初中数学“综合与实践”的价值认知与教学思考

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  【摘 要】综合性与实践性,本就是学科教学的应有之义。“综合与实践”因背景的现实性,知识的综合性,过程的探究性、研究性、主体性、實践性等特点而具有独特的价值。“综合与实践”的教学,应以学生素养发展为目标,采用灵活多样的方式,发挥学生的主体性,充分让学生经历“做”的过程。
  【关键词】初中数学;综合与实践;数学教学
  【中图分类号】G633.6 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009(2019)11-0022-04
  【作者简介】章飞,江苏第二师范学院(南京,210013)课程与教学研究所教授。
  “综合与实践”作为一个学习领域,随着新课程的实施进入初中数学已近20年,但尚有一部分教师对其视而不见。为此,很有必要再次重申“综合与实践”的独特教学价值。
  一、“综合与实践”本就是学科教学的应有之义
  学科具有综合性,任何学科知识本身就是一个综合体,只是由于学习的需要进行了适度的分解,教学需要在整体与局部之间适度平衡。在一门学科知识形成的早期,可能多是一些零散的独立的点的突破,尚没有系统性和综合性可言;但随着成果的积累,自然需要关注这些知识之间的相互关系,这就产生了系统化的需要,从而基于一定的逻辑构建学科体系,数学史上欧几里得的《几何原本》就是其中一个典范。作为课程内容的初中数学学科知识,毫无疑问已是一个相对成熟的体系,具有综合性和整体性。课程标准也罢,教科书也好,设计者都已经对学科内容进行了整体设计。但俗话说,“烧饼需要一口一口地啃”,学习也是这样,它是学习者自身知识的一个生长过程。因此,基于教学的需要,教科书设计者只能将其作为整体的学科知识进行分解,依据学科知识发展的历史和当前学生的认知状况,选择某种顺序将作为整体的学科知识分解成若干有序的部分,从而便于学生学习。
  实践性也是数学学科的一个重要属性,特别对于初中数学而言。从历史本源看,数学来源于现实,是现实问题高度抽象的产物,最终也将指导着现实问题的解决。一定意义上,现实是数学学科发展的原动力,特别是在每次学科发展的飞跃期。例如,正是现实的需要促进了微积分的产生,进而推动了工业革命。当然,数学学科也有自身的发展动力,从现实进入数学之后,数学学科往往会暂时脱离现实背景,自主生长,从而产生超前于现实需要的成果,但每到发展的瓶颈期,常常又是回到现实,从现实需要中汲取养分,再次起航。因此,从这个意义上说,实践性也是数学学科的一个重要属性。初中数学有关知识,作为初等数学的内容,是数学学科发展早期的成果,更是实际需要的产物,具有很好的实践性。此外,义务教育要求面向全体学生,更要求这样的学习内容具有很好的现实性和实践性。
  二、“综合与实践”在学科教学中具有独特价值
  我们不妨先看几个具体的课题:
  课题1“制成一个尽可能大的无盖长方体”:用正方形的纸制作无盖长方体型的盒子,使得它的容积尽可能大。
  课题2“镶嵌”:在明晰了镶嵌的概念后,要求学生思考有哪些相关研究问题,以小组为单位进行研究。
  课题3“猜想、证明与拓广”:在解决了初始问题“给定一个正方形,是否存在另一个正方形,它的周长和面积分别是已知正方形周长和面积的2倍?”后,拓展思考进而解决“是否存在另一个矩形,它的周长和面积分别是已知矩形周长和面积的2倍甚至一半”等问题。
  从这些课题的研究中不难感受“综合与实践”在数学教学中的独特价值。[1]
  第一,“综合与实践”的背景多是现实的,有助于形成学生良好的数学观和数学运用意识。
  生活中常常需要利用适当的材料制作各种包装盒或者容器,当然,这时可能就会考虑很多问题,如美观、节约资源、节约费用、利益最大化等;生活中,地砖、衣服、墙纸等内嵌图案丰富,自然就需要研究镶嵌图案的类型和制作。这样的课题是现实的、自然的。自然、现实的课题,关注了数学与现实的联系,学生解决问题的过程中需要不断地将现实问题转化为数学问题,因而,相对于日常教学而言,更易于使学生感受到数学的广泛运用,形成良好的数学观,有利于提高学生的知识运用能力和运用意识。
  第二,“综合与实践”的背景往往是综合性的,注重相关知识点的联结,有助于提高学生综合运用能力。
