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關(guān)鍵詞:巖土工程勘察;工程概念;教學(xué)體系;實(shí)踐教學(xué)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)42-0142-02
近幾年國(guó)家頒布和修訂了各種工程技術(shù)規(guī)范,實(shí)行了注冊(cè)巖土工程師考試制度,行業(yè)的快速發(fā)展導(dǎo)致對(duì)高素質(zhì)地質(zhì)工程專業(yè)復(fù)合型專門人才的需求日益迫切,國(guó)家教育改革和發(fā)展也給高等學(xué)校的地質(zhì)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)提出了更高要求?!皫r土工程勘察”課程是地質(zhì)工程專業(yè)的核心課程之一,直接服務(wù)于“工程勘察”就業(yè)領(lǐng)域,通過該課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐,能夠激發(fā)學(xué)生對(duì)本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣,全面提高學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力和綜合素質(zhì)。面對(duì)目前工程實(shí)踐的日新月異、工程技術(shù)規(guī)范不斷修訂等新形勢(shì),如何有效組織課程內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)方法成為該課教學(xué)必須要解決的問題。目前針對(duì)“工程地質(zhì)勘察”這門課程的教學(xué)研究主要是針對(duì)課堂教學(xué)、教學(xué)模式改革、人才培養(yǎng)模式、教材的選擇、實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行的,如教學(xué)課程內(nèi)容要與注冊(cè)土木工程師(巖土)相關(guān)聯(lián)[1],教學(xué)模式和人才培養(yǎng)模式改革的探討[2-4],探討實(shí)踐教學(xué)、野外原位測(cè)試試驗(yàn)教學(xué)等[5-7],而針對(duì)如何在教學(xué)過程中培養(yǎng)工程概念的研究則很少。
一、本課程教學(xué)中存在的問題
1.以課堂教學(xué)為主,理論教學(xué)偏重,實(shí)踐教學(xué)偏輕。該課程在前期教學(xué)過程中主要是以課堂講授為主,設(shè)置課程為64學(xué)時(shí),注重講解勘察的基礎(chǔ)理論和基本方法,造成學(xué)生實(shí)際解決問題能力和知識(shí)運(yùn)用能力明顯偏弱,尤其是實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力明顯不足。
2.所用教材明顯滯后于專業(yè)的發(fā)展。目前關(guān)于該課程的教材較少,多十幾年前編的教材,教材的內(nèi)容明顯與專業(yè)規(guī)范內(nèi)容脫節(jié)。
3.野外勘察試驗(yàn)主要以觀摩為主。該課程涉及到的實(shí)驗(yàn)主要以野外的原位測(cè)試為主,前期在講解過程中主要是在室內(nèi)進(jìn)行觀摩,而沒有進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試,學(xué)生缺乏實(shí)際動(dòng)手能力和數(shù)據(jù)處理能力。
二、課程的教學(xué)目標(biāo)分析和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置
巖土工程勘察的基本任務(wù)就是按照建筑物或構(gòu)筑物不同勘察階段的要求,為工程的設(shè)計(jì)、施工以及巖土體治理加固、開挖支護(hù)和降水等工程提供地質(zhì)資料和必要的技術(shù)參數(shù),對(duì)有關(guān)的巖土工程問題作出論證、評(píng)價(jià)[8]。顯然理論聯(lián)系實(shí)際、注重解決實(shí)際問題是該課程的鮮明特點(diǎn)。這就要求老師在講授過程中要注意引導(dǎo)學(xué)生理論知識(shí)的運(yùn)用能力,培養(yǎng)學(xué)生的基本工程概念,結(jié)合工程實(shí)際介紹勘察的基礎(chǔ)理論和方法,使學(xué)生覺得所學(xué)知識(shí)有用,培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣。教學(xué)內(nèi)容方面,因該課程涉及到的相關(guān)專業(yè)規(guī)范多達(dá)幾十種,而規(guī)范內(nèi)容又在不斷的修訂中,相關(guān)規(guī)范內(nèi)容涉及面廣,知識(shí)點(diǎn)條目清晰,是課堂教學(xué)的首選,但在教學(xué)中又不能逐一進(jìn)行講解,可選擇規(guī)范各自的適用范圍、規(guī)范的普遍性問題、關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)、條文規(guī)定進(jìn)行講解。教學(xué)內(nèi)容安排的主要特點(diǎn)是:(1)課程內(nèi)容以“巖土工程勘察規(guī)范”為依托進(jìn)行設(shè)置,按照規(guī)范內(nèi)容逐層進(jìn)行展開,先介紹基本的理論和技術(shù)方法,然后具體應(yīng)用到實(shí)際場(chǎng)地,內(nèi)容由淺入深、范圍有寬到窄,連續(xù)性較強(qiáng);(2)教學(xué)內(nèi)容有明顯的知識(shí)模塊體系,不同的知識(shí)模塊既有不同又存在著極大的相關(guān)性;(3)教學(xué)內(nèi)容重視理論聯(lián)系實(shí)際,在講解基礎(chǔ)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,結(jié)合具體工程實(shí)際加以運(yùn)用。
三、教學(xué)體系建設(shè)
1.教學(xué)環(huán)節(jié)安排。在教學(xué)環(huán)節(jié)安排上,分為以下3個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié):(1)進(jìn)行1學(xué)期64個(gè)學(xué)時(shí)的課堂理論教學(xué),介紹巖土工程勘察的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技術(shù)方法,在講解過程中穿插部分工程實(shí)例,該環(huán)節(jié)在大三第一學(xué)期進(jìn)行;(2)室內(nèi)工程設(shè)計(jì),該環(huán)節(jié)在大三第一學(xué)期期末進(jìn)行,利用2周的時(shí)間完成,主要是結(jié)合巖土工程勘察規(guī)范和具體的工程勘察實(shí)例進(jìn)行講解,要求學(xué)生按照相關(guān)規(guī)范完成具體的工程勘察實(shí)例設(shè)計(jì);(3)在水文地質(zhì)工程地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)基地進(jìn)行野外實(shí)習(xí),因新疆地區(qū)冬季氣候寒冷,無法進(jìn)行野外試驗(yàn),該環(huán)節(jié)安排在大三第二學(xué)期期末,利用2周的時(shí)間進(jìn)行該課程的現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試試驗(yàn),包括動(dòng)力觸探試驗(yàn)、靜力載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等。3個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)相輔相成,互相補(bǔ)充,將工程概念始終貫穿到教學(xué)過程中。
2.考核方式??己朔绞礁鶕?jù)教學(xué)環(huán)節(jié)的不同分為以下3種:課堂教學(xué)考核主要是布置大作業(yè)和期末出試卷閉卷考試的形式,重點(diǎn)考察學(xué)生掌握勘察理論和技術(shù)方法的程度,部分考試內(nèi)容與注冊(cè)土木工程師(巖土)的相關(guān)內(nèi)容相結(jié)合,注重知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用;室內(nèi)設(shè)計(jì)考核方式為布置一具體工程實(shí)例,將該工程概況和擬建場(chǎng)地基本的自然地理概況及相關(guān)的地質(zhì)環(huán)境內(nèi)容給出,依據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行巖土工程勘察設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括勘察方法的設(shè)置和勘察工作量的布置,重點(diǎn)考察學(xué)生對(duì)相關(guān)規(guī)范的熟悉程度、常用的勘察方法的熟練程度及解決實(shí)際問題能力;實(shí)習(xí)基地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)考核方式為具體原位測(cè)試試驗(yàn)儀器的操作使用和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理。
3.教學(xué)序列。整個(gè)教學(xué)序列可概括為由整體向局部再到整體。以勘察方法介紹為例,先統(tǒng)一初步介紹各個(gè)勘察方法的特點(diǎn),然后分章節(jié)詳細(xì)介紹每個(gè)勘察方法的具體要求和操作步驟,最后結(jié)合具體工程勘察實(shí)例總結(jié)各個(gè)勘察方法的適用性。
