基于文化视角的高中数学复习课设计初探

发表时间:2020/12/8   来源:《基础教育课程》2020年8月   作者:苏文玉 邓冬华
[导读] 文化是长期的历史积淀,根植于人类的心灵。数学作为人类思维的创造和人类智慧的精华,位于人类文化的核心。

四川省成都市石室中学  四川师范大学青台山附属中学  苏文玉  邓冬华

        1.引言
        文化是长期的历史积淀,根植于人类的心灵。数学作为人类思维的创造和人类智慧的精华位于人类文化的核心。数学教育有两重功能:一是技术教育功能,二是文化教育功能,后者是指数学教育对培育人的文化素质方面的作用。16世纪英国的一些数学教师和中学校长,已经发现有些性格粗暴、喜欢打架争斗的青少年,学过一些数学课程后,性格变得温顺了,粗心大意的坏脾气也改好了。彼时,甚至有学者提出“数学能修饰人们的心灵(或灵魂)”的观点。
        徐利治先生指出,数学文化主要培养学生拥有数学头脑。数学头脑是数学文化教养的一个重要组成部分,而数学文化教养至少有两层涵义:一是求真精神,即追求真理、坚持真理和去伪存真的精神;二是真、善、美的价值观念(寻求种种事物关系中的和谐性、简单性与普适性(或致用性)的观点与信念这种能引发创造动力的观点与信念)。从文化的角度和高度,引导学生亲近数学、理解数学、赏玩数学,领略数学文化的魅力,认识数学的文化价值,具有重要的现实意义。
        复习课是高中数学教学的重要课型之一,它的主要功能有两个:一是把学过的知识条理化、网络化;二是将所习得的思想方法内化为分析问题、解决问题的方法。因此,如何在有限的高中复习课时间,让学生拥有“数学头脑”,即如何处理知识的“源”与“流”,帮助学生串联基础知识、掌握基本技能、渗透数学基本思想,就成了亟待解决的问题.鉴于此,本文从三个视角浅议高中复习课中如何渗透数学文化.
        2.从数学史的视角渗透数学文化
        Jankvis认为,数学史是数学教学的指南,不仅可以帮助学生梳理知识发展脉络,加深学生的数学理解,且可以帮助学生对比古今思想方法,拓宽学生 的数学思维.讲述知识的产生,数学课堂中散落(尤其是不同领域)的知识、问题串联起来,让学生系统地理解、掌握和应用,进一步体会其背后蕴含的数学思想,让数学复习课富有德育价值,焕发勃勃生机。
        比如,基本不等式复习中的文化融入:


        《几何原本》第6卷命题13给出了求作两条已知线段的比例中项的方法:如图,设是两条已知线段,它们在同一条直线上,在上作半圆,在点处作的垂线,交半圆周,则就是和的几何中项.
        根据上述命题,我们可以设计以下均值不等式问题串帮助学生复习:
        