  现实问题,相对而言,往往是综合的、本原的。例如,制作一个尽可能大的无盖长方体,顾名思义,就是一个几何问题,在通过折叠制作无盖长方体盒子的过程中,自然需要运用到“图形与几何”的知识,可以发展学生的空间观念和几何直观;而为了确定长方体盒子的容积,自然需要借助字母表示长方体的各个量,这个过程中,需要综合运用“数与代数”和“图形与几何”的知识;容积是一个三次函数,因此,本题是一个三次函数的极值问题,初中生尚不具备解决这类问题的严格数学方法,因此,学生只能罗列一些具体情况进行比较,最终大致确定最值,这一过程,又会运用到一定的统计知识。因此,这个问题的解决,势必要求学生综合运用“数与代数”“图形与几何”“概率与统计”等知识,既加强了知识联系,又培养了学生综合应用能力。设计镶嵌图案时,需要借助一些变化的知识(平移、旋转、反射等)对已有的镶嵌图案进行“修正”,因此,也是对学生综合运用知识解决问题能力的考验。
  第三,“综合与实践”的解决往往是探索性的、研究性的,有助于培养学生的学习能力和研究能力。
  综合性的问题,其求解过程一般没有一定的程式可循,因而需要学生的主动探索。面对课题“制作一个尽可能大的无盖长方体型盒子”,结合生活经验,经过讨论,学生一般会将问题分解为几个有序的部分:制作方式有哪些?容积如何表示?什么情况下容积最大等。复杂问题的逐步分解,是一般科学研究的常规套路,因此,本问题的解决过程,实际上就是一个简单的数学研究过程,通过该问题的解决,学生可获得一定的研究经验。
  而课题“猜想、证明与拓广”,从一个已知问题出发,引导学生逐步通过变式提出新的问题,解决新的问题,探索问题的不同解决方法和解释。这里实际上渗透了提出新问题的一些方式、方法,而在解决问题的过程中,又可以引导学生学习具体化、特殊化、化归等解决问题的最常用方式。解决问题之后的拓广,更是数学研究的一种习惯。总体而言,这一案例呈现了一个基于数学问题的研究过程,有助于提高学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力,提供学生数学研究的经验。总之,一定程度上,“综合与实践”本身就是一个微型的科研过程,有助于提升学生的研究能力。   第四,“综合与实践”给学生提供了实践的机会,有助于让学生感受理论与实际的联系与区别,提高学生的实践能力。
  在课题“制作尽可能大的無盖长方体”和“镶嵌”中,学生需要进行实际的操作实践活动;而遮阳篷设计、吸烟的危害、测量电视塔的高度等“综合与实践”,更需要学生走上街头,进行调查、测量活动。在这样的活动,学生既可以将课堂上学习的理论知识运用于实践活动,感受到数学的广泛运用,同时也会感受到仅仅具有理论知识是不足的,不能仅仅停留于纸上谈兵,需要到实践中不断提高自己的技能,才能形成自己的实践能力,有效地解决现实问题。如测量活动中,数学方法本身并不复杂,但如何测量各个量、测量活动中如何减少误差,调查活动中如何与人交流,如何设计便于调查对象填制的表格,这些就绝对不是课内知识所能解决的,这样的知识、技能只能在实践活动中发展。从这个意义上看,“综合与实践”过程,才是真正的知识运用过程,“综合与实践”活动有助于发展学生的实践能力。
  第五,“综合与实践”,凸显了学生学习的主体性,提供了合作学习的舞台,是优化学生学习方式的有益尝试。
  正如前面的分析所指出,“综合与实践”需要学生主动探索,因而,这样的学习是自主的。特别是在一些“综合与实践”中,仅仅给出了一个原始的问题,并没有规定解决问题的具体手段,甚至有时仅仅提供了一个问题背景和可能的方向,具体问题的提出和解决都由学生自己选择。例如,北师大版教科书中“吸烟的危害”这个案例,仅仅罗列了一些话题,引导学生思考还有哪些问题,提醒学生组成小组选择某个感兴趣的主题开展调查,并撰写实验报告,在全班交流。在这一案例中,具体研究什么,采用什么方法,研究过程具体如何,都由学生自主确定,因此,学生的主体性得到了很好的发挥。同时,很多“综合与实践”具有一定的难度,多数学生凭借个体的力量难以解决,往往需要学生群策群力、合作解决;还有的“综合与实践”(如上面的吸烟的危害),需要展开较大范围的调查,因而只能采用合作学习的方式。总之,“综合与实践”为学生提供了大量自主探究、合作学习的机会,可以促进学生学习方式的转变。
  此外,“综合与实践”活动需要学生合作完成,不同的学生都能从中获得一定的收获。特别是很多所谓的“潜能生”“学困生”,在“综合与实践”活动中,他们其他方面的能力、特长可能得以显现,找到用武之地。因此,“综合与实践”活动可以增强这部分学生的信心,帮助这部分学生体验到成功的快乐,也会影响着其他同学对这部分学生的看法,形成融洽的班级氛围。
  三、“综合与实践”的教学应关注过程、注重发展学生的学科核心素养