4.教學(xué)內(nèi)容。以具體工程實(shí)例為導(dǎo)引、以專業(yè)知識(shí)為背景一直都是從事工科教學(xué)過程中,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、養(yǎng)成工程分析能力、培養(yǎng)專業(yè)精神的有效途徑。在實(shí)際教學(xué)過程中,教學(xué)課件的建設(shè)需要體現(xiàn)出該課程的專業(yè)特色和工程特色。為了滿足這方面的需求,結(jié)合專業(yè)教師的科研項(xiàng)目,從具有特色的工程實(shí)踐中取經(jīng),獲得最新的工程實(shí)踐資料,將特色工程如工民建工程、礦建工程、滑坡勘察工程、泥石流勘察工程、公路勘察工程等介紹到講堂,教學(xué)過程中融合較為突出的實(shí)例,彌補(bǔ)了課堂教學(xué)過程中實(shí)踐教學(xué)不足的缺陷,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。由于近幾年各類工程規(guī)程也在不斷修訂,教學(xué)課件也要不斷進(jìn)行調(diào)整。
5.教學(xué)方法。由于該課程的很多知識(shí)點(diǎn)涉及到工程地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)和巖體力學(xué)等基礎(chǔ)課程,在課堂講解過程中,回顧、總結(jié)、設(shè)問和對(duì)比等教學(xué)手段的綜合采用,可有效地提高教學(xué)質(zhì)量。如介紹第八章斜坡場(chǎng)地勘察時(shí),就可以首先以設(shè)問的方式讓學(xué)生回顧影響斜坡穩(wěn)定的因素、滑坡的基本要素及野外判別標(biāo)志、斜坡的變形破壞的基本類型等相關(guān)內(nèi)容,進(jìn)而提煉出斜坡場(chǎng)地可行性研究階段勘察中需要開展的主要工作和內(nèi)容。對(duì)比分析和反思在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用更能體現(xiàn)出工程概念思想,如針對(duì)滑坡勘察可結(jié)合具體工程實(shí)例進(jìn)行反思和對(duì)比,向?qū)W生積極灌輸工程思想,包括工程地質(zhì)測(cè)繪方法的重要性、強(qiáng)調(diào)各種勘察方法綜合利用和互補(bǔ)的必要性、強(qiáng)調(diào)按照勘察階段開展工作的重要性等,以具體實(shí)例為依托進(jìn)行授課,可大大提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果。
“巖土工程勘察”這門課程實(shí)踐性較強(qiáng),在講課過程中結(jié)合具體工程實(shí)例進(jìn)行講解,設(shè)置課堂理論授課、室內(nèi)工程設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)基地現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試試驗(yàn)3個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),將工程思想始終貫穿在講課過程中,大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和知識(shí)的運(yùn)用能力,培養(yǎng)了學(xué)生的基本專業(yè)素質(zhì)和興趣,為學(xué)生畢業(yè)后更好地服務(wù)社會(huì)打下良好的基礎(chǔ)。
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【關(guān) 鍵 詞】科學(xué)教學(xué);概念教學(xué);認(rèn)知同化理論
中圖分類號(hào):G42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1005-5843(2012)02-0162-03
概念學(xué)習(xí)分為概念形成和概念同化兩個(gè)方面:概念形成是由學(xué)生從同類事物的不同實(shí)例中發(fā)現(xiàn)共同的本質(zhì)特征;概念同化是學(xué)生利用認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有的概念學(xué)習(xí)新概念的方式。奧蘇貝爾根據(jù)學(xué)生原有知識(shí)與新知識(shí)之間的關(guān)系,提出了三種基本的概念同化模式,即上位學(xué)習(xí)、下位學(xué)習(xí)、并列結(jié)合學(xué)習(xí)。[1]因此,教師在進(jìn)行概念的教學(xué)時(shí),根據(jù)概念在知識(shí)體系中所處的位置、順序和相互關(guān)系,依據(jù)概念同化的三種模式,選擇合適的方法,使學(xué)生學(xué)會(huì)透過現(xiàn)象看本質(zhì),客觀地認(rèn)識(shí)概念的本質(zhì)屬性,明確概念的內(nèi)涵和外延,達(dá)到理解和掌握概念、由淺入深地運(yùn)用科學(xué)概念去解決一些實(shí)際問題。
一、上位學(xué)習(xí)模式教學(xué)
上位學(xué)習(xí)又稱為“總括學(xué)習(xí)”,是指新概念相對(duì)于學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有概念具有較高的概括水平和較廣的包容面,新概念通過把一系列已有觀念包含于其下而獲得意義,新舊概念產(chǎn)生了一種上位關(guān)系。上位概念的外延較大,比較抽象,直接提出概念學(xué)生往往不容易理解和接受,借鑒實(shí)例或?qū)嶒?yàn),較直觀地呈現(xiàn)事實(shí),從具體到抽象,形成概念。正如魯賓斯坦所說:“任何思維,不論它是多么抽象多么理論的,都是從分析經(jīng)驗(yàn)材料開始,而不可能是從任何其他東西開始的。”
(一)聯(lián)系生活實(shí)際事例學(xué)習(xí)概念
功率的概念對(duì)初中學(xué)生講是比較抽象的,教師可從生活現(xiàn)象引入,挖土機(jī)與人在挖土,挖土機(jī)的土少而人挖的土反而多?為什么??jī)蓚€(gè)工人工作相同時(shí)間,為什么會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果?接著,引導(dǎo)學(xué)生比較做功快慢,有兩種方法,一是相同時(shí)間比做功多少,二是做相同功比較時(shí)間長(zhǎng)短。這實(shí)質(zhì)上是幫助學(xué)生提取儲(chǔ)存在頭腦中的感性材料,從現(xiàn)象到本質(zhì),從感性到理性,建立上位概念。
(二)利用實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)概念
質(zhì)量有不隨物體的形狀、狀態(tài)、溫度和位置改變而改變的屬性。質(zhì)量的屬性相對(duì)生活中具體例子是上位概念,教師來一次實(shí)驗(yàn)探究讓學(xué)生觀察現(xiàn)象得出結(jié)論要比直接告訴他們記憶深刻得多。教師測(cè)量一個(gè)燒杯和一個(gè)裝有固態(tài)碘(紫黑色)的升華管的總質(zhì)量;將升華管加熱使里面的固態(tài)碘變成氣態(tài)碘(紫紅色)后,重新放入燒杯,觀察天平是否平衡,然后引導(dǎo)學(xué)生從以上的數(shù)據(jù)得出結(jié)論。物體的質(zhì)量不隨物體狀態(tài)的改變而改變,物體的質(zhì)量不隨物體溫度的改變而改變。同理,教師先測(cè)橡皮泥的原始質(zhì)量,再將橡皮泥捏成其他形狀后放回,觀察天平是否仍然平衡。得出結(jié)論,物體的質(zhì)量不隨物體形狀的改變而改變。實(shí)踐證明,利用實(shí)驗(yàn)探究,從具體到抽象,質(zhì)量的屬性上位概念順利地得到建立。
(三)從生活經(jīng)驗(yàn)邏輯推理學(xué)習(xí)概念
從生活經(jīng)驗(yàn)邏輯推理學(xué)習(xí)概念,這種方法強(qiáng)調(diào)知識(shí)的內(nèi)在邏輯性和知識(shí)體系的整體性,對(duì)于形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)十分有利,但限于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,這種引入方法在初中階段應(yīng)用較少。例如,在引入功的公式時(shí),教材上規(guī)定:功等于作用在物體上的力和物體在力的方向上通過的距離的乘積。作為教師,該如何幫助學(xué)生形成功大小計(jì)算的概念呢?教師可以引導(dǎo)學(xué)生探究:功大小與哪些因素有關(guān)呢?假設(shè)將物體A舉高1m做的功為W。教師提出問題:(1)如果力增加一倍,高度不變。(相當(dāng)于同一物體舉兩次)學(xué)生回答:2W;(2)力不變,高度變?yōu)閮擅?。(相?dāng)于同一物體舉兩次)學(xué)生回答:2W;(3)力增加一倍高度變?yōu)閮擅?。(相?dāng)于同一物體舉4次)學(xué)生回答:4W。因此,我們可以得出:功和力的大小成正比和距離成正比,即W=Fs。
二、下位學(xué)習(xí)模式教學(xué)
下位學(xué)習(xí)又稱“類屬學(xué)習(xí)”,是指將概括程度或包容水平較低的新概念,歸屬到原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中適當(dāng)概念之下,從而獲得新概念的意義。教學(xué)中可在原有概念下引出新概念,并把新概念納入原有概念體系,反過來對(duì)原有上位概念又做了補(bǔ)充和擴(kuò)展。
(一) 運(yùn)用例舉法內(nèi)化呈現(xiàn)概念
氫氧化鈉、氫氧化鈣是堿的下位概念,我們?cè)趯W(xué)習(xí)了堿通性以后,再來學(xué)習(xí)氫氧化鈉、氫氧化鈣的特性。教師在講述完氫氧化鈉、氫氧化鈣的特性后,教師可以說,氫氧化鈉、氫氧化鈣屬于堿,當(dāng)然具有堿的通性。又如,教師在引出重力、壓力、摩擦力、浮力概念后,可以讓學(xué)生討論、分析力的三要素。通過學(xué)生討論,畫圖,無形中豐富了學(xué)生對(duì)力的感性認(rèn)識(shí),對(duì)于抽象的力概念,更形象化、直觀化,使之便于理解。所以,多層面、多角度地呈現(xiàn)概念,為概念的順利得出和概括創(chuàng)造條件。
