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笔者听了一堂“线性规划”课。从同行们的言语中,感受到对它的不屑。但在我眼中,这却是一堂“看似遗憾,实却精彩”的数学课。现以其教学实录为例,谈谈自己的感想。
1. 教学设计框架
2. 教学实录
2.1构建数学模型
师:现在我们一起来解决实际生产中遇到的这么一个问题……(停留几分钟读题、思考)
师:解决问题应该以什么作为突破口?
生:当然是所要求的问题。
师:对。那本题的问题是什么?能否具体一点?和哪些量有关?
……
师:这是一个实际问题,能否用数学语言来描述它们之间的关系?
生1:……
师:嗯,不错。已知条件还告诉我们哪些信息?它们之间有什么联系?能否也将它们转化成数学语言?(详细过程略)
师:对。具体来说,就是……
生:……
师:好。回过头检查一下还有没有漏掉的条件?
生:好像没有了,条件都用完了。
生:(恍然大悟)哦,还要注意x、y要有实际意义,还得非负。
师:很好!……这和我们以前见过的最值问题有什么不同?
……
师:对。变量最高次数都是一次……把这类问题称为线性规划问题。
生:(心情很愉快)哦!原来如此。
2.2 数学模型求解
2.2.1问题转化
师:我们的问题转化为在这个约束条件下,求z=3x 2y的最大值。怎样求呢?
生2:前面我们学过这个约束条件它表示一个平面区域,先把平面区域表示出来再作打算。
师:还想到了什么?
生2:我在想:图像和目标函数有什么联系?一个是图像,另一个是函数式。
师:你能发现这点已经很不错了。(停顿一会儿)一个是形,一个是数,怎样统一?
生3:(突然发现)z=3x 2y的图像也是直线。
师:何以见得?能给大家解释一下吗?
……
师:能在坐标系下找出z的几何意义吗?
生4:将目标函数改写成截距式……
师:很好!很好!到此我们所求的问题就可以转化成怎样的问题?大家能不能将其叙述一下?
生:问题就转化为……
2.2.2具体求解
学生动手求解,师巡视,选择具有代表性的三位学生在黑板上展示他们求解过程。生A图像不正确且没有答案,生B图像与答案均不正确,生C全正确。
2.2.3反思优化
师请三位同学解释解题过程,生A讲述了自己的难点。
师:生C,你能给生A作示范,怎样从图像上看答案吗?(稍后继续提问)生B、生C为什么同样的方法却得到两种不同结果呢?(生B通过自我反思,发现是作图产生了误差。)
师:(追问)为什么会发生误差?
生B:因为我们作的是草图,没有严格用直尺来画,所以产生误差。
生5:如果都用直尺来画,那不是很花时间吗?
师:如何解决这个矛盾呢?(稍停)大家可以仔细想想,什么情况下发生误差的可能性最大?
生:当……
师:嗯。不错,直线靠得比较紧密的时候,用数学语言来描述就是……
生:就是斜率相差不大的时候。
师:非常好,抓住了问题的关键。事实上,我们作草图时就需要抓住它们直线斜率的关系。尤其是过临界点的时候……(师抓住机会,进行示范)
2.2.4思维发散
(1)本题还有没有其他解法?这些解法可以推广吗?
(2)如果目标函数斜率变化,结合图像,你能说出取得最大值的情形有几种吗?
