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1、高一數(shù)學教學中提升學生抽象思維能力的教學策略
趙 菁 (3470)
內容提要:隨著知識的深化和理論知識的增加,高中數(shù)學的抽象特征明
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
教學過程中提升學生數(shù)學思維能力的幾條途徑。借助已有知識,通過恰
當?shù)恼Z言轉化,尤其是數(shù)形轉化的思維訓練,加深符號語言的理解,逐
漸形成熟練的數(shù)學符號表達習慣;重視概念形成過程的教學,注重學生
的參與和自主探求,提升自覺運用抽象語言進行代數(shù)形式化的能力。在
此基礎上,揭示相關概念之間的內在了解,在新的視角內,幫助學生搭
建更系統(tǒng)
2、的知識網(wǎng)絡,從而進一步加深概念本質的理解。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,進一步
提升數(shù)學思維能力。
主 題 詞:抽象思維能力 教學策略
一、高中數(shù)學教學在抽象思維要求上明顯提高
數(shù)學是研究現(xiàn)實中數(shù)量關系和空間形式的科學,具有內容的抽象性、應用的廣泛性、推理的嚴謹性和結論的明確性等特點,其中內容的抽象性是最本質的特征。從教材來看,隨著知識的深化和理論知識的增加,進入高中以后,數(shù)學的抽象特征明顯加大,體現(xiàn)在大量的數(shù)學抽象概念以及符號語言的廣泛使用;就學生而言,對概念的理解和應用的考察要求明顯提高。
在初中教學中,往往通過歸納的方法獲得
3、事物的共同屬性,而高中數(shù)學中,則不僅要得到性質,更要嚴謹?shù)貜睦碚撋蠈Y論加以證明。如,函數(shù)的單調性變化,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,是函數(shù)的自變量與因變量的變化關系。初中代數(shù)學習較多的是模仿訓練,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,訓練學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練和心理準備,缺乏符號化、數(shù)學化的能力,在解決一些模型化、形式化的問題時,如應用題、定理證明、代數(shù)推理等能力題時,較難找到有效的解題策略,大多數(shù)學生會
4、覺得數(shù)學學習非常抽象,出現(xiàn)困難。
那么,如何通過課堂教學,幫助學生盡快適應高中數(shù)學學習要求,提高學生的數(shù)學抽象能力,進而進一步提高數(shù)學思維能力,為高二高三階段的學習與提高打好基礎,是擺在高一教師面前的重點任務。
二、提升高中學生數(shù)學抽象思維能力的教學策略
(一)借助已有知識,通過語言轉化,加深符號語言的理解
數(shù)學信息表達通常有三種形式: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,但表達的數(shù)學對象的本質屬性都是一樣的,可以相互轉換。因此,新概念的學習可以借助已有的數(shù)學背景和直觀的圖形語言,通過三種語言的相互轉化,加深對符號語言的理解。
集合是學生進入高中學習后
5、接觸的第一個抽象的數(shù)學符號,也是高一數(shù)學的第一個難點和重點知識。教學中,要善于借用已有的知識背景,通過不同層次
趙 菁:四中數(shù)學教師。郵編:100034。
的教學設計,幫助學生理解和掌握集合語言表達的內涵,克服抽象符號學習與使用中的困難,提升對抽象的集合符號的理解能力,從而建立學好高中數(shù)學的信心。
例如集合、、和等,都是用集合符號表達的具體事物,對初學者是非常抽象的內容。學生們說:“其中的每個字母、每個符號我都認識,但組合在一起,就不知道是什么了?!逼鋵嵰簿褪求w現(xiàn)了對抽象符號的認識存在困難。為解決這一困難,我們可以運用對抽象符號賦值使之具體化的辦法,將抽象符號的具體體現(xiàn)表達出來,通過
6、具體事物來認識其共性。而以上數(shù)學符號的具體體現(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識集合中的元素,有助于建立起這種數(shù)形結合、相互解釋、相互映證的數(shù)學思維習慣和能力。
(二)重視概念形成過程的教學,加深概念的本質理解,提升運用抽象語言進行代數(shù)形式化的能力
數(shù)學中的概念都是實物的共性的數(shù)學描述。從具體的事例中抽取實物的共性,其本身就是數(shù)學抽象過程。在高一數(shù)學教學中,要重視由具體形象抽象到數(shù)學表述的概念教學,切不可錯過這一提升學生歸納、抽象的機會。要創(chuàng)設情境,讓學生主動參與事物共性的發(fā)現(xiàn)與抽象過程,形成概念,再將其本質屬性逐步用符號語言準確的
7、表述,這就是數(shù)學的形式化過程。
下面以“函數(shù)單調性”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,x增大,y增大。
[問題2]已學過的函數(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
質疑:特殊值如何保證一般性?
