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摘 要:作为数学核心素养的重要内容,抽象思维对应着形象思维。抽象能力是指人直观感受数与数的运算,并将数学与实景进行有机联系,采用数学思维方式来使人观念中产生数字量化意识,帮助学生运用学到的数学方法解决日常生活中遇到的与数字、运算相关的问题。目前,培养高中生数学抽象能力成为高中数学教师课堂教学的重要任务,而借助信息化手段能够有效提升数学“抽象能力”的素养,发展个体数学综合能力。
关键词:高中数学;信息化手段;抽象能力
对于班级学生而言,在数学学习中很容易产生思维短路、断路的情况,面对新问题很难应用数学抽象思维,加之自身存在学习惰性不愿意深究数学问题本质,因此,高中数学抽象能力的培养成为数学教师较为头疼的一件事情。随着信息技术与高中数学课堂的结合,广大高中数学教师能够运用信息技术来培养学生抽象能力,以促进教育教学的顺利进行,进而帮助学生对所学知识有更加深刻的理解与认知。
一、 相关理论概述
(一)数学抽象定义
数学抽象是指基于研究问题及所研究对象本身,主动搜集一些直观、具体的外部空间形式及数量关系材料,在此基础上,有技巧地将难以理解的数学知识进行精细化的加工与提炼,形成易懂的数学概念表达,直观呈现数学模型,建立完善的数学教学理论。通俗来说,便是指发掘研究对象与研究问题中的空间形式及数量关系,去除一些无用属性,再运用数学定理及逻辑演算,构建思维思考过程及其方法。
(二)高中数学“抽象能力”要求
数学抽象能力是对数学问题解析,数学抽象思维是对数学问题的思考、提炼,总结得到数学规律,帮助学生掌握问题本质、洞察事物变化过程。对于优秀学生而言,抽象能力要强于一般学生,一般学生欠缺对关键信息的抽象,理解和认识趋于模糊性,只是具备了表达、感知能力,难以进入更深层次的思维,很难从中提炼得到抽象知识,能力形成遇到困难,而优秀学生则不存在上述问题。
二、 高中“抽象能力”现状
在初中阶段,学生学习更多依靠模仿,推理能力主要有平面几何部分知识来实现,推理过程依赖于直观几何图形,进入高中阶段后,教材内容加入了代数推理,这就要求学生加强理解和运用抽象概念,提升数学抽象能力。但是,大多数学生缺乏推理训练,加之缺乏符号化、数学化能力,遇到一些具有实际背景的模型化问题(应用题、定理证明等)时,很难找到有效解题策略,学习起来非常困难。在高中数学教学实践中,笔者发现高中课堂培养学生抽象能力存在以下不足:1. 问题情境创设不足,学习起来感觉非常困难;2. 新知识与已有知识缺乏有机联系,学生对符号语言理解不够透彻;3. 不注重概念形成教学,不具备运用抽象语言进行代数化能力;4. 知识间联系不够深入,形不成知识网络;5. 应用能力不强,抽象化能力不足。
三、 高中数学培养抽象能力策略
(一)创设问题情境
在课堂教学过程中,教师给学生提出各种问题,让学生进行回答,不仅可以让学生对所学知识有比较深刻的了解,还能促使学生将自己的全部注意力放在课堂上,使其在数学学习中进行发现和创造。根据新课改教学理念,数学课堂教学是双边教学活动,实际上,在教学中我们可以发现,学生自己动手实践所得来的知识会让他们印象更加深刻,数学概念也是如此,在反思中加深对概念的理解。借助于信息化背景下的问题情境,在情境中,让学生真正投入到学习中来。
在新课开始之前,笔者给学生布置了这样几个任务:准备好一些辅助工具,像是图钉、线等;教学之中,让学生自己动手做实验去探究与椭圆相关的知识:使用图钉将线固定住,然后用笔将线拉近,用笔尖在纸上移动,看看是否可以画出椭圆来?实践结束之后,为了让学生对椭圆的概念有更加深刻的理解,借助多媒体给学生呈现椭圆的形成,在此基础上,询问学生:若是在实践中,先固定图钉,然后再将线系上,还可以形成椭圆吗?通过观察,能发现椭圆上的点有何特点呢?若是线比图钉的距离长,会画出什么样的轨迹呢?依据问题,要求学生再次动手实践,然后再进行观察,进而更好地理解椭圆的概念。