2.3归纳总结
师生一起回顾建模、求解、反思过程,用精炼的语言总结出图解法求解的步骤及注意事项。
3. 对本节课的几点感悟
这堂课表面看确实有太多的遗憾:从课堂容量看,一节课仅仅讲了一个题;从教学环节看,少了练习与巩固这一重要环节;从高考备战看,连高考题的影子都没见。但从笔者的角度看,这才是一堂精彩的数学课,表现在以下几点:
3.1重视数学模型的构建
在教学中,“线性规划”往往被脱掉“应用”的外衣,用一个纯数学的问题代替直接进行求解、变形。而本堂课正体现课标的理念,以“问题为纽带”,引导学生如何将问题中涉及的信息用数学语言表述出来,如何构建一个数学模型。虽然本节课不是一堂真正意义上的数学建模课,但它这种“力求使学生体验数学在实际问题中的作用”“重视学生数学建模能力培养”的意识是非常可贵的。
3.2重视学生的思维过程
“注重提高学生的数学思维能力”是高中课程基本理念之一。了解学生真实的思维过程是提高数学思维能力的关键。本堂课:(1)教师通过追问,如“何以见得?能给大家解释一下吗”去挖掘学生深层次的想法;(2)鼓励学生“大声地出声想”,查找“受阻点”,如:生A,完成的情况很糟,但不是简单否定,而是给他机会说出难点所在;同时也给完成情况好的生C机会,作了一次较高水平的示范。通过这些方式,充分暴露学生的思维过程,发现问题,同时使学生不断对自己的思维进行反思调控,促进学生思维能力的提高。
3.3保持问题的复杂性,通过搭脚手架给予帮助
教师在教学过程中,始终保持问题的复杂性。当学生遇到困难时,(1)教师通过创设启发性的问题,如:“已知条件还告诉我们哪些信息?它们之间有什么联系”“一个是形,一个是数,该如何统一”,激发学生学习的主动性;(2)先让学生去想,动手去“犯错误”,在学生“最近发展区”精心创设问题情境,引导学生走出“低谷”。如:“作草图时要抓住直线斜率”这一环节,因为学生一般都习惯用描点法作图,而不会从“斜率”这点去思考,所以教师就通过设置“什么情况下发生误差的可能性最大”的问题,学生从中可以发现“直线靠得比较紧密的时候,发生误差的可能性最大”,从而顺利地将目光集中到“斜率”上了。
3.4重视学生反思
在教学过程中,教师不断通过问题来促使学生反思。如“回过头检查一下还有没有漏掉的条件?”在模型求解的最后一个环节,通过暴露问题和矛盾,促使学生对解题过程进行反思优化。最后对整堂课进行归纳总结,实际上也是一个反思的过程。
除此之外,教师也很注重及时反馈学生的回答,注重对学生成绩的肯定,增强学生解决问题的信心。笔者认为,偶尔组织一下这种别开生面、令人耳目一新的数学课,何尝不可呢?
参考文献:
[1]曹才翰,章建跃.数学教育心理学[M].北京:北京师范大学出版社,1999.
[2]喻平.数学教育心理学[M].南宁:广西教育出版社,2004.
[3]张奠宙.中国数学双基教学[M].上海:上海教育出版社.
[4]王策三.教学认识论[M]. 北京:北京师范大学出版社.
(西南大学数学与统计学院)
1. 教学设计框架
2. 教学实录
2.1构建数学模型
师:现在我们一起来解决实际生产中遇到的这么一个问题……(停留几分钟读题、思考)
师:解决问题应该以什么作为突破口?
生:当然是所要求的问题。
师:对。那本题的问题是什么?能否具体一点?和哪些量有关?
……
师:这是一个实际问题,能否用数学语言来描述它们之间的关系?
生1:……
师:嗯,不错。已知条件还告诉我们哪些信息?它们之间有什么联系?能否也将它们转化成数学语言?(详细过程略)
师:对。具体来说,就是……
生:……
师:好。回过头检查一下还有没有漏掉的条件?
生:好像没有了,条件都用完了。
生:(恍然大悟)哦,还要注意x、y要有实际意义,还得非负。
师:很好!……这和我们以前见过的最值问题有什么不同?
……
师:对。变量最高次数都是一次……把这类问题称为线性规划问题。
生:(心情很愉快)哦!原来如此。
2.2 数学模型求解
2.2.1问题转化
师:我们的问题转化为在这个约束条件下,求z=3x 2y的最大值。怎样求呢?
生2:前面我们学过这个约束条件它表示一个平面区域,先把平面区域表示出来再作打算。
师:还想到了什么?
生2:我在想:图像和目标函数有什么联系?一个是图像,另一个是函数式。
师:你能发现这点已经很不错了。(停顿一会儿)一个是形,一个是数,怎样统一?
生3:(突然发现)z=3x 2y的图像也是直线。
师:何以见得?能给大家解释一下吗?
……
师:能在坐标系下找出z的几何意义吗?
生4:将目标函数改写成截距式……
师:很好!很好!到此我们所求的问题就可以转化成怎样的问题?大家能不能将其叙述一下?
生:问题就转化为……
2.2.2具体求解
学生动手求解,师巡视,选择具有代表性的三位学生在黑板上展示他们求解过程。生A图像不正确且没有答案,生B图像与答案均不正确,生C全正确。
2.2.3反思优化
师请三位同学解释解题过程,生A讲述了自己的难点。
师:生C,你能给生A作示范,怎样从图像上看答案吗?(稍后继续提问)生B、生C为什么同样的方法却得到两种不同结果呢?(生B通过自我反思,发现是作图产生了误差。)
师:(追问)为什么会发生误差?