(二)運(yùn)用簡(jiǎn)化的模式圖實(shí)現(xiàn)概念同化
如細(xì)胞分裂和細(xì)胞生長(zhǎng)、分化都是細(xì)胞特點(diǎn)的下位概念,三者屬并列關(guān)系。教師如果單純地通過文字進(jìn)行講解,學(xué)生難以理解概念。教師在教學(xué)中,利用簡(jiǎn)化的模式圖,將抽象概念具體化,學(xué)生很容易了解細(xì)胞的行為特征。如下圖,過程(一)表示細(xì)胞通過分裂使數(shù)目增多,故細(xì)胞分裂是量變的過程,剛分裂出的細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上都相似。過程(二)表示細(xì)胞分化的過程,是在分裂的基礎(chǔ)上,細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上形成穩(wěn)定性差異的過程。[2]
(三)應(yīng)用生活中的實(shí)際事例掌握概念
民間諺語中蘊(yùn)藏著許多科學(xué)的概念知識(shí),在備課過程中有意識(shí)地挖掘,在教學(xué)過程中恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用,一定能起到激發(fā)學(xué)生興趣、促進(jìn)學(xué)生概念學(xué)習(xí)的作用。
“龍生龍,鳳生鳳,老鼠兒子會(huì)打洞?!边@是生物的遺傳,是生物界普遍存在的現(xiàn)象;“一母生九子,連母十個(gè)樣。”這反映了生物的變異現(xiàn)象;“一山不容二虎”――生物的種內(nèi)斗爭(zhēng);“飛蛾投火”,這是生物的應(yīng)激性?!耙怀簧唑裕昱虏堇K”,這是生物的條件反射;“一方水土育一方人”,這是生物與環(huán)境的關(guān)系。通過應(yīng)用生活中的實(shí)際事例,把學(xué)到的概念在實(shí)踐中加以運(yùn)用,這是幫助學(xué)生從抽象到具體,從一般到個(gè)別的過程。
三、并列結(jié)合學(xué)習(xí)模式教學(xué)
要學(xué)習(xí)的新概念與原有概念并無上下位關(guān)系,但橫向上同其他的概念相互作用有一定聯(lián)系,或都是某一概念的下位概念,它們存在于共同的知識(shí)體系中。在完成一定知識(shí)的教學(xué)后,可以使用求同和求異方法對(duì)相鄰、相對(duì)、并列的概念進(jìn)行歸納整理,根據(jù)它們的相互關(guān)系組合成概念體系。
(一)運(yùn)用類比的方法同化概念
類比具有啟發(fā)思路,提供線索,舉一反三,觸類旁通的作用,鑒于初中學(xué)生的年齡特點(diǎn),其思維活動(dòng)還剛處于從形象到抽象思維的過渡,對(duì)于較為抽象的科學(xué)知識(shí)難以接受。如果教師能在課堂上給某些知識(shí)以形象生動(dòng)的類比,學(xué)生接受起來往往能收到事半功倍的效果。相對(duì)原子質(zhì)量是初中科學(xué)基本概念教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn),需要學(xué)生有較強(qiáng)的非邏輯思維能力去理解。因此,在教學(xué)中可以用一些具體的事例進(jìn)行形象類比來正確理解。如,現(xiàn)有四種糧食的籽粒,它們每粒種子的實(shí)際平均質(zhì)量是:高梁3×10-5kg、谷子2.5×10-6kg、玉米2.5×10-4kg、小麥4.5×10-5kg,要經(jīng)常書寫和使用這些數(shù)字很不方便,若取一粒高粱種子實(shí)際質(zhì)量的1/12(即2.5×10-6kg)作為標(biāo)準(zhǔn),其他幾種糧食種子的實(shí)際質(zhì)量與這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)相比較,就會(huì)得出一些便于書寫和使用的簡(jiǎn)單比值:高梁12、谷子1、玉米100、小麥18。同樣道理,相對(duì)原子質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)是碳原子(C―12)質(zhì)量的1/12,其它原子的質(zhì)量跟它比較的值,就是這種原子的相對(duì)原子質(zhì)量。通過這種形象的類比,學(xué)生對(duì)相對(duì)原子質(zhì)量這個(gè)比較抽象的概念有了一個(gè)形象的認(rèn)識(shí),為正確理解相對(duì)原子質(zhì)量的概念打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
(二)列表對(duì)比展示概念差異
對(duì)比法就是把一些相近或關(guān)系密切的基本概念,從幾個(gè)方面進(jìn)行逐項(xiàng)的對(duì)比,從中找出異同點(diǎn)來,以便明確其本質(zhì)特征。例如,動(dòng)脈、靜脈、毛細(xì)血管三種血管不同,可以從從管壁、彈性、血流速度、功能四個(gè)方面加以比較。動(dòng)脈、靜脈、毛細(xì)血管三種血管對(duì)比列表如下。
(三) 概念圖構(gòu)建概念體系
概念圖能較好地展示概念之間的邏輯關(guān)系,能讓概念之間隱性的關(guān)系顯性化,用概念圖來構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò),能更好地組織和呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生更容易理解各概念之間的關(guān)系及其在知識(shí)體系中所處地位。[3]如,在動(dòng)物的生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)教學(xué)中,涉及到很多概念,有些概念屬于并列存在,有些概念屬于上下位關(guān)系,關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜,學(xué)生不容易理清前后知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系。它們的關(guān)系可以用概念圖表示。
概念圖既可以概括一節(jié)課的內(nèi)容,又可以概括一章或幾章的內(nèi)容,范圍大小視需要而定,引導(dǎo)學(xué)生自己畫圖找概念間的聯(lián)系,有助于理清思路,理解概念在知識(shí)體系中的位置和作用,提高學(xué)習(xí)的效率。
(四)維恩圖彰顯概念關(guān)系
筆者發(fā)現(xiàn),對(duì)概念的理解不到位,特別是對(duì)概念之間的關(guān)系理解不到位,這是學(xué)生在概念學(xué)習(xí)中的最大困難。許多概念之間有包含與被包含,或者出現(xiàn)交集的情況,這種內(nèi)容相關(guān)的概念可以用借助數(shù)學(xué)集合關(guān)系,用直觀的幾何圖形。比如,用大小的圓圈,以及圓圈之間的從屬或有部分交集的關(guān)系來表示幾個(gè)概念之間的關(guān)系。例如,種內(nèi)斗爭(zhēng)和種間斗爭(zhēng)是并列關(guān)系,都是生存斗爭(zhēng)概念的下位概念,它們構(gòu)成了生存斗爭(zhēng)的兩種形式。競(jìng)爭(zhēng)是屬于種間斗爭(zhēng)的下位概念,而不是種內(nèi)斗爭(zhēng)的范疇。生存斗爭(zhēng)的維恩圖可以概括為右圖所示。
借助數(shù)學(xué)集合直觀的圖形,讓學(xué)生在在運(yùn)用中得到鞏固和概念的深化。教師可以在完成章節(jié)知識(shí)的教學(xué)后,對(duì)那些相鄰、相對(duì)、并列或從屬的概念進(jìn)行類比、歸納,根據(jù)它們的邏輯關(guān)系,用一定圖式組成一定序列,形成概念體系。把學(xué)生感知“孤立”、“散裝”的概念納入相應(yīng)的概念體系之中,讓學(xué)生獲得一個(gè)條理清晰的知識(shí)網(wǎng)絡(luò),既能幫助學(xué)生理解新概念,又能進(jìn)一步鞏固深化已學(xué)概念。
(五)循環(huán)圖突出概念聯(lián)系
在血液循環(huán)的教學(xué)中,體循環(huán)和肺循環(huán)是血液循環(huán)概念的下位概念,它們構(gòu)成了血液循環(huán)的兩階段,并且都包含了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氣體兩方面的交換。體循環(huán)是細(xì)胞消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),將氧氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳;同時(shí)動(dòng)脈血變成靜脈血;在肺循環(huán)的過程中,血液將CO2排除,增加了氧氣,把靜脈血變成動(dòng)脈血。體循環(huán)和肺循環(huán)同時(shí)存在,在物質(zhì)上互相依存,在氣體交換上具有的連續(xù)性。血液循環(huán)的整個(gè)過程用循環(huán)圖表示更清晰,學(xué)生容易掌握血液的變化情況。
總之,奧蘇貝爾提出的這三種概念同化模式并不是孤立存在,而是統(tǒng)一在一起的。教師在采用上位學(xué)習(xí)模式教學(xué),有時(shí)還要用到下位學(xué)習(xí)模式,甚至并列結(jié)合學(xué)習(xí)模式。所以,教師在概念教學(xué)時(shí),應(yīng)靈活應(yīng)用,同時(shí),對(duì)一些重要的科學(xué)概念,學(xué)生只有在多次循環(huán)中才加以深刻的理解和掌握。為此,在教學(xué)中要根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn),從實(shí)際出發(fā)把握教材,深入研究每個(gè)概念的深度和廣度,才能更好地完成科學(xué)概念教學(xué)。
注 釋:
[1]施良方.學(xué)習(xí)論[M].北京:人民教育出版社,1994,220-249.