(二)借助已有知識,做好语言转化加深理解
一般来说,数学信息表达方式有三种,文字信息、图形信息和符号信息。每种信息都有着不同特点和功能,但是所表达数学对象本质属性相同,能够相互转换。数学教学中,教师要借助学生已有背景和直观图形语言来进行转化,加上对数学符号语言的理解和掌握。对于高中生来说,集合是进入高中所接触的第一个抽象数学符号,也是高中阶段的难点。在教学中,教师要借助信息技术来展开教学,把数学符号形象化,帮助学生建立学好数学的信心。
在教学中,笔者课堂中展示集合{x∈R|y=3x 1}、{x∈R|3x 1=0},上述两个集合都是用符号来表达具体事物,初学起来非常抽象和困难。很多学生向教师抱怨说虽然每个字母和符号都认识,但组合在一起就不知道表示什么,这也体现出抽象能力的不足。针对这一问题,笔者运用信息技术手段,结合以往一次、二次函数的知识背景,从数和形两个方面来引导学生认识集合中的数学元素,从而建立起数形结合的数学思维,提升个体数形结合的能力。
(三)注重概念的形成,加深本质理解
数学概念是实物共性的数学描述,学生在数学学习中要从具体事例中来抽取得到实物共性。在概念教学中,教师要引导学生参与事物共性的发现与抽象过程,从中形成数学概念,把本质属性用数学符号语言来进行精确描述,实现数学形式化教学过程。
以“函数的单调性”为例,笔者先利用多媒体为学生展示了几幅单调函数图像,要求他们总结归纳出在定义域内,x增大、y增大。紧接着,笔者问道:“同学们,在已经学过的函数中,哪些具有上述特征?如何来判断?对于不熟悉的函数,如y=x3如何进行判断?”班级学生依据多媒体所展示的问题纷纷动笔进行思考,以试数方法进行猜想,f(-1)0进而延伸出定义。随着问题的深入思考、讨论、比较和总结,大家思维逐步从感性走向理性,从模糊走向精确,逐步能够进行准确的数学表达。借助数学学习活动,班级学生在多媒体帮助下来抽象出事物共性,体会到数形结合的思想,提升自身数学综合能力。
(四)建构自身知识体系
在数学教学中,笔者发现很多学生反映数学知识点分散、抽象性强、难学,解题时很难把知识点串联起来,往往会丢失分数。在数学课堂教学中,教师要注重讲解知识间关系,使学生能够灵活运用数学知识,慢慢能够自觉地从不同角度分析数学问题。
数学学习中,学生会遇到很多重要内容,如,函数单调性、奇偶性、周期性等等,虽然研究角度不同,但是都有着共性,即研究函数自变量和因变量关系。又如,函数、方程、不等式概念,学生从初中开始接触直到高中才能形成整体认识,了解到知识点间内在联系,即方程和不等式是函数在特殊条件下的变化形式,是函数的一种特殊表现。针对知识点间联系,笔者以思维导图形式来帮助学生串联知识点间联系,使他们能够一目了然地看清知识点,构建自身知识体系,进而掌握教材内容。
(五)运用抽象知识解决实际问题
实际上,数学来源于对客观现实的抽象,因此,数学教学既要重视从具体事物到共性的抽象,又要重视使用概念“具体解决”过程,使得学生在学习过程中,逐渐学会将所学知识运用到现实生活中,以函数奇偶性为例,在教学过程中,教师不仅要让学生对函数有一定的理解,还要引导学生一起去挖掘知识内在的深层内涵,在此基础上,帮助学生掌握更多的知识。
