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关键词 高一 函数概念 有效教学
一、高一学生对函数概念学习的理解水平
(一)对基本概念、基本知识掌握不牢固
数学概念、基本知识的学习是数学学习的基础,需要正确理解概念,正确、灵活运用概念、公式解决数学问题。在这方面绝大多数教师在教学中已经作了很大努力,但考生对数学概念望文生义、臆造公式和法则,忽视双基,导致基础题丢分,成绩不理想。函数概念学习中有许多错误表现为学生认知的“惯性”。这种思维导致学生在数学概念中不知不觉地犯某种错误,表现为不恰当的推广、扩大,不恰当的方法迁移,或者在过于限制的领域内建立联系,而没有整体地去看问题,或者是对某一数学方法的偏好,而忽略其对立的方法,或者思考问题时思维的单向性、单一性。思维惯性影响低层次认知水平向高层次认知水平迁移,影响着新的认知结构的建立和发展。
(二)知识的掌握不扎实、方法不熟练
由于学习进度快,前面学习的内容没能得到及时再巩固,使大多数学生知识的掌握存在漏洞,不扎实、不系统、不牢固,在考试短时间内综合运用显得力不从心,考虑到这就忽略那,从而造成答题不完整,步骤不全、条件不全等情况。
学生在学习新概念时,常常按过去的经验、结论、方法对概念作“合理”的推广,由于没有清楚新的概念层次与原来概念层次之间的差异,所以大多数“合理”推广是错误的。但是推广是数学研究与学习极为重要的途径,是学生在同化与顺应过程中的思维构造,它可以扩展学生思维、培养学生探索能力。学生自身具有探索、创新的潜能与欲望,他们时刻自觉地在作尝试、推广工作。但他们掌握的知识毕竟有限,有时在推广时考虑不那么全面,往往会导致出错。特别是在函数概念学习中,他们同样会这样做,这种推广是人类天性与潜能,有时会导致错误,但是只要教给学生一定的方法,错误还是能尽量避免的。
(三)基本运算能力不过关
运算能力的考察在平时的考试和学习中中占有一定分量,试卷中具有非常明显的比例。由于运算不过关导致不能正确地对试题作答的情形在考生中十分普遍。计算和式子变形出错很多,公式不熟,步骤、格式不规范,该写的步骤不写,该加的条件不加,符号表达不准确等现象,造成该得到的结论没有得到,这对下一步的思考带来了障碍,使学生被一些表面现象所迷惑,对概念的理解也会出现失误,从而影响正常的判断。
二、对高一函数概念有效教学的建议
函数概念多元表征情景的创设是函数概念多元表征教学的前提。与实验教材相比,新课标中函数概念更注重多元表征情景的创设。譬如,函数具体实例表征由过去的“两个数集对应”,换成了 “解析式”、“图象”、“列表”三种对应。另外,时下数学课堂,虽注重多元表征教学情景的创设,但总体来看,很多教师只是照本宣科地由情景到情景,并没有注意或意识到函数概念多元表征情景的优化。本研究依据数学多元表征学习视角,认为优化函数概念多元表征教学情景,可以遵循以下原则。
(一)导入遵循“变量说一对应说”
函数概念经过了 200多年的发展,在演进过程中衍生多种界定,形成了不同的表征。总的来看,我国初中到高中对函数概念界定,主要遵循。变量说一对应说。因此,对于高中函数概念的教学,应该在变量说的基础上再现函数概念的发生、发展与形成过程。
(二)具体表征实例包含“式、图、表”三种表征
解析式是函数的符号表征,具有抽象性、简洁性、运算性等特点,是形成函数概念言语化表征的学习材料。图象、列表是函数的图象表征,具有直观、形象,是形成函数概念视觉化表征的必要学习材料。有关多元表征功能的研究表明,言语表征与心象表征具有互补、限制解释以及深度理解等功能,函数概念三种不同的表征形式,可以建构多元表征的学习平台,有利于促使学生学习函数概念的多元表征,并在多元表征的转换与转译中实现对函数概念本质的理解。
(三)“听、说、看、写”相结合
多次实际课堂观摩发现,许多课堂注重关注学生的“听”和“看”,这样的“填鸭式”课堂,学生极度缺乏“说”和“写”的机会,无法促进学生深度加工各种表征,多元表征的教学与学习最终只能流于形式。