        从几何的角度看,若是矩形的长和宽的长,则例题反映了:对于面积一定的矩形,那么当且仅当矩形为正方形时,矩形的周长最大;对矩形一定的矩形,那么当且仅当矩形为正方形时,矩形的面积最大。它是公元前2世纪,数学家芝诺多鲁斯(Zenodorus)在《论等周图形》中,研究过一个命题:在边数相同、周长相等的所有多边形中,等边且等角的多边形(即正多边形)的面积最大。等周定理可以推广为:周长一定的平面图形中,圆的面积最大。
        利用几何原本中的数学史料,建立了两个正数的四种平均数之间的不等式链,构成了一个完整的问题串,达到了复习基础知识,同时浸润数学文化的目的。同时,配合教材例题,介绍等周问题及其推广,在此基础上进一步给学生介绍公元3世纪末,古希腊数学家帕普斯(Pappus)在欧几里得的基础上给出了更多中项的几何作图法,让学有余力的同学课余时间查阅资料,了解数学的美。
        3. 从单元整体教学的视角渗透数学文化
        一般而言 ,复习课首先是通过系统梳理知识,加强相关知识联系的 富性和顺畅性,进而加强知识理解的准确性和深刻性,提高知识的组织质量,形成良好的数学认知结构,并通过问题解决等方式,提高综合运用知识解决问题的能力。采用单元整体计的教学,不仅有利于上述教学目的的达成,而且可以围绕核心内容,循序渐进、螺旋上升地展开复习,从而有效地化解复习课因知识量大、课时紧、要求高所带来的教学困扰,提高复习课的质量和效益.
        以圆锥曲线部分为例,可以先就知识板块进行单元分析,并在此基础上构建不同类型的复习课型。在圆锥曲线这一单元中,基于《课标》的要求可以对其知识分为如下三类:
        (1)圆锥曲线的定义 、标准方程、及简单性质,属于陈述性知识。通过复习,在加深理解这些知识的同时,进行单元整理,使之系统化、结构化。
        (2)求曲线的方程,用坐标法研究曲线的性质(如直线与圆锥曲线的位置关系等),属于程序性知识.通过复习,在整理并强化解决一类问题的基本思路及操作步骤的过程中,熟练解题 方法,并使解题技能逐步达到条件化、自动化。
       (3)解决圆锥曲线中的综合性问题,如定点、定值、最值和取值范围等,涉及代数、几何 、三角等 多方面知识的综合与联系,具有策略性知识的显著特点。通过复习,进一步掌握数形结合思想,提高综合运用知识解决问题的能力,发展学生的数学思维能力。
       上述三类知识是相互融合的,第(1)类知识刻画了曲线最本质的属性,是本单元的基础;第 (2)类知识体现了坐标法的具体应用,是本单元的重点;第(3)类知识体现了解析几何综 合与联系的学科特点,是本单元的最终学习目标。
        基于上述单元分析,为解决三类上述三类问题,可以设计如下三种单元复习的课型:
        (1)以知识梳理为核心的复习课。把以知识梳理为目的复习课称为知梳理课,它是为了“帮助学生回归教材,理清教材脉络体系,从而使得各个知识点之间能够有效地整合,发展学生回归教材抽象概括能力,培养学生运用数学语言进行交流与表达的能力,提高学生分析问题、解决问题的能力”而开设的系统整理知识的课型。经过一个单元的学习,在学生的大脑中储存了足够多的知识,就象一颗颗散乱的珍珠需要一线串联一 样,需要通过“知识梳理课”将它们系统化。这是学习“从厚到薄”的必经过程,也是知识梳理课的核心任务。
        (2)以技能强化为核心的复习课。把以技能强化为核心目的的复习课称为智力技能训练课,它是为了帮助学生形成相 关的基本技能而开设的课。智力技能训练课的价值与功用在于通过对基础知识相关的运算、识图作图和推理论证等训练,形成相应的智力技能,这也是智力技能训练课的核心任务。
        (3)能力形成为核心的复习课。把以能力形成为核心目的的复习课称为学科综合训练课,它是为了“帮助学生从学科整体的高度理解数学知识,使学生对学科的内在联系,包括代数、立体几何、平面解析几何各部分知识间的纵向联系有比较清晰的认识”而开设的课型.学科综合训练课的价值与功用主要在于注意同类问题比较,发现问题的内在规律;同时选择有代表性问题为专题,提高综合分析能力,这也是学科综合训练课的核心任务。
        4. 从重视数学本质认识的视角渗透数学文化
       华罗庚先生认为创造性成果来源于具有创造发现思维能力的人。他特别强调在学校数学教学中要重视对学生发现探索能力的培养。培养学生的发现探索能力,复习课是大有有所作为的,在进行教学设计时,把数学教学定位于学生的发展,特别是学生数学思维及探索能力的发展 ,引导学生多角度思考问题,以此来激活学生的思维 ,培养学生的创造性思维能力.
        

        对上体分析时启发学生从多个角度来认识此问题,可以从直线与圆的位置关系、三角函数、向量、不等式放缩、柯西不等式、消元等多角度思考,从而形成不同的解答。这样,一道题思考下来,学生的创造性思维能力得到了极大的锻炼,这样的复习课也正是新课程所倡导的。
        众所周知数学的三个层面:作为理论思维的数学,作为应用技术的数学,作为文化修养的数学。纵观目前的高三复习课,数学复习流于形式,“题型+套路+训练”的模式是大多数教师信奉的复习方式.不可否认,这种做法应对常规题有一定的作用,但失去了数学的思维训练价值,更是扼杀了学生的创新意识。著名数学家柯朗(R.courant)指出:“数学的教学逐渐流于无意义的单纯演算习题的训练.固然,这可以发展形式演算能力,但却无助于对数学的真正理解,无助于提高独立思考能力”。这应当引起中学数学教师的警醒和思考。我们认为,在帮助学生获得必要的数学知识和数学技能的同时,培养学生追求真理的勇气、求实的精神和严密的逻辑思维能力和创新力;培养学生活用数学知识的能力,使他们将来能够在自己的专业和生活中使用数学的思想和方法;培养学生的想象力,审美力和创造力,并使他们拥有丰富的个性;在学生获得升学所必须的数学知识和技能的前提下,可以让我们的课堂多一点人文气息,改变学生对数学就是“不断地做题”的单一认识,体会到数学也具有诗情画意的一面。
【参考文献】
[1]杜朝阳.高中数学复习课的教学设计[D].武汉:华中师范大学,2018.
[2]姜世学.HPM视角下高三数学复习课教学研究[D]. 上海:华东师范大学,2018.
[3]唐逸泉.思维导图在高三数学复习中的应用设计与实践[D].上海:华东师范大学,2018.
[4]王剑、汪晓勤.从基本不等式到“勾股容方”[J].中学数学月刊,2020(5).
[5]李柏青.复习课单元整体教学设计的实践与思考[J].数学通报,2013(52).
本文系华东师范大学“国培计划”中小学名师领航首期基地班立项课题《高中数学文化融入课堂的实践研究》(课题批准号:2018GP01—M11)阶段性成果之一。

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