關(guān)鍵詞: 數(shù)學(xué)概念 數(shù)學(xué)教學(xué) 教學(xué)設(shè)計(jì)
數(shù)學(xué)概念是事物在數(shù)量關(guān)系和空間形式方面的本質(zhì)屬性的反映,是人們通過實(shí)踐,從數(shù)學(xué)所研究的對(duì)象的許多屬性中,抽出其本質(zhì)屬性概括而成的。
數(shù)學(xué)概念是進(jìn)行數(shù)學(xué)推理、判斷的依據(jù),是建立數(shù)學(xué)定理、法則、公式的基礎(chǔ),也是形成數(shù)學(xué)思想方法的出發(fā)點(diǎn)。因此數(shù)學(xué)概念學(xué)習(xí)是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),數(shù)學(xué)概念教學(xué)是數(shù)學(xué)教學(xué)的一個(gè)重要的組成部分。
一、數(shù)學(xué)概念學(xué)習(xí)的內(nèi)容
1.數(shù)學(xué)概念名稱。
例如,“平行四邊形”、“正方體”和“圓”等。
2.數(shù)學(xué)概念定義。
例如,“平行四邊形”的定義是“兩組對(duì)邊分別平行的四邊形”。
3.數(shù)學(xué)概念的例子。
符合數(shù)學(xué)概念定義的事物是數(shù)學(xué)概念的正例,不符合數(shù)學(xué)概念定義的事物是數(shù)學(xué)概念的反例。例如,矩形是“平行四邊形”的正例,而梯形則是“平行四邊形”的反例。
4.數(shù)學(xué)概念內(nèi)涵和外延。
明確概念,必須弄清概念的內(nèi)涵和外延。
概念的內(nèi)涵是指概念所反映的一切事物的本質(zhì)屬性。它說明概念所反映的事物是什么樣的,即反映了概念的質(zhì)的方面。如“平行四邊形”的內(nèi)涵就是平行四邊形所代表的所有對(duì)象的本質(zhì)屬性:有四條邊,兩組對(duì)邊分別平行,對(duì)角線互相平分等。
概念的外延是指概念所反映的事物的范圍。它說明概念所反映的對(duì)象是哪些,即反映了概念的量的方面。如“平行四邊形”的外延是指鄰邊不等的斜平行四邊形、矩形、菱形、正方形的集合。
“三角形”的外延指銳角三角形、直角三角形和鈍角三角形所組成的集合。
任何一個(gè)概念都具有確定的內(nèi)涵和外延這兩個(gè)方面,它們是概念最基本的邏輯特性。學(xué)習(xí)一個(gè)概念就是要明確概念所指的對(duì)象是什么,其所反映的對(duì)象具有哪些本質(zhì)屬性,只有對(duì)概念的內(nèi)涵和外延兩方面都有了準(zhǔn)確的了解,才能說明概念是明確的。
5.數(shù)學(xué)概念之間的關(guān)系。
一般的,概念之間的關(guān)系是指概念外延之間的關(guān)系。
根據(jù)兩個(gè)概念的外延有無共同之處,概念間的關(guān)系分為相容關(guān)系和不相容關(guān)系兩類。
弄清概念之間的關(guān)系有利于理解概念,建立知識(shí)之間的聯(lián)系,形成知識(shí)體系是非常有用的。
二、數(shù)學(xué)概念學(xué)習(xí)的形式
數(shù)學(xué)概念學(xué)習(xí)的形式一般有兩種:數(shù)學(xué)概念的形成和同化。
1.數(shù)學(xué)概念形成的過程。
在數(shù)學(xué)發(fā)展史上一個(gè)數(shù)學(xué)概念的形成要經(jīng)過長(zhǎng)的時(shí)間,有的甚至是幾十年,幾百年。例如圓的形成。
教師不直接把概念的定義給學(xué)生,再現(xiàn)數(shù)學(xué)概念的形成過程,使學(xué)生經(jīng)歷概念的形成過程。
數(shù)學(xué)概念形成是從大量的實(shí)際例子出發(fā),經(jīng)過比較、分類從中找出一類事物的本質(zhì)屬性,然后再通過具體的例子對(duì)所發(fā)現(xiàn)的屬性進(jìn)行檢驗(yàn)與修正,最后通過概括得到定義并用符號(hào)表達(dá)出來。數(shù)學(xué)概念形成的過程有以下幾個(gè)階段。
(1)觀察實(shí)例。觀察概念的各種不同的正面實(shí)例,可以是日常生活中的經(jīng)驗(yàn)或事物,也可以是教師提供的典型事物。例如,要形成平行線的概念,可以觀察黑板相對(duì)的兩條邊,立在路邊的兩根電線桿,橫格練習(xí)本中的兩條橫線等。
(2)分析共同屬性。分析所觀察實(shí)例的屬性,通過比較得出各實(shí)例的共同屬性。例如上面的各個(gè)實(shí)例分別有各自的屬性,通過比較可以得出它們的共同屬性是:兩條直線、在同一個(gè)平面內(nèi)、兩條直線間的距離處處相等、兩條直線不相交、兩條直線可以向兩邊無限延伸等。
(3)抽象本質(zhì)屬性。從上面得出的共同屬性中提出本質(zhì)屬性的假設(shè)。例如,提出平行線的本質(zhì)屬性的假設(shè)是:在同一個(gè)平面內(nèi)、兩條直線間的距離處處相等、兩條直線不相交。
(4)確認(rèn)本質(zhì)屬性。通過比較正例和反例檢驗(yàn)假設(shè),確認(rèn)本質(zhì)屬性。例如舉出平行直線、相交直線和異面直線的例子確認(rèn)平行線的本質(zhì)屬性。
(5)概括定義。在驗(yàn)證假設(shè)的基礎(chǔ)上,從具體實(shí)例中抽象出本質(zhì)屬性,推廣到一切同類事物,概括出概念的定義。例如可以概括出“在同一個(gè)平面內(nèi),不相交的兩條直線叫做平行線”。
(6)符號(hào)表示。用習(xí)慣的形式符號(hào)表示概念。例如平行線用符號(hào)“∥”表示。
(7)具體運(yùn)用。通過舉出概念的實(shí)例,在一類事物中辨認(rèn)出概念,或運(yùn)用概念解答數(shù)學(xué)問題,使新概念與已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的相關(guān)概念建立起牢固的實(shí)質(zhì)性聯(lián)系,把所學(xué)的概念納入到相應(yīng)的概念體系中。
2.數(shù)學(xué)概念的同化學(xué)習(xí)形式。
(1)揭示本質(zhì)屬性。給出概念的定義、名稱和符號(hào),揭示概念的本質(zhì)屬性。例如,學(xué)次函數(shù)的概念,先學(xué)習(xí)它的定義:“如果y=ax+bx+c(a,b,c是常數(shù),a≠0),那么,y叫做x的二次函數(shù)?!?/p>
(2)討論特例。對(duì)概念進(jìn)行特殊的分類,討論各種特例,突出概念的本質(zhì)屬性。例如二次函數(shù)的特例是y=ax,y=ax+c,y=ax+bx等。
(3)新舊概念聯(lián)系。使新概念與原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中有關(guān)觀念建立聯(lián)系,把新概念納入到相應(yīng)的概念體系中,同化新概念。例如把二次函數(shù)和一次函數(shù)、函數(shù)等聯(lián)系起來,把它納入到函數(shù)概念的體系中。
(4)實(shí)例辨認(rèn)。辨認(rèn)正例和反例,確認(rèn)新概念的本質(zhì)屬性,使新概念與原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中有關(guān)概念精確分化。例如舉出y=2x+3,y=3x-x+5,y=-2x-4等讓學(xué)生辨認(rèn)。
(5)具體運(yùn)用。通過各種形式運(yùn)用概念,加深對(duì)新概念的理解,使有關(guān)概念融會(huì)貫通成整體結(jié)構(gòu)。下面我們看一段運(yùn)用一元二次函數(shù)的教學(xué)實(shí)例。
教師通過計(jì)算機(jī)的演示,讓學(xué)生根據(jù)二次函數(shù)圖像的不同位置判斷二次函數(shù)y=ax+bx+c的系數(shù)a,b,c,以及二次方程ax+bx+c=0的判別式的符號(hào),加深對(duì)二次函數(shù)的理解,使概念、圖像融會(huì)貫通成整體結(jié)構(gòu)。
數(shù)學(xué)概念形成與數(shù)學(xué)概念同化是有區(qū)別的。
數(shù)學(xué)概念形成需要的是對(duì)物體或事件的直接經(jīng)驗(yàn),從這些物體或事件中抽象出它們的共同屬性。
