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在學習知識時,如果沒有一個完滿的結構將之連在一起,則多半會被遺忘。立足初中數學課堂,很多教師極力向學生傳輸數學圖式內容,希望學生能夠理解并轉化為自己的數學圖式。這種缺乏對學情的分析,缺乏對數學知識整體性觀照,導致學生碎片化學習,反而降低了教學效率。數學課程,既包括數學基本知識,還包括數學思維品質、關鍵能力,以及數學態(tài)度、價值觀等。數學課堂不能是孤立的知識呈現過程,還要發(fā)揮數學的育人價值。而教師是課程設計者、執(zhí)行者,要樹立整體觀教學理念,要尊重學生認知實際,促進學生理解數學。應該看到,整體觀理念下,對數學知識的教學,從數學知識到數學技能、方法、思想等素養(yǎng),本質上是有機的整體。教師要能夠引領學生用數學眼光來觀察世界,用數學語言來表達世界,用數學思維來解決問題。
1數學教育為什么要樹立整體觀
從數學學科教育中,數學知識、技能、思想和方法的學習是基本任務,還要借助于數學課程,關注學生數學素養(yǎng)的提升,特別是指導學生運用數學思維來認識世界,學會用數學語言來表達世界,促進學生樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀。從數學學科核心素養(yǎng)來看,數學思維品質、關鍵能力以及情感、態(tài)度與價值觀的培養(yǎng),既具有獨立性,又具有融合性,恰是一個有機的整體。因此,我們在設計數學課程時,需要把握兩個關鍵問題。一要讓學生熱愛數學學科,對數學產生好感。二要讓學生走進真實的數學情境,體會有用的數學。為了達成育人目標,數學課程教學,就要從整體觀下,全面考量數學知識、學情狀況、教學模式的適當性。在初中階段,對數學課程教育,要突出數學情境的營造,幫助學生從整體上認識數學知識,感知數學趣味,獲得數學解題能力。第一,數學知識本身具有邏輯性。無論是公理、定理,還是數學公式,都是以數學基本原理為原點,逐步展開數學知識鏈條,具備一定的數學結構關系。在講解數學知識時,如果忽視了數學概念之間的邏輯關系,學生對數學抽象知識缺乏深刻理解,就會讓數學教學大打折扣。數學知識又蘊含豐富的數學思想和方法,把握好數學知識的內在聯系性,才能促進學生理解數學。第二,人是認識活動的主體。學習數學,學生應該是主動者,學生在面對數學知識時,要通過認識、思考、想象、記憶、注意等心理過程,來學習和掌握數學知識。但考慮到學生個體的差異性,不同的學生,面對數學知識時,其想象力、思維力、判斷力又存在差異。教師在數學教學設計中,要關注學生的個性差異,善于通過“以情激情”的方式,激活學生對數學的學習主動性和自信心,學生才能自覺參與到數學活動中。第三,塑造學生良好的認知結構。認知結構,可以理解為學習者對知識的整合能力。在數學課程中,數學概念、數學定理、數學方法多,且抽象,學生在認識數學知識時,通常需要將新知識與舊知識建立有序銜接,讓學生的認知結構得到充實和發(fā)展。新舊知識的連貫性、穩(wěn)定性、可辨識性,確保學生對數學知識的理解和掌握。因此,在講解數學知識時,要注意到新舊知識的銜接,要體現整體性觀念,幫助學生理解數學。教師在整體觀下,來設計數學教學方案,引導學生掌握數學知識,學以致用。
2發(fā)現數學內在邏輯,感受數學學習規(guī)律