方法2:證,
質疑:,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,學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,并將形象的思考逐步抽象為準確的數(shù)學表達。由于學生參與了事物共性的
8、抽取和具體圖像性質的準確代數(shù)化過程,對這一概念的本質特征的理解以及代數(shù)抽象表述都能較好的接受,同時也提升了學生的數(shù)學能力。
(三)揭示內在了解,構建知識網(wǎng)絡,加深概念理解
數(shù)學學科的系統(tǒng)性和嚴密性決定了數(shù)學知識之間的深刻的內在了解,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系。又如函數(shù)、方程、不等式三個重要的數(shù)學概念,學生從初中開始接觸,到高一才可能形成一個整體的認識,理解它們內在的緊密了解,那就是方程和不等式都是函數(shù)在特殊數(shù)學條件下的變化形式,
9、是典型的事物一般性特征和特殊性特征的關系。
在教學過程中,一方面要關注各個數(shù)學概念的特殊特征,另一方面更要重視知識體系的建立,強調概念之間的共性與了解,使學生既能準確理解概念,加深理解,同時又能構建完善的知識網(wǎng)絡,在更全面的知識體系內靈活運用概念,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)學研究的對象是來源于客觀的現(xiàn)實原形,經過理性思維之后、完全可以脫離具體內容的、具有廣泛的應用性的抽象結果。如:立體幾何公理三,從三腳支架、門軸等生活經驗作為知識的立腳點,但它反映的內涵卻有更深刻的意義,成為在進行邏輯推理中直接應用的理性成果。
10、
概念教學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。應通過不同層次的設計來幫助學生體會抽象到具體的概念運用過程。
如奇偶性教學中,一方面我們可由具體函數(shù)的形象特征上升為抽象表達,但還必須通過具體應用來達到對定義的準確全面理解,挖掘定義的實質內涵和產生的外部影響(即其他相關性質),如:定義中隱含的定義域關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)的整體性質而非局部性質、定義中隱含的圖象的對稱特點等。定義的應用就更為廣泛:如求具有奇偶性的函數(shù)在對稱區(qū)域的解析式、證明復合函數(shù)的奇偶性、研究和證明奇偶函數(shù)的
11、單調性、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識,并達到熟練應用。
例如:已知是定義域為R的奇函數(shù),當時,,求的表達式。
這是一個很常規(guī)的問題。在教學中,不應僅僅看重獲得結果,更應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:有的學生在求的對應解析式時,有下述解法而且很困惑找不到問題所在:
設,則,,所以當 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,不能僅僅否認學生的做法,將常規(guī)最簡解法強硬加給學生,更要抓住機會,找出癥結,解決學生的疑難,并在比較中鑒別,認清常規(guī)方法的優(yōu)越性,并加深相關聯(lián)知識的
12、認識,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)學的抽象性程度將不斷提高。在抽象思維能力的的提升和訓練上,既要抓住高一機會,又要防止急躁,適度推進。教學中應把握特點,正確引導,講究策略與方法,并注意調適學生心理,找到數(shù)學抽象與學生學力的切合點,從而使數(shù)學抽象為我所用,促成學生思維水平的不斷提高,為高二的學習與提高和高三階段的綜合復習打好基礎。
參考書目:
曹才翰 蔡金法著:數(shù)學教育學概論
數(shù)學家教育學基本理論與實踐 羅小偉 著
【責編:劉建新】
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