如,已知函数f(x)为定义域为R的奇函数,当x>0时,f(x)=x2-2x-1,求f(x)的表达式。这道题是一道简单试题,学生在解答过程中加深对函数符号、概念及图像的理解。但是,也有些学生出现如下解法:已知x>0,则-x<0,f(-x)=-f(x)=-(x2-2x-1)=-x2 2x 1,因此,当x<0时,函数的解析式为-x2 2x 1。上述解答过程错误,出现错误的原因在于没有抓住抽象符号f(-x)的含义。针对这一情况,教师在教学中不要简单指出学习的错误,也不要把正确解法直接告诉他们,而是要抓住机会来寻找错误原因,运用信息技术手段在错解和正解中进行对比、鉴别,分析和查找错误原因,认清楚错误根源所在,加深相关知识的联系与认知,从而在运用中更加清晰地掌握所学内容。
(六)大小屏互动,实现高效教学
信息化作为我国教育的一项重要组成部分,获得了国家与政府的大力扶持,越来越多的信息技术产品迭代更新,涌入校园,因此,教育硬件设备的完善也成为学校非常重视的部分,这给互动白板及互动触控屏带来了巨大的发展机会。尤其是移动互联教学已成为一大主流,所以在高中数学教学中有效应用大小屏互动工具,不仅能深化学生对数学抽象的理解,同时也有助于突破教育教学中的重难点知识内容,进而促使知识结构掌握得更加完善。
例如,在教学“空间几何体的表面积与体积”一课内容时,教师便可以提前在手机终端准备好课件内容,如借助希沃授课助手的蒙层功能与几何工具绘制出圆柱体、圆锥体等几何图形的平面结构图,并使用批注功能对其公式转换之间的关系进行概念推导,在上课时,教师便可以手触手机屏,将其投放至电脑终端或是多媒体,与此同时,还可以利用“拍照上传”功能记录课堂中学生学习场景,并实时分享,投放至大屏幕上,这样既方便了教师教学,同时也极大吸引学生注意力,提高教学成效。
综上所述,随着知识的深入学习,高中数学抽象度在不断提升,学生学习起来感觉越来越难。在抽象能力培养中,教师在结合教材内容的基础上,要设计质量较高的课堂设计,正确把握数学特点,正确引导他们学习数学知识,找到数学抽象与信息技术结合点,从而促进学生更好的发展。
参考文献:
[1]蔡小青.信息技術助推高中生数学核心素养培养的探究[J].名师在线,2018(12).
[2]张策.高中生数学抽象水平现状调查研究:以平面向量为例[D].石家庄:河北师范大学,2018(9).
[3]袁春娟.核心素养背景下高中数学抽象再思考[J].数学教学通讯,2018(11).
[4]王瑞鑫.高中教材函数主线数学抽象的表现形式的研究[D].昆明:云南师范大学,2019(5).
作者简介:陈航,福建省福州市,福建省福州市闽清县第一中学。
关键词:高中数学;信息化手段;抽象能力
对于班级学生而言,在数学学习中很容易产生思维短路、断路的情况,面对新问题很难应用数学抽象思维,加之自身存在学习惰性不愿意深究数学问题本质,因此,高中数学抽象能力的培养成为数学教师较为头疼的一件事情。随着信息技术与高中数学课堂的结合,广大高中数学教师能够运用信息技术来培养学生抽象能力,以促进教育教学的顺利进行,进而帮助学生对所学知识有更加深刻的理解与认知。
一、 相关理论概述
(一)数学抽象定义
数学抽象是指基于研究问题及所研究对象本身,主动搜集一些直观、具体的外部空间形式及数量关系材料,在此基础上,有技巧地将难以理解的数学知识进行精细化的加工与提炼,形成易懂的数学概念表达,直观呈现数学模型,建立完善的数学教学理论。通俗来说,便是指发掘研究对象与研究问题中的空间形式及数量关系,去除一些无用属性,再运用数学定理及逻辑演算,构建思维思考过程及其方法。
(二)高中数学“抽象能力”要求
数学抽象能力是对数学问题解析,数学抽象思维是对数学问题的思考、提炼,总结得到数学规律,帮助学生掌握问题本质、洞察事物变化过程。对于优秀学生而言,抽象能力要强于一般学生,一般学生欠缺对关键信息的抽象,理解和认识趋于模糊性,只是具备了表达、感知能力,难以进入更深层次的思维,很难从中提炼得到抽象知识,能力形成遇到困难,而优秀学生则不存在上述问题。
二、 高中“抽象能力”现状