而在數(shù)學(xué)概念同化的過程中,新的數(shù)學(xué)概念的共同屬性一般都是教師指出的,不需要學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn),重要的是使學(xué)生把新知識(shí)與頭腦中已有的有關(guān)知識(shí)聯(lián)系起來。
在概念形成過程中,要求學(xué)生對(duì)所發(fā)現(xiàn)的共同屬性進(jìn)行檢驗(yàn),并通過對(duì)所發(fā)現(xiàn)的共同屬性的修正,最終確定它們的本質(zhì)屬性。
而在數(shù)學(xué)概念同化過程中,則要求學(xué)生辨別所學(xué)習(xí)的新概念與原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)概念的異同。并將新概念納入到原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中去。
但是數(shù)學(xué)概念形成與數(shù)學(xué)概念同化也不是互相排斥的,在教學(xué)中把這兩種數(shù)學(xué)概念學(xué)習(xí)形式有機(jī)地結(jié)合起來,常??梢允盏捷^好的效果。
具體做法可以是,教師在向?qū)W生講述定義之前,有意識(shí)地舉出一些數(shù)學(xué)概念的實(shí)際例子,一方面讓學(xué)生觀察、思考,并從中歸納事物的本質(zhì)屬性,另一方面又直接揭示這些例子中所蘊(yùn)含的某一類事物的本質(zhì)屬性,并給出有關(guān)數(shù)學(xué)概念的定義。
這樣學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)概念既有感性認(rèn)識(shí)又有理性認(rèn)識(shí),從具體到抽象,符合人的認(rèn)識(shí)規(guī)律,同時(shí)又可提高教學(xué)效率,使學(xué)生能在較短的時(shí)間內(nèi)正確理解數(shù)學(xué)概念所反映的事物的本質(zhì)屬性。
三、數(shù)學(xué)概念的教學(xué)設(shè)計(jì)
1.數(shù)學(xué)概念的引入。
引入數(shù)學(xué)概念是理解和運(yùn)用數(shù)學(xué)概念的前提。
用數(shù)學(xué)概念形成的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行教學(xué)時(shí),主要是通過提供一定數(shù)量的實(shí)例來引入數(shù)學(xué)概念,從這些實(shí)例中概括出它們的共同屬性。因此恰當(dāng)?shù)剡x擇實(shí)例是非常重要的,在選擇時(shí)要注意以下幾個(gè)方面:針對(duì)性、可比性、適量性、趣味性、參與性。
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(1)針對(duì)性。應(yīng)圍繞數(shù)學(xué)概念的本質(zhì)屬性選擇實(shí)例,要淡化這些實(shí)例中的非本質(zhì)屬性,以免干擾教學(xué)概念的形成。
(2)可比性。既要設(shè)計(jì)所要形成的數(shù)學(xué)概念的正例,又要設(shè)計(jì)不符合這一概念的反例,在概念引入階段,正例與反例應(yīng)當(dāng)容易識(shí)別,能明顯區(qū)分它們的某些不同屬性。
(3)適量性。實(shí)例要有一定的數(shù)量,數(shù)量太少不足以形成概念,數(shù)量太多會(huì)浪費(fèi)學(xué)習(xí)時(shí)間并使學(xué)生感到乏味,實(shí)例的數(shù)量應(yīng)因人而異,為此應(yīng)充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)水平與接受能力。
(4)趣味性。實(shí)例應(yīng)盡可能生動(dòng)、有趣,語言要簡(jiǎn)練,以利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還可借助實(shí)物模型、圖片、錄像、多媒體課件等多種形式引人概念。
(5)參與性。組織學(xué)生對(duì)所列舉的實(shí)例進(jìn)行比較、分類,并進(jìn)一步展開討論,找出它們的本質(zhì)屬性。下面我們看一個(gè)概念教學(xué)的引入案例。
引課時(shí),教師通過多媒體給出了一個(gè)畫面,然后,組織學(xué)生進(jìn)行觀察,觀察畫面上有幾種你熟悉的幾何圖形。并進(jìn)一步展開討論,確認(rèn)畫面上有幾種圖形,生動(dòng)、有趣地引入了這節(jié)課的內(nèi)容――“梯形”。
用數(shù)學(xué)概念同化的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行教學(xué)時(shí),直接揭示概念的本質(zhì)屬性,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)概念的定義、名稱和符號(hào)。為了使新概念的學(xué)習(xí)能順利進(jìn)行,先采用生動(dòng)而又多樣化的方式對(duì)已經(jīng)學(xué)過有關(guān)的概念進(jìn)行復(fù)習(xí)。既能使學(xué)生不感到枯燥乏味,又能彌補(bǔ)學(xué)生在舊知識(shí)學(xué)習(xí)過程中所產(chǎn)生的不足,從而為新概念的學(xué)習(xí)掃除障礙。同時(shí)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際,充分估計(jì)學(xué)生在接受數(shù)學(xué)概念時(shí)可能產(chǎn)生的困難或錯(cuò)誤,明確教學(xué)的難點(diǎn)與重點(diǎn),設(shè)計(jì)突破難點(diǎn)與落實(shí)重點(diǎn)的方法。
教師讓學(xué)生以小組討論的形式,回顧和復(fù)習(xí)了小學(xué)學(xué)過的有關(guān)“梯形”的內(nèi)容,直接揭示概念的本質(zhì)屬性,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)概念的定義、名稱和符號(hào),使學(xué)生既不感到枯燥乏味,又為“梯形”的學(xué)習(xí)掃除了障礙。
2.數(shù)學(xué)概念的理解。
通過辨識(shí)進(jìn)一步明確概念的含義,它的內(nèi)涵與外延,并用以區(qū)別相關(guān)概念。在這一過程中對(duì)數(shù)學(xué)概念逐步加深理解,新的數(shù)學(xué)概念逐步同化到原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中去,促使原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)變得更為合理、更為完整,并逐步形成新的概念體系。
在設(shè)計(jì)時(shí),教師應(yīng)注重揭示新舊概念間的聯(lián)系與區(qū)別,并選擇恰當(dāng)?shù)睦訉⒏拍钆c概念之間的這種聯(lián)系與區(qū)別直觀而又具體地反映出來。
如教師組織學(xué)生對(duì)平行四邊形與梯形的聯(lián)系和區(qū)別進(jìn)行討論,使學(xué)生明確了梯形概念的內(nèi)涵和外延,同時(shí),又通過組織學(xué)生畫梯形或剪梯形的活動(dòng),加深了對(duì)梯形概念的理解。使新的數(shù)學(xué)概念逐步同化到原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中去,促使原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)變得更為合理、更為完整,并逐步形成新的概念體系。
數(shù)學(xué)概念理解的設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)學(xué)生的活動(dòng)。例如教師可讓學(xué)生對(duì)概念進(jìn)行分組討論,讓學(xué)生交流對(duì)教學(xué)概念的理解和各自的觀點(diǎn),還可借助各種教學(xué)媒體,設(shè)計(jì)框圖、結(jié)構(gòu)圖幫助學(xué)生建立概念體系。