  《义务教育数学课程标准(2011版)》指出:“综合与实践”是一类以问题为载体、以学生自主参与为主的学习活动。在学习活动中,学生将综合运用“数与代数”“图形与几何”“统计与概率”等知识和方法解决问题。具体地,初中阶段“综合与实践”的目标是:(1)结合实际情境,经历设计解决具体问题的方案,并加以实施的过程,体验建立模型、解决问题的过程,并在此过程中,尝试发现和提出问题;(2)会反思参与活动的全过程,将研究的过程和结果形成报告或小论文,并能进行交流,进一步获得数学活动经验;(3)通过对有关问题的探讨,了解所学过知识(包括其他学科知识)之间的关联,进一步理解有关知识,发展应用意识和能力。也就是说,从目标上看,“综合与实践”并不聚焦于具体知识的掌握,更为关注在具体的研究过程中,积累数学活动的经验,发展学生的核心素养。
  例如,课题“镶嵌”,就不要聚焦于三角形、四边形能否镶嵌平面,而应聚焦于能从生活中感受到镶嵌的应用,能够感受到镶嵌图形之间的关系,能够综合运用变换设计镶嵌图案进而解决实际问题。课题“猜想、证明与拓广”,并不在于学生将这几个问题解决到什么程度,而应聚焦于在问题解决过程中学生能否养成反思的习惯,在原始问题解决之后能够主动地进行反思与变化,从而提出新的研究问题,并选择不同的视角解决问题,也就是说,要将学生反思意识和提出问题能力的提升作为重要的教学目标。
  为了达成相关过程性目标,“综合与实践”的教学,自然应突出学生的“做”,突出过程。学生可以通过诸如设计课题、查找资料、动手实验、社会调查、撰写研究报告等亲身实践活动,初步经历一个简单的科学研究的过程,获得一定的科学研究的实际经验,从而初步了解科学研究的一般流程,初步掌握调查、观察、实验、猜想、论证等科学研究的基本方法和技能,发展学生的研究能力;同时,在这样的实践活动中,一般都需要同学间的相互合作与交流,通过学生间的合作交流,学生将学会如何表述自己的观点、如何倾听别人的想法、如何吸取别人的长处、如何与他人交往和合作等,从而提高学生合作交流的意识和能力,促进学生的长远发展。
  既然综合与实践强调学生的做,因此,其教学不再以教为主,而应以学为主。课堂的主活动不再是教师的讲授,而应是学生的自学、讨论、调查、探索、解决问题。让学生在问题、困难、挑战、挫折、取胜的交替体验中,在选择、判断、协作、交流的轮换操作中,经历一个个学数学、用数学,进而发现问题,走向新的学数学、用数学的过程,从而培养能力、激发兴趣、形成学生主动学习的良性循环。[2]
  为了凸显学生的做,“综合与实践”的教学,形式更为多样,过程更为开放。综合与实践,可以采用课内探究的方式,也可以采用“课外活动、课内汇报”的方式。例如,上面的“镶嵌”“吸烟的危害”等课题,可以先在课堂上充分讨论,形成一些问题和解决问题的一些方向,然后要求学生组成合作小组,选择感兴趣的问题通过课后的合作学习加以解决,最后再回到课堂进行班组的汇报、总结。当然,不管采用哪种方式进行教学,都应给予学生充分的学习空间和自主权,充分发挥学生的主体作用,“综合与实践”的主题、学习的方法、问题的发现、问题解决的深度、广度等都可以根据学习现场状况由学生自主控制。对于课外活动固然如此,对于课内学习,同样应给学生空间,绝对不能采用所谓“步步为营”的“小步子快步走”的教学方式,否则何谈综合呢。例如,课题“制成尽可能大的无盖长方体盒子”,可大致规划下列顺序:“课前制作无盖长方体盒子,并计算体积”“课堂交流各自长方体的高以及相应的体积”“猜想无盖长方体盒子体积最大时,高可能在什么范围内”“通过更多的数据,验证你们的猜想,尝试求出更大的无盖长方体盒子”“研讨制作无盖长方体盒子的其他方式”,但不要过于细化各个环节的操作,教学过程中根据学生的现场状况进行生成即可。
  相对于课内探究而言,课外小组活动的方式,对学生更具挑战性,也更能发展学生的能力,因此,“综合与实践”的教学要鼓励从课内走向课外。当然,“综合与实践”的实施,自然需要基于学生现有的认知经验、“综合与实践”学习经验的现状、“综合与实践”主题本身的难度等,进行适切的设计,并不能一概而论。在3年的初中数学“综合与实践”教学中,教师应注意从课题选择、活动组织等角度,进行总体安排,逐步提升学生的“综合与实践”能力。
  【参考文献】
  [1]章飞,刘黔昉.初中数学课题学习的实践与探索[M].北京:北京师范大学出版社,2008.
  [2]张思明,白永潇.数学课题学习的实践与探索[M].北京:高等教育出版社,2003.
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