双重编码理论认为,言语码和心象码可以通过不同的感觉通道获得,各种编码形式可以是视觉的、听觉的、甚至触觉的。因此,课堂上要求学生听、说、看、写等,可以促使他们从多元渠道学习函数概念,从而把握函数的多元属性。
(四)深度解释策略
从“解释策略”的角度看,目前数学概念教学中主要存在着两个缺陷:其一,以教师的解释为主,甚至许多教师独揽了解释权;其二,许多概念的解释过于形式化,。一个定义,几点注意。常常淹没了概念的本质属性。概念解释的缺乏或解释过于肤浅,都不利于多元表征的转换与转译操作的产生以及实现。
深度解释策略,主要包括教师的解释与学生的解释两个方面,而且更突出后者。这是因为,通过深度解释,学生使自己的编码外显化,通过对他人解释的内容批判性考察,学生间的个体数学知识可以相互补救,以促进和增强深层码、整合码的建构。
在函数概念的教学中,我们可以设计看图说话、积极回答问题、积极参与讨论、主动交流与分享等活动,促使学生对函数概念进行深度解释。譬如,在学习完函数的定义表征后,我们可以创设这样的深度解释机会:从宏观看,函数概念包含了哪些主要因素?从微观看,函数概念主要因素间应该满足什么条件?张同学通过观察,认为函数概念就像“加工厂”,他的这个比喻是否合理?为什么?这些问题的深度解释,能引导学生从文字表征、符号表征、图象表征等各方面进行加工、转换、转译,有利于学生整合各种表征,从而抓住函数的本质属性。
参考文献:
[1]谈雅琴."高一学生对函数概念的理解"的调查研究[J].中学数学教学参考,2007,1-2:119-121.
如何才能够在信息技术课堂开展深度思维教学呢?我们的思维是有层次差异的,学习者在学习中的思维是有阶梯的。但并不是说学习中必须要满足低级思维条件后,才能开展高级思维,往往高级思维和低级思维在学情境中是并存的。要在信息技术情境课堂中进行高级思维学习,必须要了解深度学习的特点。黎加厚教授在《深度学习理论对教学的几点启示》一文中认为:“深度学习是指在理解学习的基础上,学习者能够批判性地学习新的思想和知识,并将它们融入原有的认知结构中,能够在众多的思想间进行联系并能够将已有的知识迁移到新的情景中,作为决策和解决问题的学习。”那么,我们需要如何在信息技术课堂开展深度学习,挖掘深度思维呢?
教师对教材思维深度和广度的合理挖掘
很多教师认为在信息技术课堂中增加容量,分析得透彻、概括得全面,学生会主动跟着教师的思路走,踊跃地回答问题、开展实践,这样的课堂就是高效的。实际上,这是降低了教学内容的思维价值和思维含量。可以想象,课堂上的大容量,学生匆忙应付知识内容,扼杀了学生深度思维的空间。教师分析透彻,概括全面,学生做什么呢?学生就会造成一种惰性,来不及深入地想什么,也不需要深入地想什么。而这一切,很大程度上取决于在教材再加工过程中,教师怎么样挖掘教材的深度和广度。一是要充分认识信息技术教育的价值,确立正确的信息技术教育价值取向,这对明确教育目标和确定教育目标具有重要的意义。二是要有敏锐的教学眼光,能够及时发现和捕捉有利于学生发展,提升人生价值的教学内容。三是要有灵敏的教学思维能力,能够快速有效地整合有教育价值的教学内容。
用语言导向引起新旧知识间的联系来激发深度思维
语言是课堂中教师与学生间交流最有效的桥梁之一。语言创设的情境能激发起学生有效的思考,尤其是教师在通过语言向导引起学生新旧知识间联系的时候,学生比较容易进入一种深度思维的学习情境状态。
例如,在讲授Word格式刷操作时,教师用语言引导学生:“与之前的‘复制’操作有类似之处,我们可以用‘格式刷’,将被选中对象的格式刷到目标对象上去。”教师在这里利用最近发展区原理,在新知识和学生的已有经验间建立了联系。学生在学习中,首先会借鉴以往的经验――“复制”操作是怎样的,然后通过操作发现“格式刷”和“复制”操作间的联系和区别。在此基础上,教师进一步引导学生进行深度思维学习:“‘格式刷’操作和‘复制’操作其实都有复制效果,但它们各自复制的对象是什么呢?”