生B:因为我们作的是草图,没有严格用直尺来画,所以产生误差。
生5:如果都用直尺来画,那不是很花时间吗?
师:如何解决这个矛盾呢?(稍停)大家可以仔细想想,什么情况下发生误差的可能性最大?
生:当……
师:嗯。不错,直线靠得比较紧密的时候,用数学语言来描述就是……
生:就是斜率相差不大的时候。
师:非常好,抓住了问题的关键。事实上,我们作草图时就需要抓住它们直线斜率的关系。尤其是过临界点的时候……(师抓住机会,进行示范)
2.2.4思维发散
(1)本题还有没有其他解法?这些解法可以推广吗?
(2)如果目标函数斜率变化,结合图像,你能说出取得最大值的情形有几种吗?
2.3归纳总结
师生一起回顾建模、求解、反思过程,用精炼的语言总结出图解法求解的步骤及注意事项。
3. 对本节课的几点感悟
这堂课表面看确实有太多的遗憾:从课堂容量看,一节课仅仅讲了一个题;从教学环节看,少了练习与巩固这一重要环节;从高考备战看,连高考题的影子都没见。但从笔者的角度看,这才是一堂精彩的数学课,表现在以下几点:
3.1重视数学模型的构建
在教学中,“线性规划”往往被脱掉“应用”的外衣,用一个纯数学的问题代替直接进行求解、变形。而本堂课正体现课标的理念,以“问题为纽带”,引导学生如何将问题中涉及的信息用数学语言表述出来,如何构建一个数学模型。虽然本节课不是一堂真正意义上的数学建模课,但它这种“力求使学生体验数学在实际问题中的作用”“重视学生数学建模能力培养”的意识是非常可贵的。
3.2重视学生的思维过程
“注重提高学生的数学思维能力”是高中课程基本理念之一。了解学生真实的思维过程是提高数学思维能力的关键。本堂课:(1)教师通过追问,如“何以见得?能给大家解释一下吗”去挖掘学生深层次的想法;(2)鼓励学生“大声地出声想”,查找“受阻点”,如:生A,完成的情况很糟,但不是简单否定,而是给他机会说出难点所在;同时也给完成情况好的生C机会,作了一次较高水平的示范。通过这些方式,充分暴露学生的思维过程,发现问题,同时使学生不断对自己的思维进行反思调控,促进学生思维能力的提高。
3.3保持问题的复杂性,通过搭脚手架给予帮助
教师在教学过程中,始终保持问题的复杂性。当学生遇到困难时,(1)教师通过创设启发性的问题,如:“已知条件还告诉我们哪些信息?它们之间有什么联系”“一个是形,一个是数,该如何统一”,激发学生学习的主动性;(2)先让学生去想,动手去“犯错误”,在学生“最近发展区”精心创设问题情境,引导学生走出“低谷”。如:“作草图时要抓住直线斜率”这一环节,因为学生一般都习惯用描点法作图,而不会从“斜率”这点去思考,所以教师就通过设置“什么情况下发生误差的可能性最大”的问题,学生从中可以发现“直线靠得比较紧密的时候,发生误差的可能性最大”,从而顺利地将目光集中到“斜率”上了。
3.4重视学生反思
在教学过程中,教师不断通过问题来促使学生反思。如“回过头检查一下还有没有漏掉的条件?”在模型求解的最后一个环节,通过暴露问题和矛盾,促使学生对解题过程进行反思优化。最后对整堂课进行归纳总结,实际上也是一个反思的过程。
除此之外,教师也很注重及时反馈学生的回答,注重对学生成绩的肯定,增强学生解决问题的信心。笔者认为,偶尔组织一下这种别开生面、令人耳目一新的数学课,何尝不可呢?
参考文献:
[1]曹才翰,章建跃.数学教育心理学[M].北京:北京师范大学出版社,1999.
[2]喻平.数学教育心理学[M].南宁:广西教育出版社,2004.
[3]张奠宙.中国数学双基教学[M].上海:上海教育出版社.
[4]王策三.教学认识论[M]. 北京:北京师范大学出版社.
(西南大学数学与统计学院)