数学化思想及其在高中圆锥曲线中的应用研究

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“圆锥曲线的方程”是高中数学的重要内容之一,它有着丰富的现实背景和广泛的实际应用。学生在学习“圆锥曲线的方程”时多半为表面性理解,很难做到对其本质的深刻理解。因此,探索“圆锥曲线的方程”行之有效的教学策略,优化其教学设计,深化学生对“圆锥曲线的方程”的理解是十分必要的。数学化思想是荷兰数学教育家Freudenthal提出的,他认为数学地组织现实世界的过程,即数学化。学生在学习过程中必须经历情境层次、指涉层次、普遍层次和形式层次这四个层次的活动才能完成对数学知识本质的理解。学生通过经历数学化的过程不仅可以了解到数学知识的产生背景,而且能深刻理解数学知识的本质。因此,将数学化思想应用于“圆锥曲线的方程”教学设计中是具有一定实践意义的。如何运用数学化思想指导“圆锥曲线的方程”的教学?为了形成科学性的认识,首先,对数学化思想、“圆锥曲线的方程”教学相关的文献进行分析;接着,从学生和教师两个角度调查“圆锥曲线的方程”在数学课堂中的教学现状,并对调查的结果进行了归因分析,从而为后面的教学策略制定和教学案例的设计提供了理论基础。调查发现,学生对“圆锥曲线的方程”的认识水平基本上可以达到情境层次、指涉层次,但是普遍层次、形式层次的学习效果并不理想;学生的前一层次的学习成效将直接影响到下一层次的学习成效。从学生的答卷中可以看出,学生对圆锥曲线的定义、标准方程等基本知识的理解还不够透彻。访谈发现,一线的数学老师们在分析“圆锥曲线的方程”的着眼点虽然有所差异,但是他们普遍认同要夯实学生的“圆锥曲线的方程”的基础知识,通过“圆锥曲线的方程”的学习可以培养学生的数学核心素养,“圆锥曲线的方程”具有重要的教育价值;在一线工作的数学老师对数学化思想的了解并不多,在现实教学中很少应用数学化思想指导教学,这也从侧面体现出一线的数学老师们在重视教学知识的同时,也应重视教育学、心理学等知识。最后,结合两个以数学化思想为指导的高中数学教学个案,提出“圆锥曲线的方程”的教学策略:情境层次的教学要设计恰当的情境活动,使学生从活动中能够提取和分析数学对象,有效地完成情境层次的数学化从而达到更高的层次;指涉层次教学,需要以问题驱动的方法来促进学生的思考;普遍层次的教学需要引导学生用数学语言描述数学对象,使学生更好地把握数学对象的性质;形式层次需引入例题训练并注重引导学生构建数学认知结构。根据上述的教学策略,对“圆锥曲线的方程”这部分内容进行了教学设计,供一线数学教师参考。
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