【摘要】数学教育承载着落实立德树人根本任务的功能,“符号意识”是数学核心素养中的基本素养之一。笔者发现高中193个数学概念中基本上都有相应的数学符号,每个数学符号都有其特定的含义,在高三时许多学生解题技巧熟练,但无法辨析或运用有关符号,不清楚符号的多样性和多义性。本文拟从“符号基因”“符号思维”“符号素养”等进行“符号意识”一体化实践探讨,以供大家参考。
【关键词】核心素养;数学符号意识;一体化培养;数学美
数学核心素养是《普通高中数学课程标准(2017年版)》的一个突出重点,“符号意识”是数学核心素养中的基本素养之一。笔者发现高中193个数学概念中基本上都有相应的数学符号,每个数学符号都有其特定的含义,在高三时许多学生解题技巧熟练,但无法辨析或运用高一、高二学过的有关符号,不清楚符号的多样性和多义性,更无法形成一体化应用思维,这是很值得探讨的。
一、由“Logo”引发的“符号意识”
数学教育承载着落实立德树人根本任务的功能,符号与生活密切相关,如看到“KFC”想到肯德基、看到“M”联想到麦当劳一样。笔者在思考“碁道育人”教育理念的“Logo”时,由最初的雏形,在使用实践中不断完善,前后历经两年时间,才形成最后的标志符号(如右图),该“Logo”得到了片区教育同仁充分认可,并经常在重要会议、成果分享等方面普遍使用,成为了片区教育的一个符号新名片。
该“Logo”整体像个“碁”字,内涵十个意思,寓意“十全十美”:
一是源于“碁道育人”教育理念的核心内涵“慎思善行,碁美人生”。石碁,地名,源自神话传说,“碁”同“棋”,借指弈碁之道。美,作动词,使……美丽(漂亮)起来。
二是体现“石最刚强垫基敢负千钧重,碁好灵活布局还争一着先”石碁人敢为人先的奋斗精神。
三是整体圆形:象征“圆融”,为学、处事、为人方可融通。
四是含有数学求和符号“”:寓“集百家之所长,融百家之所思”。
五是含有“人”和“大”字:寓奋斗之人向前大跨步奔跑。
六是含有符号“Q”:代表IQ、EQ、AQ、PQ、FQ……;
七是绿色枝条:象征孩子们在老师关爱下茁壮成长,也寓桃李满园;
八是含字母“E、S、H、D”:体现“学生喜欢、家长满意、教师幸福、学校发展”四个评价维度。
九是三颗星:象征“世界观、人生观和价值观”,厚植爱国主义教育。
十是金黄色:整体像初升太阳,寓意中国少年朝气蓬勃。
数学常常解决“生活实践问题”,是一门符号性科学,让·迪多内认为“引进好的符号”是促进数学发展的重要力量,罗素指出“数学的本质是概念和符号”。教学中对符号给予深入的挖掘,让学生产生强烈的“符号意识”,这既是数学教师的使命和责任,也是培养学生“数学核心素养”的重要组成部分。
二、深入挖掘教材的“符号基因”
莱布尼茨所说:“符号的巧妙和符号的艺术,是人们绝妙的助手,因为它们使思考工作得到节约。”数学符号的作用远比想象中的大,教师要善于发掘教材中的“符号基因”,能用符号表示出抽象出来的数量关系、变化规律。
1、阿拉伯数字的出现
“0,1,2,3,……,9”这十个阿拉伯数字符号最早是由印度人发明的,经由阿拉伯传到了欧洲,这些符号用于表示具体实物的数量。1202年雷俄那多在《计算之书》 中说:“印度九个数字是:‘9,8,7,……,1’,用这九个数字及阿拉伯人称作sifr(表示“零”)的记号‘0’”,任何数都可以表示出来。
2、数学符号的引入
数学符号的出现,给人类的思维插上了坚实的翅膀,使许多极其巧智的索解问题变成了简洁易懂,具有不可代替的突出作用:一是能代替繁琐的表述语言,如∥、∠、⊥等;二是能表述数量关系,如>、=、<等;三是能表达运算方法,如 C表示组合、A表示排列等。
符号在不同背景下的含义也不一样,如“!”当标点时表示惊叹,在数学中表示阶乘;如“[]”当标点时表示中括号,在数学中表示取整;如“()”当标点时表示小括号,在数学中如(1,2)可表示一个点的坐标,也可表示一个由1至2的开区间;又如“||”,在初中表示取绝对值,在高中可表示复数的模,也可表示向量的模等。教师要善于运用一体化思维的培养思路,让学生喜欢符号、理解符号、运用符号。
三、引导培养学生的“符号思维”
要遵循学生的认知规律,找准学生“符号意识”的生长点、生发点和生成点,经历知识“符号化”的过程,锤炼数学符号理解力,培育学生的“符号思维”。
比如,贯穿整个高中的函数,其涉及函数单调性的概念,它与区间、集合、最值、极值等概念有密切关系,再综合一些,函数与不等式、导数也紧密相连。但现实教学存在这样一个普遍现象:学生对对应符号也应用自如,但在练习或测试时往往是似曾相识,出现许多意想不到的错误。究其原因,常常是对概念及符号未学习透彻,分不清目标符号与相关符号的各种逻辑关系。
四、精心培育学生的“符号素养”
《2019年全国高考试题评析》的一个核心内容是“以学科素养为考查中心”,考核应对“学习探索问题”的综合能力。
如在求解“”时,不少学生直接认为答案为,显然,这是受初中二次函数的影响,一看到交集符号以为就是求两个抛物线的交点的纵坐标,从而出现了联立两个方程求出的错误解法,这就是没有理解透彻集合符号意义的典型现象,和
其实是表示轴上的某个区间,本质上是求两个函数值域的交集。
此时,若课堂分析讲解这里就结束明显是不足的,对学生的“符号素养”培育是远远不够的,比如可做以下变化:
让学生深入理解概念、区分的正确使用。
培养学生认真审题的正确意识。
真正分清楚空集的不同意思。
新高考考什么?那就是考数学素养!
如:2010年全国高考(广东卷)理科数学第21题(14分):设A(),B()是平面直角坐标系xOy上的两点,先定义由点A到点B的一种折线距离为对于平面xoy上给定的不同两点A(),B(),
(1)若点C(x,y)是平面xoy上的点,试证明:;
(2)在平面xoy上是否存在点C(x,y),同时满足
,;
若存在,求出所有符合条件的点;若不存在,请予以证明。
这个压轴题是真正检测数学素养的问题,已被《普通高中数学课程标准(2017年版)》作为案例23。
“符号素养”不是简单地传授,而是在“了解”“理解”“领悟”和“运用”中形成的,要学会寻找现实和符号之间的联系,使“符号种子”在学生的数学世界里生根、发芽、开花,经历“符号是符号”“符号不是符号”“符号是符号”领悟过程,感受符号价值,最终超越数学符号本身的意义,理解数学符号所传达的数学精神。
参考文献
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[5]何小亚.2016年数学高考全国I卷的认知分析和备考及命题建议[J].中学数学研究(上半月),2016(10).
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【基金项目】本文系广东省教育科学“十三五”规划2019年度重点立项课题“‘碁道育人’理念推进区域教育优质均衡发展的实践研究”(项目编号:2019ZQJK001)阶段性研究成果。