3.數(shù)學(xué)概念的運(yùn)用。
數(shù)學(xué)概念的運(yùn)用是指學(xué)生在理解數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上,運(yùn)用它去解決同類事物的過程。數(shù)學(xué)概念的運(yùn)用有兩個(gè)層次:一種是知覺水平上的運(yùn)用,是指學(xué)生在獲得同類事物的概念以后,當(dāng)遇到這類事物的特例時(shí),就能立即把它看作這類事物中的具體例子,將它歸入一定的知覺類型;另一種是思維水平上的運(yùn)用,是指學(xué)生學(xué)習(xí)的新概念被類屬于水平較高的原有概念中,新概念的運(yùn)用必須對(duì)原有概念重新組織和加工,以滿足解當(dāng)前問題的需要。因此,數(shù)學(xué)概念運(yùn)用的設(shè)計(jì)應(yīng)注意精心設(shè)計(jì)例題和習(xí)題,可以有以下兩種。
(1)數(shù)學(xué)概念的識(shí)別。針對(duì)數(shù)學(xué)概念中容易出錯(cuò)的地方有目的地設(shè)計(jì)一些問題,供學(xué)生鑒別,以加深印象。與概念引人和理解階段相比,這里的問題可以多一些隱蔽性,也可以設(shè)置一些干擾因素。
(2)數(shù)學(xué)概念的簡(jiǎn)單運(yùn)用。編制一組問題對(duì)所概括的數(shù)學(xué)概念加以運(yùn)用,這組問題應(yīng)當(dāng)是遞進(jìn)的,有一定的變化,難度不宜過高。有時(shí)直接利用概念的定義來解決問題,常??梢詫栴}化難為易,教師可以選擇有關(guān)的問題作為例題和習(xí)題,培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)概念解決問題的能力。
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摘要:數(shù)學(xué)概念是反映某類數(shù)學(xué)對(duì)象的本質(zhì)屬性和特征思維形式,是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ),概念教學(xué)是整個(gè)數(shù)學(xué)教學(xué)的重要部分,其根本任務(wù)是準(zhǔn)確、有效地揭示概念的內(nèi)涵,讓學(xué)生全面、牢固地掌握概念的外延。
關(guān)鍵詞:高中數(shù)學(xué) 概念教學(xué)
策略數(shù)學(xué)概念是學(xué)生開始學(xué)習(xí)一個(gè)新知識(shí)的起步,概念教學(xué)是中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中至關(guān)重要的一環(huán),所以,加強(qiáng)概念教學(xué)是提高數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量的有效手段。
一、數(shù)學(xué)概念的引入
概念的形成是一個(gè)積累漸進(jìn)的過程,因此,在概念教學(xué)中要遵循從具體到抽象,從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的原則。學(xué)生的思維特點(diǎn)是從具體形象思維逐步向抽象思維過渡的,所以數(shù)學(xué)概念是靠學(xué)生自己去感悟、體驗(yàn)的。
1.用實(shí)際事例或?qū)嵨锬P鸵敫拍睢T谶M(jìn)行概念教學(xué)時(shí),應(yīng)注意創(chuàng)設(shè)情境,讓數(shù)學(xué)與學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活結(jié)合,使學(xué)生感受到數(shù)學(xué)是富有生命力的。在現(xiàn)實(shí)問題的解決中發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)概念、形成數(shù)學(xué)思想方法,更能促進(jìn)學(xué)生在以后遇到相關(guān)問題時(shí)自覺地運(yùn)用數(shù)學(xué)經(jīng)驗(yàn)去解決問題。教師應(yīng)該在教學(xué)中利用學(xué)生在日常生活中熟悉的具體事例,通過學(xué)生的觀察、分析、歸納形成新概念。如“集合概念”的引人:a.所授課班級(jí)的所有學(xué)生;b.學(xué)校中的所有班級(jí)等,從而歸納出集合的概念。如果不從客觀需要人手,學(xué)生對(duì)集合的概念就是一個(gè)抽象的文字表述。
2.在學(xué)生原有基礎(chǔ)上引入新概念。任何數(shù)學(xué)概念都有與之相關(guān)的概念,在教學(xué)中以學(xué)生已掌握的知識(shí)為基礎(chǔ),引導(dǎo)學(xué)生探求新舊概念之間的區(qū)別和聯(lián)系。例如,在引入偶函數(shù)這個(gè)概念時(shí),教師可以讓學(xué)生觀察熟悉的函數(shù)f(x)=x2,g(x)=|x|的圖像,學(xué)生很容易看出圖像關(guān)于Y對(duì)稱。教師提出問題:你能從數(shù)的角度說明它為什么關(guān)于Y對(duì)稱嗎?學(xué)生根據(jù)初中對(duì)對(duì)稱的認(rèn)識(shí),利用自變量x的值對(duì)稱取值,觀察他們的函數(shù)值。于是,學(xué)生計(jì)算了f(1)、f(-1)、f(2)、f(-2)、f(3)、f(-3),學(xué)生猜想,x取互為相反數(shù)的兩個(gè)值,它們的函數(shù)值相等。教師追問:是對(duì)所有的x都成立嗎?于是,學(xué)生計(jì)算f(-x)與f(x),發(fā)現(xiàn)相等。然后教師給出這類函數(shù)的名字為偶函數(shù)。概念的鞏固正確的概念形成之后,往往記憶不牢,理解不透,這就要求采取措施,有計(jì)劃、有目的地復(fù)習(xí)鞏固,在應(yīng)用中加深理解和提高認(rèn)識(shí)。在平時(shí)的教學(xué)實(shí)踐中,我嘗試了以下兩種方法鞏固概念。一方面,利用變式鞏固概念在引導(dǎo)學(xué)生著重正面理解概念的同時(shí),也可以通過反例以及容易引起對(duì)概念發(fā)生誤解的問題,通過設(shè)問和變式來正確地把握概念。另一方面,利用舊概念鞏固新概念數(shù)學(xué)概念形成之后,通過具體例子,說明概念的內(nèi)涵,認(rèn)識(shí)概念的“原型”,引導(dǎo)學(xué)生利用概念解決數(shù)學(xué)問題和發(fā)現(xiàn)概念在解決問題中的作用,是數(shù)學(xué)概念教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),此環(huán)節(jié)操作的成功與否,將直接影響學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)概念的鞏固,以及解題能力的形成。學(xué)生通過對(duì)問題的思考,盡快地投入到新概念的探索中去,從而激發(fā)了學(xué)生的好奇心以及探索和創(chuàng)造的欲望,使學(xué)生在參與的過程中產(chǎn)生內(nèi)心的體驗(yàn)和創(chuàng)造。
二、數(shù)學(xué)概念掌握和理解
許多數(shù)學(xué)概念間都有著密切的聯(lián)系,如平面向量與空間向量,平面角與空間角,函數(shù)、方程與不等式,映射與函數(shù)等,在教學(xué)中要嘗試引導(dǎo)學(xué)生去尋找、分析其聯(lián)系與區(qū)別 ,使學(xué)生掌握概念的本質(zhì)。如函數(shù)概念有兩種定義:初中給出的定義是從運(yùn)動(dòng)、變化的觀點(diǎn)出發(fā);高中給出的定義是從集合、對(duì)應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)。從歷史上看,初中定義來源于物理公式,而函數(shù)是描述變量之間依賴關(guān)系的重要數(shù)學(xué)模型,它可用圖像、表格、解析式表示 ,所以高中用集合與對(duì)應(yīng)的語言來刻畫函數(shù),抓住了函數(shù)的本質(zhì)屬性 ,更具有一般性。