章建躍認為,對于數學的學習,應該把握最具普適性的思維結構,即學習數學的“基本套路”。事實上,在數學教材中,數學知識點很多,不同章節(jié)所教學的內容也不同。但數學知識,存在內在的邏輯關系,教師在講解數學知識點時,要善于呈現數學規(guī)律,促進學生掌握數學學習的“基本套路”。舉例來講,在學習“線段、射線、直線”一節(jié)時,該節(jié)所學知識點,為系統(tǒng)學習平面幾何奠定基礎。線段、射線、直線知識,也是學習與圖形相關數學問題的前提。教師在講解時,既要讓學生認識線段、射線、直線知識,更要從中習得研究平面幾何問題的一般方法和規(guī)律。從課堂教學設計來看,初中階段,平面幾何知識的學習,通常遵循“背景、圖形、定義、表示、性質、應用”等邏輯結構來展開學習,教師要根據教學內容,適時進行課程總結與歸納,讓學生明晰教學內容,促進學生學以致用,達到教學目標。同樣,學習了“線段、射線、直線”后,再學習“角”的內容,從前面所學內容,我們引出“角”的知識。對于“角”,由哪些內容構成?剖析“角”的概念,觀察“角”的圖形,讓學生認識“角”是由兩條有公共端點的射線組成。射線的端點,稱之為“頂點”,起始射線稱為角的始邊,終止射線,稱之為角的終邊。認識了“角”的知識,接下來展開對“角”的研究,再延伸到“余角”、“補角”等概念。學習數學,要抓住知識點之間的內在邏輯,給學生揭示學習數學的規(guī)律。研究數學問題,讓學生體認邏輯推理,通過計算和培養(yǎng)學生運算能力。舉例來講,在學習“有理數的加法”時,該節(jié)內容為第一條運算法則,從“有理數”的特征入手,讓學生理解何為“有理數”。接著,圍繞“有理數”展開運算,從“背景、數學式子、法則、應用”的邏輯順序,讓學生深刻體會數學規(guī)律。也就是說,在數學教學中,對概念、公式、定理、性質的探討,要抓住共性,提煉學習模式,讓學生循著學習路徑,逐步探究知識。
3強調學生融會貫通,拓展數學知識體系
從數學學科教學中,知識點不僅具有內在邏輯關系,很多新知識是建立在原有規(guī)定、法則基礎上,逐漸形成新的知識體系。舉例來講,對于“數”的學習,由最初的自然數,接著產生了分數,再延伸出負數,擴充了有理數、無理數范疇,然后再擴展到虛數、實數、復數等體系。對于數的理解,教師在教學中要讓學生感受不同數的特點,運用整體觀理念,豐富學生對“數”的自然拓展。以學習“冪的運算”為例,在本節(jié)中,主要有“同底數冪的乘法”、“冪的乘方和積的乘方”、“同底數冪的除法”等內容。所學運算都是建立在冪的指數為正整數基礎是行。但在后續(xù)學習“零指數冪和負整數指數冪”時,我們給出一組題目,第一組(-3)2÷(-3)-2與(-3)2×(-3)3,第二組與。請學生先計算,再觀察,討論這些運算之間有何關系?針對同底數冪的乘法與除法,兩者運算性質有何關系?接下來,對于負整數指數冪的計算方法,我們給出兩組計算題目,請學生觀察并判斷是否正確。第一組(4-2)3=4-6,第二組(-2×3)-2=(-2)-2×3-2。對這兩組題進行計算,從中可以獲得哪些聯想。如此以來,通過對兩組習題的學習,讓學生認識冪的運算性質,增進學生對“同底數冪的乘法與除法”的深刻理解,兩者算理在本質上是一致的。數學知識,在邏輯上的關聯性,可以運用整體觀理念,將“冪的運算”進行整合與融通,促進學生對新舊知識點的掌握。以“反比例函數”教學為例,對于反比例函數,我們遵循函數知識點的呈現思路,先介紹概念,精心選擇事例,構建反比例數學模型,讓學生從反比例函數中提煉數學思想與方法。針對學生的不同理解,指導學生運用數學語言來抽象數學問題。同時,在探究反比例函數圖像及性質時,很多學生習慣于憑借直覺來判斷其性質。因此,教師在教學設計時,要提醒學生回憶一次函數的圖像及性質,借鑒描點法,自己動手來尋找數據,培養(yǎng)學生數學想象能力。因此,數學習題的設計,為學生實現知識的聯結創(chuàng)造條件,也讓學生從中體會數學的融通之美。
4突出類比與遷移,把握數學的巧學之妙
