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高一數(shù)學(xué)教學(xué)中提升學(xué)生抽象思維能力的教學(xué)策略
趙 菁 (3470)
內(nèi)容提要:隨著知識的深化和理論知識的增加,高中數(shù)學(xué)的抽象特征明
顯加大,對抽象思維能力的要求明顯提高。本文從多角度探討高一數(shù)學(xué)
教學(xué)過程中提升學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力的幾條途徑。借助已有知識,通過恰
當(dāng)?shù)恼Z言轉(zhuǎn)化,尤其是數(shù)形轉(zhuǎn)化的思維訓(xùn)練,加深符號語言的理解,逐
漸形成熟練的數(shù)學(xué)符號表達(dá)習(xí)慣;重視概念形成過程的教學(xué),注重學(xué)生
的參與和自主探求,提升自覺運用抽象語言進(jìn)行代數(shù)形式化的能力。在
此基礎(chǔ)上,揭示相關(guān)概
2、念之間的內(nèi)在了解,在新的視角內(nèi),幫助學(xué)生搭
建更系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò),從而進(jìn)一步加深概念本質(zhì)的理解。最后,還要多
角度運用抽象概念,解決具體問題,提高抽象概念的運用意識,進(jìn)一步
提升數(shù)學(xué)思維能力。
主 題 詞:抽象思維能力 教學(xué)策略
一、高中數(shù)學(xué)教學(xué)在抽象思維要求上明顯提高
數(shù)學(xué)是研究現(xiàn)實中數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學(xué),具有內(nèi)容的抽象性、應(yīng)用的廣泛性、推理的嚴(yán)謹(jǐn)性和結(jié)論的明確性等特點,其中內(nèi)容的抽象性是最本質(zhì)的特征。從教材來看,隨著知識的深化和理論知識的增加,進(jìn)入高中以后,數(shù)學(xué)的抽象特征明顯加大,體現(xiàn)在大量的數(shù)學(xué)抽象概念以及符號語言的廣泛使用;就學(xué)生而言,對概念的理解和應(yīng)用的考察
3、要求明顯提高。
在初中教學(xué)中,往往通過歸納的方法獲得事物的共同屬性,而高中數(shù)學(xué)中,則不僅要得到性質(zhì),更要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貜睦碚撋蠈Y(jié)論加以證明。如,函數(shù)的單調(diào)性變化,在初中,只是觀察獲得一次函數(shù)、二次及反比例函數(shù)的變化規(guī)律,高中則從根本上給出了這種外在表現(xiàn)的實質(zhì),是函數(shù)的自變量與因變量的變化關(guān)系。初中代數(shù)學(xué)習(xí)較多的是模仿訓(xùn)練,推理能力主要是通過平面幾何的論證來實現(xiàn),其推理的過程多數(shù)依賴直觀的幾何圖形,而高中則較多地增加了代數(shù)推理,訓(xùn)練學(xué)生抽象概念的理解和具體運用。由于對這種形式化的推理與證明缺乏必要的思維訓(xùn)練和心理準(zhǔn)備,缺乏符號化、數(shù)學(xué)化的能力,在解決一些模型化、形式化的問題時,如應(yīng)用題、定理證明、代
4、數(shù)推理等能力題時,較難找到有效的解題策略,大多數(shù)學(xué)生會覺得數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)非常抽象,出現(xiàn)困難。
那么,如何通過課堂教學(xué),幫助學(xué)生盡快適應(yīng)高中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)要求,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)抽象能力,進(jìn)而進(jìn)一步提高數(shù)學(xué)思維能力,為高二高三階段的學(xué)習(xí)與提高打好基礎(chǔ),是擺在高一教師面前的重點任務(wù)。
二、提升高中學(xué)生數(shù)學(xué)抽象思維能力的教學(xué)策略