在初中阶段,学生学习更多依靠模仿,推理能力主要有平面几何部分知识来实现,推理过程依赖于直观几何图形,进入高中阶段后,教材内容加入了代数推理,这就要求学生加强理解和运用抽象概念,提升数学抽象能力。但是,大多数学生缺乏推理训练,加之缺乏符号化、数学化能力,遇到一些具有实际背景的模型化问题(应用题、定理证明等)时,很难找到有效解题策略,学习起来非常困难。在高中数学教学实践中,笔者发现高中课堂培养学生抽象能力存在以下不足:1. 问题情境创设不足,学习起来感觉非常困难;2. 新知识与已有知识缺乏有机联系,学生对符号语言理解不够透彻;3. 不注重概念形成教学,不具备运用抽象语言进行代数化能力;4. 知识间联系不够深入,形不成知识网络;5. 应用能力不强,抽象化能力不足。
三、 高中数学培养抽象能力策略
(一)创设问题情境
在课堂教学过程中,教师给学生提出各种问题,让学生进行回答,不仅可以让学生对所学知识有比较深刻的了解,还能促使学生将自己的全部注意力放在课堂上,使其在数学学习中进行发现和创造。根据新课改教学理念,数学课堂教学是双边教学活动,实际上,在教学中我们可以发现,学生自己动手实践所得来的知识会让他们印象更加深刻,数学概念也是如此,在反思中加深对概念的理解。借助于信息化背景下的问题情境,在情境中,让学生真正投入到学习中来。
在新课开始之前,笔者给学生布置了这样几个任务:准备好一些辅助工具,像是图钉、线等;教学之中,让学生自己动手做实验去探究与椭圆相关的知识:使用图钉将线固定住,然后用笔将线拉近,用笔尖在纸上移动,看看是否可以画出椭圆来?实践结束之后,为了让学生对椭圆的概念有更加深刻的理解,借助多媒体给学生呈现椭圆的形成,在此基础上,询问学生:若是在实践中,先固定图钉,然后再将线系上,还可以形成椭圆吗?通过观察,能发现椭圆上的点有何特点呢?若是线比图钉的距离长,会画出什么样的轨迹呢?依据问题,要求学生再次动手实践,然后再进行观察,进而更好地理解椭圆的概念。
(二)借助已有知識,做好语言转化加深理解
一般来说,数学信息表达方式有三种,文字信息、图形信息和符号信息。每种信息都有着不同特点和功能,但是所表达数学对象本质属性相同,能够相互转换。数学教学中,教师要借助学生已有背景和直观图形语言来进行转化,加上对数学符号语言的理解和掌握。对于高中生来说,集合是进入高中所接触的第一个抽象数学符号,也是高中阶段的难点。在教学中,教师要借助信息技术来展开教学,把数学符号形象化,帮助学生建立学好数学的信心。
在教学中,笔者课堂中展示集合{x∈R|y=3x 1}、{x∈R|3x 1=0},上述两个集合都是用符号来表达具体事物,初学起来非常抽象和困难。很多学生向教师抱怨说虽然每个字母和符号都认识,但组合在一起就不知道表示什么,这也体现出抽象能力的不足。针对这一问题,笔者运用信息技术手段,结合以往一次、二次函数的知识背景,从数和形两个方面来引导学生认识集合中的数学元素,从而建立起数形结合的数学思维,提升个体数形结合的能力。
(三)注重概念的形成,加深本质理解
数学概念是实物共性的数学描述,学生在数学学习中要从具体事例中来抽取得到实物共性。在概念教学中,教师要引导学生参与事物共性的发现与抽象过程,从中形成数学概念,把本质属性用数学符号语言来进行精确描述,实现数学形式化教学过程。
以“函数的单调性”为例,笔者先利用多媒体为学生展示了几幅单调函数图像,要求他们总结归纳出在定义域内,x增大、y增大。紧接着,笔者问道:“同学们,在已经学过的函数中,哪些具有上述特征?如何来判断?对于不熟悉的函数,如y=x3如何进行判断?”班级学生依据多媒体所展示的问题纷纷动笔进行思考,以试数方法进行猜想,f(-1)