對數學的學習,要強調數學思想和方法的運用。類比,作為一種研究方法,在數學教學中,可以由已知,延伸到新知,幫助學生深刻理解數理。在教材中,對數學知識點的梳理,教師要善于搭建“類比”平臺,指引學生觀察數學知識點的“相似性”,促進學生在縱橫比較中探究新知。舉例來講,在學習“分式”知識時,可以將“分式”運算方法,與前面所學的“分數”運算規(guī)律進行類比。從概念來看,“分式”與“分數”都屬于“數與代數”范疇。在展開課堂設計時,從“背景、對象、定義、性質、運算、應用”流程中,可以從“分式”與“分數”的特點進行類比。前面我們所學的“分數”,對比其定義,與“分式”具有相似性;在探討“分數”的性質時,有約分、通分等基本性質;同樣,“分式”也有約分、通分等基本性質。在“分數”運算中,有加減乘除等運算;同樣,“分式”也有加減乘除等運算。由此,借助于對“分數”性質的回顧和類比,讓學生快速領略“分式”的性質和特點,提高學生對數學知識的整體性認同。與之相似的教學,還可以延伸到其他章節(jié)知識點。舉例來講,在學習一次函數后,可以將一次函數的教法與后面的反比例函數、二次函數等知識展開類比。同樣學習一元一次方程后,可以將之類比二元一次方程組、一元二次方程展開遷移學習;在學習一元一次方程后,可以將之與一元一次不等式展開類比教學。剖析數學知識點的內在相似性,引入類比遷移教學方法。舉例來講,在學習“三角形相似”后,可以類比三角形全等的判定,讓學生從“相似”來延伸“全等”等特殊情形。學習了矩形、菱形、正方形后,可以類比平行四邊形的教學。類比遷移作為教學手法,從數學知識點的“相似之處”,來拓展延伸教學內容,為學生另辟新的學習“路徑”,從而感受到數學學習的巧妙之意。
5由厚到薄,從多題歸一中提煉數學思想
在讀書實踐中,華羅庚歸結出“由薄到厚”,再到“由厚到薄”的學習過程。將之聯系到數學教學中,每節(jié)課所教內容,教師要深入研讀教材,把握教學重難點,提煉數學知識點脈絡,引領學生領會教材所蘊含的知識點。這個過程可以表示為“由薄到厚”。接著,對本章乃至更多數學知識點的學習后,我們通過回顧梳理的方式,對相關知識點進行歸類,提煉其共同點,總結相似或相同的解題方法,從數學解題中提煉數學思想和解題經驗。這個過程我們稱之為“由厚到薄”。舉例來講,在學習銳角三角函數時,對于銳角三角函數題目變式訓練,可以從圖1所示的四種形式來展開延伸。在解決數學實際問題前,可以通過數學抽象方法,將之轉換為數學問題,分析這些數學問題,可以先將斜三角形,轉化為直角三角形,再利用銳角三角函數來解答,最終解決數學問題。同樣,對于圖1所示的四種圖形,它們之間有何內在聯系?我們可以利用輔助線,從第一個圖形進行變式延伸,來得到其他三個圖形。具體方法如圖3所示。由第一個三角形,作高線CD,根據直角三角形各個角的關系,可以對△BCD進行對折,得到第二個圖形。對于第二個圖形,可以沿著CB平移方法,得到第三個圖形;對第三個圖形,可以將△BFD沿BF對折,得到第四個圖形。如此以來,對圖3中的四個圖形,都可以由第一個圖形進行變式拓展而來。從銳角三角函數的變式訓練中,很多與之相關的數學問題,都可以由上述四種圖形進行演變。也就是說,對于學生,只要掌握銳角三角函數知識點,就可以通過拓展延伸的方式,實現多題歸一。運用整體觀,讓學生從整章知識點進行概括與提煉,獲得深刻的數學解題經驗??傊?,整體觀在初中數學教學中的應用,基于學生的數學認知需要,來優(yōu)化教學設計,把握數學知識點的難易情況,使其易于被學生理解。數學知識并非是孤立的,而是具備整體連接關系的。重視整體性教學,通過備教材、備學生、備知識,突破片段式知識呈現的弊病,實現數學知識點的高效、靈活整合,促進學生整體把握數學知識體系。因此,從整體觀上來審視初中數學教學設計,要挖掘數學問題的異同點,激發(fā)學生同中求異、異中求同的意識,由此及彼,達到數學知識體系的橫向、縱向聯系,實現深度學習。
作者:毛蓓蓓 單位:江蘇省揚州市江都區(qū)丁溝鎮(zhèn)麾村中學