(一)借助已有知識,通過語言轉(zhuǎn)化,加深符號語言的理解
數(shù)學(xué)信息表達(dá)通常有三種形式:文字信息、圖形信息、符號信息。各種信息各有其特點,并發(fā)揮著不同的功能,但表達(dá)的數(shù)學(xué)對象的本質(zhì)屬性都是一樣的,可以相互轉(zhuǎn)換。因此,新概念的學(xué)習(xí)可以借助已有的數(shù)學(xué)背景和直觀的圖形語言,通過三種語言的相互轉(zhuǎn)
5、化,加深對符號語言的理解。
集合是學(xué)生進(jìn)入高中學(xué)習(xí)后接觸的第一個抽象的數(shù)學(xué)符號,也是高一數(shù)學(xué)的第一個難點和重點知識。教學(xué)中,要善于借用已有的知識背景,通過不同層次
趙 菁:四中數(shù)學(xué)教師。郵編:100034。
的教學(xué)設(shè)計,幫助學(xué)生理解和掌握集合語言表達(dá)的內(nèi)涵,克服抽象符號學(xué)習(xí)與使用中的困難,提升對抽象的集合符號的理解能力,從而建立學(xué)好高中數(shù)學(xué)的信心。
例如集合、、和等,都是用集合符號表達(dá)的具體事物,對初學(xué)者是非常抽象的內(nèi)容。學(xué)生們說:“其中的每個字母、每個符號我都認(rèn)識,但組合在一起,就不知道是什么了。”其實也就是體現(xiàn)了對抽象符號的認(rèn)識存在困難。為解決這一困難,我們可以運用對抽象符號賦
6、值使之具體化的辦法,將抽象符號的具體體現(xiàn)表達(dá)出來,通過具體事物來認(rèn)識其共性。而以上數(shù)學(xué)符號的具體體現(xiàn)又有數(shù)和形不同的表現(xiàn),因此,借助于一次、二次函數(shù)等已有的知識背景,從數(shù)和形兩個方面分別認(rèn)識集合中的元素,有助于建立起這種數(shù)形結(jié)合、相互解釋、相互映證的數(shù)學(xué)思維習(xí)慣和能力。
(二)重視概念形成過程的教學(xué),加深概念的本質(zhì)理解,提升運用抽象語言進(jìn)行代數(shù)形式化的能力
數(shù)學(xué)中的概念都是實物的共性的數(shù)學(xué)描述。從具體的事例中抽取實物的共性,其本身就是數(shù)學(xué)抽象過程。在高一數(shù)學(xué)教學(xué)中,要重視由具體形象抽象到數(shù)學(xué)表述的概念教學(xué),切不可錯過這一提升學(xué)生歸納、抽象的機會。要創(chuàng)設(shè)情境,讓學(xué)生主動參與事物共性的發(fā)現(xiàn)與
7、抽象過程,形成概念,再將其本質(zhì)屬性逐步用符號語言準(zhǔn)確的表述,這就是數(shù)學(xué)的形式化過程。
下面以“函數(shù)單調(diào)性”為例說明。
[問題1]觀察以下函數(shù),并歸納共性:
答曰:在定義域范圍內(nèi),x增大,y增大。
[問題2]已學(xué)過的函數(shù)中,哪些具有這種特征?如何判斷?如一次、二次函數(shù),可以通過畫圖判斷,但不熟悉的函數(shù)如:如何判斷
方法1:試數(shù)猜想
質(zhì)疑:特殊值如何保證一般性?
方法2:證,
質(zhì)疑:,如何保證不管大多少,都有呢。
逐步引出定義,
隨著這些問題的探索、思考、討論、比較和總結(jié),學(xué)生的思維逐步由感性走向理性,由淺顯走向深入,由模糊走向精確,并將形象的
8、思考逐步抽象為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)表達(dá)。由于學(xué)生參與了事物共性的抽取和具體圖像性質(zhì)的準(zhǔn)確代數(shù)化過程,對這一概念的本質(zhì)特征的理解以及代數(shù)抽象表述都能較好的接受,同時也提升了學(xué)生的數(shù)學(xué)能力。
(三)揭示內(nèi)在了解,構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò),加深概念理解
數(shù)學(xué)學(xué)科的系統(tǒng)性和嚴(yán)密性決定了數(shù)學(xué)知識之間的深刻的內(nèi)在了解,包括各部分知識之間的橫向了解和知識在各自發(fā)展過程中的縱向了解。