教师在运用语言导向时,必须遵循指向性明确的原则,也就是所有的语言描述都要直指教学目标,围绕教学目标来开展。
用思维工具来激发深度思维
1.概念图
概念图不仅是一种学习工具,更是一种学习的策略。对学生来说,概念图能促使他们整合新旧知识,建构知识网络,浓缩知识结构,从而使学生从整体上把握知识,开展深度思维学习。
如上图,在MiniQuest架构的《上网获取信息》教学内容的学习中,学生学习以自主探究、合作学习为主要模式。一方面,该概念图对学生学习来说,提供了脚手架支撑,引导学生有序自主开展探究学习;另一方面,该概念图对学生来说还是一种元认知策略,对整个学习内容有了完整的认识,提高学生的思维能力和自我反思能力,形成一种深度思维的学习情境状态。
2.左手栏工具
左手栏使人们能够分析、反思,更深入地发掘对话中的不同观点。其作用是可用于“看见”我们的心智模式在某种状况下怎样运作的,是一种从小见大的工具,如下表所示。
关键词:研究;教材;教学
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2012)22-009-01
如何把握好教学中的“度”,是目前使用新教材的老师普遍关心且亟待解决的问题。教学中的“度”主要指教学的信度、广度、深度、难度等,它由教材、学生、教师三方面的因素所决定,但教材的作用是最关键的。教材是依据教学大纲,系统地阐述学科内容的教学蓝本,是教学内容的具体化,也是教与学的依据。因此,要把握好教学中的“度”,就必须对教材进行深入的研究。
一、研究知识结构,控制难度
1、重视知识的发生过程,淡化纯理论和学生难以接受的东西。这样做的目的是尽量克服因追求纯理论上的严密性而使数学显得抽象和枯燥,甚至使学生望而生畏;教学的重点应放在知识形成的思维过程上,通过问题提出的思维过程和问题解决的思维过程的暴露,把知识的发生、形成、探索过程复现出来,进行“拟真性”的教学,作为学生对知识作深层次的理解和思维方法的借鉴。降低纯理论的难度,转向思想方法的渗透,研究方法的积累,切实搞好基础知识的教学,基本技能的训练和能力的培养。
2、课堂教学应把主要精力用于将最基础的东西讲透、讲深。虽然教材中的知识都很重要,但其程度是不等同的,教学是需张驰有度。
例如关于等差、等比数列的性质,深入研究可总结出许多结论,但这些结论真正实用的并不多,且有些是相通的,对于这些点应做到“点到为止”。但如等差(比)中项的概念就非常重要,教学时应深挖,以等差中项为例,教材在给出概念后做了说明:“容易看出,在一个等差数列中,从第二项起,每一项(有穷等差数列的末项除外)都是它的前一项与后一项的等差中项。”对此可做进一步的引申和拓展,是它的前后“等距离”的项的等差中项,“等距离”不仅刻画了等差数列的特征,而且为等差中项的逆用创造了条件。所以教学时应把最基本的规律向学生讲清楚,过多的性质补充不仅使教学内容繁琐,而且还增加了学生记忆的负担。
3、对概念内涵的挖掘要舍得下工夫,使他们能掌握其实质。平时学生总是有这样的困惑,为什么课上能听懂,但课后作业或考试就出问题,出现这一情况的关键是学生并未真正搞懂。所以课堂教学对某些概念要引导学生认真探讨,如等差数列的教学,若给出定义后立即进行通项公式的推导,这对刚接触等差数列的学生来讲,无论是对概念的理解,还是对后面内容的学习都是不利的,要引导学生对概念进行探索。理解概念是学生进一步学习的基础,教学中不可过于草率和急功近利。
二、研究课本例题,发挥例题功能
课本例题既是如何运用知识解题的经典,也是思维训练的典范。正是这些典范的作用,学生才初步学会了怎样进行数学思维,怎样运用数学知识进行思考、解题,如何表述自己的解题过程。例题的教学是整个教学活动的重要部分,在教学过程中有画龙点睛的作用。因此,处理好例题例题是落实知识到位的关键一步。
三、研究课本习题,挖掘教材深度