數(shù)學(xué)概念之間,既相互聯(lián)系又相互區(qū)別。在教學(xué)中,我們可以把相近的或?qū)W生易于混淆的數(shù)學(xué)概念搜集整理 ,并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行對(duì)比,找出其聯(lián)系和差異 ,在比較的過程中使學(xué)生深刻理解和記憶概念。
三、概念的鞏固
正確的概念形成之后,往往記憶不牢,理解不透,這就要求采取措施,有計(jì)劃、有目的地復(fù)習(xí)鞏固,在應(yīng)用中加深理解和提高認(rèn)識(shí)。在平時(shí)的教學(xué)實(shí)踐中,我嘗試了以下兩種方法鞏固概念。
其一,利用變式鞏固概念。在引導(dǎo)學(xué)生著重正面理解概念的同時(shí),也可以通過反例以及容易引起對(duì)概念發(fā)生誤解的問題,通過設(shè)問和變式來正確地把握概念。
其二,利用舊概念鞏固新概念數(shù)學(xué)概念形成之后,通過具體例子,說明概念的內(nèi)涵,認(rèn)識(shí)概念的“原型”,引導(dǎo)學(xué)生利用概念解決數(shù)學(xué)問題和發(fā)現(xiàn)概念在解決問題中的作用,是數(shù)學(xué)概念教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),此環(huán)節(jié)操作的成功與否,將直接影響學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)概念的鞏固,以及解題能力的形成。學(xué)生通過對(duì)問題的思考,盡快地投入到新概念的探索中去,從而激發(fā)了學(xué)生的好奇心以及探索和創(chuàng)造的欲望,使學(xué)生在參與的過程中產(chǎn)生內(nèi)心的體驗(yàn)和創(chuàng)造。
四、新概念的應(yīng)用
在掌握概念的過程中,為了理解概念,需要有一個(gè)應(yīng)用概念的過程,即通過運(yùn)用概念去引導(dǎo)學(xué)生利用概念解決數(shù)學(xué)問題和發(fā)現(xiàn)概念在解決問題中的作用,是數(shù)學(xué)概念教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),此環(huán)節(jié)操作的成功與否,將直接影響學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)概念的鞏固,以及解題能力的形成,在學(xué)習(xí)任何一個(gè)概念之后,我們都會(huì)完成教材中的例題練習(xí),來鞏固概念,而這一環(huán)節(jié)實(shí)質(zhì)上就是學(xué)生課前自學(xué)質(zhì)疑、課堂交流展示、互動(dòng)探究等過程,也就是解題教學(xué)過程。學(xué)習(xí)了一個(gè)新概念后,一定要把它與相關(guān)的概念建立聯(lián)系,明確概念之間的關(guān)系,從而把新概念納入概念體系中,即在概念體系中進(jìn)行概念教學(xué),對(duì)于容易混淆或難以理解的概念,因此,前面應(yīng)用概念的目的就不僅僅是鞏固概念這一條,還應(yīng)該科學(xué)地整理來自于例題習(xí)題訓(xùn)練中所生成的感性的理解,借助典型示例,運(yùn)用分析比較的方法,挖掘概念間的聯(lián)系和區(qū)別,以及分析應(yīng)用概念過程中出現(xiàn)失誤的原因。如指數(shù)函數(shù)與冪函數(shù),大于和不小于,異面直線的夾角和向量的夾角,等差數(shù)列和等比數(shù)列,充分條件和必要條件,奇函數(shù)與偶函數(shù),函數(shù)的值域和最值,“都不”與“不都”這些概念,可以從內(nèi)涵和外延的綜合上進(jìn)行比較。
高中數(shù)學(xué)概念教學(xué)應(yīng)受到每位老師的重視,因?yàn)閿?shù)學(xué)概念高度凝結(jié)著數(shù)學(xué)家的思維,是數(shù)學(xué)家智慧的結(jié)晶,蘊(yùn)含了最豐富的創(chuàng)新教育素材。數(shù)學(xué)是用概念思維的,在概念學(xué)習(xí)中體驗(yàn)數(shù)學(xué)家概括數(shù)學(xué)概念的心路歷程,領(lǐng)悟數(shù)學(xué)家用數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)看待和認(rèn)識(shí)世界的思想真諦,學(xué)會(huì)用概念思維,進(jìn)而發(fā)展智力和培養(yǎng)能力。
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【文章編號(hào)】0450-9889(2015)12A-
0035-02
認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為,有深度的學(xué)習(xí)必須是經(jīng)過主觀思考和自主建構(gòu)的,知識(shí)的學(xué)習(xí)不是來自于閱讀內(nèi)容,而是來自于加工、思考或反省內(nèi)容。同化論認(rèn)為,學(xué)生獲得新概念的主要方法,是借助他們認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的有關(guān)概念與新信息之間的有效結(jié)合。因此,科學(xué)課要想引導(dǎo)小學(xué)生深度建構(gòu)科學(xué)概念,必須從學(xué)生實(shí)際出發(fā),借助學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn),投放適當(dāng)?shù)男畔ⅲ⑼ㄟ^以探究為核心的系列活動(dòng),讓學(xué)生在思考與操作中,獲得對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。在教學(xué)中,筆者使用如下策略幫助小學(xué)生深度參與科學(xué)課堂,有效建構(gòu)科學(xué)概念。
一、深度建構(gòu)科學(xué)概念的前提――充分暴露學(xué)生的前概念
根據(jù)同化論的理念,學(xué)生獲得新概念的主要方法是借助認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的有關(guān)概念與新信息之間的有效結(jié)合,使新知識(shí)與學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的適當(dāng)觀念建立非人為的和實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系。因此,充分暴露和利用學(xué)生的前概念是科學(xué)學(xué)習(xí)的前提。對(duì)此,教師可以設(shè)計(jì)一些暴露學(xué)生前概念的活動(dòng),激起學(xué)生對(duì)前概念的回憶,從而更好地學(xué)習(xí)新概念。例如,在上自編教材《水的浮力》一課時(shí),筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)情境:把一塊石頭放入水中,讓學(xué)生思考石頭有沒有受到水的浮力。學(xué)生的前概念一下子就暴露出來了:石頭沒有受到浮力,因?yàn)槭^沒有浮起來;石頭受到了浮力,但是石頭太重,浮力太小,所以石頭沉下去了;石頭是受到浮力的,但是石頭太重了,水的浮力托不起石頭。一個(gè)活動(dòng)就把學(xué)生對(duì)浮力大小的前概念完全暴露出來了,這里面呈現(xiàn)了三個(gè)不同層次的理解:第一層理解浮力的大小跟沉浮狀態(tài)有關(guān);第二層理解物體受到浮力的大小跟物體的輕重有關(guān);第三層理解比較深入,他把水的浮力與石頭受到的重力進(jìn)行了比較,更接近概念的本質(zhì)屬性。有了對(duì)學(xué)生前概念的了解,教師組織教學(xué)時(shí)就可以做到有的放矢了。
呈現(xiàn)學(xué)生前概念的方法還有很多,如直接提問、預(yù)測(cè)、制作圖表等。前概念的暴露不僅可以為教師的教學(xué)設(shè)計(jì)服務(wù),同時(shí)也是學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)的最佳切入點(diǎn)。
