教師在具體實踐中需要嚴格遵循以生為本的教育原則,讓學生在單元教學背景下參與自主探究,在問題的引領下運用所學知識解決問題,提高整體數(shù)學教學效果,促使學生獲得深層發(fā)展。
編輯:張俐麗