對于函數(shù)這章中的幾個重要概念,如單調(diào)性、奇偶性、周期性等,雖研究的角度各不相同,但其共性在于都是研究自變量和因變量的變化關(guān)系。又如函數(shù)、方程、不等式三個重要的數(shù)學(xué)概念,學(xué)生從初中開始接觸,到高一才可能形成一個整體的認(rèn)識,理解它們內(nèi)在的緊密了解,
9、那就是方程和不等式都是函數(shù)在特殊數(shù)學(xué)條件下的變化形式,是典型的事物一般性特征和特殊性特征的關(guān)系。
在教學(xué)過程中,一方面要關(guān)注各個數(shù)學(xué)概念的特殊特征,另一方面更要重視知識體系的建立,強調(diào)概念之間的共性與了解,使學(xué)生既能準(zhǔn)確理解概念,加深理解,同時又能構(gòu)建完善的知識網(wǎng)絡(luò),在更全面的知識體系內(nèi)靈活運用概念,逐漸形成自覺地從不同角度分析研究事物的思維能力。
(四)運用抽象概念,解決具體問題,強化概念運用意識
數(shù)學(xué)研究的對象是來源于客觀的現(xiàn)實原形,經(jīng)過理性思維之后、完全可以脫離具體內(nèi)容的、具有廣泛的應(yīng)用性的抽象結(jié)果。如:立體幾何公理三,從三腳支架、門軸等生活經(jīng)驗作為知識的立腳點,但它反映的內(nèi)涵卻有
10、更深刻的意義,成為在進(jìn)行邏輯推理中直接應(yīng)用的理性成果。
概念教學(xué)既要重視由具體事物到事物共性的概念抽象過程,又要重視使用概念“具體解決問題”的運用過程。對于后者,在高中階段,尤為重要。應(yīng)通過不同層次的設(shè)計來幫助學(xué)生體會抽象到具體的概念運用過程。
如奇偶性教學(xué)中,一方面我們可由具體函數(shù)的形象特征上升為抽象表達(dá),但還必須通過具體應(yīng)用來達(dá)到對定義的準(zhǔn)確全面理解,挖掘定義的實質(zhì)內(nèi)涵和產(chǎn)生的外部影響(即其他相關(guān)性質(zhì)),如:定義中隱含的定義域關(guān)于原點中心對稱的必要條件、定義中隱含的函數(shù)的奇偶性是函數(shù)的整體性質(zhì)而非局部性質(zhì)、定義中隱含的圖象的對稱特點等。定義的應(yīng)用就更為廣泛:如求具有奇偶性的函數(shù)在對稱區(qū)
11、域的解析式、證明復(fù)合函數(shù)的奇偶性、研究和證明奇偶函數(shù)的單調(diào)性、利用奇偶函數(shù)圖象對稱的特點簡化問題等等。通過解決具體問題加深自身的認(rèn)識,并達(dá)到熟練應(yīng)用。
例如:已知是定義域為R的奇函數(shù),當(dāng)時,,求的表達(dá)式。
這是一個很常規(guī)的問題。在教學(xué)中,不應(yīng)僅僅看重獲得結(jié)果,更應(yīng)定位在通過問題的解決過程加深對函數(shù)符號、函數(shù)概念與函數(shù)圖像的對稱性的理解。
如:有的學(xué)生在求的對應(yīng)解析式時,有下述解法而且很困惑找不到問題所在:
設(shè),則,,所以當(dāng) 時,解析式為。
出現(xiàn)這個問題的原因在于沒有理解抽象符號的含義。此時,不能僅僅否認(rèn)學(xué)生的做法,將常規(guī)最簡解法強硬加給學(xué)生,更要抓住機會,找出癥結(jié),解決學(xué)生的疑難,并
12、在比較中鑒別,認(rèn)清常規(guī)方法的優(yōu)越性,并加深相關(guān)聯(lián)知識的認(rèn)識,使知識在運用中更加清晰。
綜上所述,隨著知識的不斷擴展,高中數(shù)學(xué)的抽象性程度將不斷提高。在抽象思維能力的的提升和訓(xùn)練上,既要抓住高一機會,又要防止急躁,適度推進(jìn)。教學(xué)中應(yīng)把握特點,正確引導(dǎo),講究策略與方法,并注意調(diào)適學(xué)生心理,找到數(shù)學(xué)抽象與學(xué)生學(xué)力的切合點,從而使數(shù)學(xué)抽象為我所用,促成學(xué)生思維水平的不斷提高,為高二的學(xué)習(xí)與提高和高三階段的綜合復(fù)習(xí)打好基礎(chǔ)。
參考書目:
曹才翰 蔡金法著:數(shù)學(xué)教育學(xué)概論
數(shù)學(xué)家教育學(xué)基本理論與實踐 羅小偉 著
【責(zé)編:劉建新】
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