二、深度建構(gòu)科學(xué)概念的關(guān)鍵――充分利用認(rèn)識(shí)沖突
科學(xué)家認(rèn)為,在學(xué)習(xí)科學(xué)的過程中,學(xué)生會(huì)注意到事件與自己的期望相矛盾,即與自己的圖式不匹配,從而引起腦脈沖的警覺,產(chǎn)生認(rèn)識(shí)沖動(dòng),或挑戰(zhàn)沖動(dòng),進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)活動(dòng)的進(jìn)行。由此可見,認(rèn)識(shí)沖突是深度建構(gòu)科學(xué)概念的關(guān)鍵。
(一)沖突可產(chǎn)生批判性思維。上例中“石頭沉入水中是否受到浮力”的問題,引出了學(xué)生大量的前概念,同時(shí)認(rèn)知間的矛盾也呈現(xiàn)了出來。學(xué)生有了矛盾就產(chǎn)生了強(qiáng)烈的求證欲望,就產(chǎn)生了批判性思維,就有了概念遷移的可能。
(二)沖突可激活探究欲望。在《水的毛細(xì)現(xiàn)象》導(dǎo)入階段,筆者創(chuàng)設(shè)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)情境:把一杯水和一個(gè)空杯放在一起,然后提問:“水能自己流到空杯子里去嗎?”“有沒有辦法給這兩個(gè)杯子架一座橋,讓水自己爬過去?”學(xué)生的回答是“不能”。當(dāng)教師放入用餐巾紙做的橋,水沿著紙巾上升的現(xiàn)象呈現(xiàn)在學(xué)生面前時(shí),這個(gè)現(xiàn)象與學(xué)生的原有認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了沖突,學(xué)生產(chǎn)生了“怎么會(huì)這樣”的探究熱情。
(三)沖突可引出核心問題。在《水的浮力》一課中有這樣一個(gè)問題:“物體在水中下沉的過程中受到的浮力大小有什么變化?”學(xué)生的預(yù)測(cè)是:
而實(shí)際通過準(zhǔn)確的測(cè)量,最終得出的變化圖是這樣的:
實(shí)證與預(yù)測(cè)間產(chǎn)生了強(qiáng)烈的沖突,“怎么會(huì)是這樣的呢,引起浮力大小變化的原因到底是什么呢?”關(guān)于浮力大小的核心問題很自然地就切入了進(jìn)來。
(四)沖突可以將概念指向本質(zhì)特征。塑料片是光滑的,對(duì)于光滑的物體水不能沿著它往上爬;玻璃棒是光滑的,水也不能往上爬。這時(shí),教師給出一根內(nèi)徑很細(xì)的有孔隙的玻璃管,問學(xué)生水能不能往玻璃管爬。有不少學(xué)生認(rèn)為不能,而實(shí)驗(yàn)證明是能的。這個(gè)沖突一下子就把“光滑、毛糙”等非本質(zhì)屬性排除了,而把概念真正建立在了“孔隙”上,是孔隙造成了水的毛細(xì)現(xiàn)象,這一沖突讓概念的建立指向了本質(zhì)特征。
三、深度建構(gòu)科學(xué)概念的保證――充分解析科學(xué)概念的基本結(jié)構(gòu)
(一)提供有結(jié)構(gòu)的材料,為解析科學(xué)概念提供有效信息。奧蘇伯爾的有意義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為,新概念的形成主要是靠新信息與學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的有關(guān)概念的相互作用。因此,深度學(xué)習(xí)的又一重要條件是給學(xué)生提供有指向性的新信息,以幫助學(xué)生建構(gòu)新的概念。比如,教學(xué)《水的毛細(xì)現(xiàn)象》一課,筆者提供了這樣幾組材料:第一組:布條、宣紙條、塑料紙條。材料提供的信息指向“能使水上升的物體上有明顯的孔隙”。第二組材料:鐵釘、玻璃棒、粉筆、木塊。材料提供的信息指向“孔隙不明顯,但只要有孔隙,水就能上升”。第三組:玻璃棒、玻璃管。材料提供的信息指向“孔隙能讓水往上升”。將能使水上升的原因由帶孔隙的材料提升到純孔隙上,使學(xué)生明白水上升的原因是孔隙而不是材料。第四組:四根內(nèi)徑粗細(xì)不同的玻璃管。信息指向“孔隙小水位上升得高,孔隙大水位上升得低”。
提供信息的方法有很多:實(shí)驗(yàn)器材、文本文字、多媒體等,但不管哪一種材料,呈現(xiàn)的信息都要有針對(duì)性,要準(zhǔn)確,不容易引起疑義;要簡(jiǎn)約,防止思維干擾;出示要有序,要符合建構(gòu)的邏輯順序;要易于學(xué)生操作,便于學(xué)生自主建構(gòu)科學(xué)概念。
(二)將問題轉(zhuǎn)化為可操作的活動(dòng),用實(shí)證來詮釋概念的內(nèi)涵。由于小學(xué)生抽象思維水平相對(duì)較低,因此,行為化的活動(dòng)更有助于學(xué)生建立科學(xué)概念。在教學(xué)過程中,我們要將抽象問題轉(zhuǎn)化成可操作的活動(dòng)。比如,在研究“物理變化與化學(xué)變化各有什么特點(diǎn)?”這一問題時(shí),我們可以轉(zhuǎn)化為“讓蠟燭發(fā)生一些變化”這一活動(dòng)來進(jìn)行研究。學(xué)生在對(duì)蠟燭進(jìn)行切碎、融化、凝固、燃燒等一系列變化操作之后,進(jìn)行歸類,從而得出“千變?nèi)f變,物質(zhì)本身沒有變化,這種變化叫物理變化”“物質(zhì)本身變了,產(chǎn)生了新物質(zhì),這種變化叫化學(xué)變化”等認(rèn)識(shí)。
(三)厘清概念內(nèi)外的關(guān)系,建構(gòu)有層次的概念體系。概念是用來反映事物本質(zhì)屬性的。因此,建立的概念必須具有穩(wěn)定性和可辨性。穩(wěn)定性主要明確“它是誰”,它的內(nèi)涵是什么,外延有哪些;可辨性是指它跟其他概念有什么區(qū)別,有什么聯(lián)系。要想在教學(xué)中厘清概念內(nèi)外的關(guān)系,需要建構(gòu)有層次的概念體系。
第一個(gè)層次表現(xiàn)在概念的內(nèi)涵描述上有層次。比如,在《水的毛細(xì)現(xiàn)象》中,可以設(shè)計(jì)這樣的一個(gè)層次序列:第一步解決水能借助物體向上升的問題,第二步解決水能借助孔隙向上升的問題,第三步讓學(xué)生明白水上升的高度跟孔隙的大小有關(guān)系,第四步讓學(xué)生用給定的材料制造一個(gè)能讓水上升到不同高度的裝置。四個(gè)步驟層層推進(jìn):水能上升;水能借助孔隙上升;水能借助大小不同的孔隙上升,孔隙小水位上升得高,孔隙大水位上升得低。爾后再設(shè)計(jì)一個(gè)綜合活動(dòng),讓學(xué)生用逆向思維對(duì)概念進(jìn)行再加工:水要上升必須要有孔隙,水位要有高低,孔隙必須要有大小。這樣,水位的毛細(xì)現(xiàn)象的概念就被學(xué)生所認(rèn)識(shí)、理解并運(yùn)用。
第二個(gè)層次表現(xiàn)在概念在知識(shí)體系中所處的位置。新概念的產(chǎn)生是由原認(rèn)識(shí)中的概念和新的信息結(jié)合而成,因此,在概念教學(xué)中我們應(yīng)當(dāng)幫助學(xué)生弄清新概念在概念體系中所處的位置,以及與它相鄰概念間的區(qū)別。比如,蘇教版教材四年級(jí)下冊(cè)《無處不在的力》這一單元就對(duì)概念的體系進(jìn)行了有序的組織。如果我們能利用概念體系建構(gòu)概念,就對(duì)學(xué)生的認(rèn)識(shí)有很大的幫助。第一課《力在哪里》首先建立了本單元的上位概念:力。學(xué)生發(fā)現(xiàn)了力存在于對(duì)物體運(yùn)動(dòng)和形狀的影響;有施力者、受力者;力有方向、大小、作用點(diǎn)三個(gè)要素。第二課《物體的形狀改變以后》要建立的是一個(gè)彈力的概念,這是力的下位概念,教學(xué)中就可以從力這一上位概念入手。彈力首先是一種力,有力的基本特征,就能在對(duì)運(yùn)動(dòng)和形狀的影響中表現(xiàn)出來,就有施力者、受力者,就有方向、大小、作用點(diǎn)。爾后再找出“恢復(fù)原來形狀”這一彈力特有的屬性,這樣對(duì)于彈力的概念就建立得比較清楚了。