在数学教学中,笔者发现很多学生反映数学知识点分散、抽象性强、难学,解题时很难把知识点串联起来,往往会丢失分数。在数学课堂教学中,教师要注重讲解知识间关系,使学生能够灵活运用数学知识,慢慢能够自觉地从不同角度分析数学问题。
数学学习中,学生会遇到很多重要内容,如,函数单调性、奇偶性、周期性等等,虽然研究角度不同,但是都有着共性,即研究函数自变量和因变量关系。又如,函数、方程、不等式概念,学生从初中开始接触直到高中才能形成整体认识,了解到知识点间内在联系,即方程和不等式是函数在特殊条件下的变化形式,是函数的一种特殊表现。针对知识点间联系,笔者以思维导图形式来帮助学生串联知识点间联系,使他们能够一目了然地看清知识点,构建自身知识体系,进而掌握教材内容。
(五)运用抽象知识解决实际问题
实际上,数学来源于对客观现实的抽象,因此,数学教学既要重视从具体事物到共性的抽象,又要重视使用概念“具体解决”过程,使得学生在学习过程中,逐渐学会将所学知识运用到现实生活中,以函数奇偶性为例,在教学过程中,教师不仅要让学生对函数有一定的理解,还要引导学生一起去挖掘知识内在的深层内涵,在此基础上,帮助学生掌握更多的知识。
如,已知函数f(x)为定义域为R的奇函数,当x>0时,f(x)=x2-2x-1,求f(x)的表达式。这道题是一道简单试题,学生在解答过程中加深对函数符号、概念及图像的理解。但是,也有些学生出现如下解法:已知x>0,则-x<0,f(-x)=-f(x)=-(x2-2x-1)=-x2 2x 1,因此,当x<0时,函数的解析式为-x2 2x 1。上述解答过程错误,出现错误的原因在于没有抓住抽象符号f(-x)的含义。针对这一情况,教师在教学中不要简单指出学习的错误,也不要把正确解法直接告诉他们,而是要抓住机会来寻找错误原因,运用信息技术手段在错解和正解中进行对比、鉴别,分析和查找错误原因,认清楚错误根源所在,加深相关知识的联系与认知,从而在运用中更加清晰地掌握所学内容。
(六)大小屏互动,实现高效教学
信息化作为我国教育的一项重要组成部分,获得了国家与政府的大力扶持,越来越多的信息技术产品迭代更新,涌入校园,因此,教育硬件设备的完善也成为学校非常重视的部分,这给互动白板及互动触控屏带来了巨大的发展机会。尤其是移动互联教学已成为一大主流,所以在高中数学教学中有效应用大小屏互动工具,不仅能深化学生对数学抽象的理解,同时也有助于突破教育教学中的重难点知识内容,进而促使知识结构掌握得更加完善。
例如,在教学“空间几何体的表面积与体积”一课内容时,教师便可以提前在手机终端准备好课件内容,如借助希沃授课助手的蒙层功能与几何工具绘制出圆柱体、圆锥体等几何图形的平面结构图,并使用批注功能对其公式转换之间的关系进行概念推导,在上课时,教师便可以手触手机屏,将其投放至电脑终端或是多媒体,与此同时,还可以利用“拍照上传”功能记录课堂中学生学习场景,并实时分享,投放至大屏幕上,这样既方便了教师教学,同时也极大吸引学生注意力,提高教学成效。
综上所述,随着知识的深入学习,高中数学抽象度在不断提升,学生学习起来感觉越来越难。在抽象能力培养中,教师在结合教材内容的基础上,要设计质量较高的课堂设计,正确把握数学特点,正确引导他们学习数学知识,找到数学抽象与信息技术结合点,从而促进学生更好的发展。
参考文献:
[1]蔡小青.信息技術助推高中生数学核心素养培养的探究[J].名师在线,2018(12).
[2]张策.高中生数学抽象水平现状调查研究:以平面向量为例[D].石家庄:河北师范大学,2018(9).
[3]袁春娟.核心素养背景下高中数学抽象再思考[J].数学教学通讯,2018(11).
[4]王瑞鑫.高中教材函数主线数学抽象的表现形式的研究[D].昆明:云南师范大学,2019(5).
作者简介:陈航,福建省福州市,福建省福州市闽清县第一中学。