课本习题是课本内容的重要组成部分,它既是课堂教学的制高点,又是教学大纲期望达到的目标,教材对此作了精心的设计,有许多看似平淡但却很精彩的题目,忽视对这些题目的研究和运用,是资源的极大浪费。
1、考虑习题的一题多解,培养学生的求异思维能力。
2、对于一些内涵丰富的习题,考虑一题多变,培养学生思维的灵活性及应变能力。
例如ax2+2x+1=0至少有一个负实根的充要条件是:
A 0
C a≤1 D 0
作为选择题,此题可训练学生的直觉思维能力,对相关概念的理解和解选择题的一般方法,但此题的价值远不止这些,如加以挖掘,则可充分发挥其潜在的智能价值。
变化题目的类型:试就a的值,讨论关于x的方程ax2+2x+1=0至少有一个负实根的充要条件。
变化题目的条件:若a≤1,试讨论方程ax2+2x+1=0的根的情况。
3、研究题目的引申与应用,逐步扩大学生的思维空间。
关键词:高职院校;电子信息工程类专业;数学教学内容;深度
中图分类号:G40―012.9 文献标识码:A 文章编号:1671―1580(2013)12―0061―02
目前的高等职业教育发展迅速,而注册入学更是加速了高职教育的大众化,入学门槛已经降至较低的程度,所以学生的数学基础相对较差,很多学生对数学课并不重视,出现了学生难学,教师难教的现象。
数学作为一门公共基础课,按照高等职业教育对基础知识的要求是要达到“以应用为目的,以必需、够用为度”。调查相应专业对数学教学内容的需求,有针对性地选取教学内容,探知专业对数学教学内容深度的需求,从而恰当地把握教学内容的侧重点和难易程度,让数学更好地为专业课教学服务是很有必要的。
一、专业课中涉及到的数学教学内容
调查了解到,共涉及到数学五个方面知识的应用,分别是:复数、微积分、常微分方程、逻辑代数、线性代数。这五个方面的数学知识对以下这些课程具有很强支撑作用:
1.电工基础:电工基础是电子专业类的一门专业基础课,在正弦交流电路中,它的电流和电压采用了相量表示法,这里涉及的数学内容是复数;在正弦稳态交流电路的分析和动态电路的分析中,这里涉及到的数学内容是微积分、反常积分,常微分方程;在电路的基本分析方法中,应用KVL、KCL列方程求解电路,这里涉及到的数学内容是线性代数;涉及到线性代数的不仅仅是电工基础这门课程,还有图像处理技术,数字信号处理中都有一些矩阵应用。
2.电力电子技术:电力电子技术是一门专业课,在晶闸管及单相可控整流电路中求平均电压值,分析晶体管放大电路和带电源的简易函数发生器案例,这里涉及到的数学内容是导数概念、极值概念和定积分。
3.数字电路:数字电路中主要涉及到三种基本逻辑门和七种组合逻辑门,研究和简化逻辑函数的工具是逻辑代数。当然,逻辑代数不仅应用在数字电路上,单片机、C语言中都有应用,只是他们的符号表示、名称并不都是一样的。
二、专业课对数学内容的深度的需求
因为高职高专的数学教学的主要任务是为专业课教学服务,仅仅知道需要哪些数学知识还是不够的,还需要解决数学教学内容的深度问题。而专业课程中的例题会从多个方面告诉我们这些数学知识应用的深度,下面就分别针对数学的这五个方面的知识分别举例说明:
1.复数的应用实例
在正弦交流电路中,它的电流和电压的瞬时表达式就是使用三角函数的形式来表示正弦交流电变化的规律,由于用三角函数表达式(或者正弦量的波形图)来分析和计算正弦电路就比较繁琐,十分不便。为了使表示方法和求解电路简便,引入相量表示方法。
解决这类问题,我们对复数知识点的需求深度如下:(1)理解复数的有关概念,掌握复数的代数表示及向量表示;(2)能进行复数的代数形式的加减乘除法则;(3)能熟练地计算复数的三角函数形式和极坐标形式的乘除法;(4)理解复数的几何意义。
2.微积分知识点的需求深度
微积分是高职高专电子信息工程类专业的必修课,不仅在专业基础课而且在专业课中都有所应。
我们对微积分知识点的需求深度如下:(1)理解导数的概念;(2)熟练掌握导数的运算法则及基本公式;(3)掌握复合函数的求导;(4)熟练掌握定积分基本的换元积分法;(5)理解定积分的几何意义。因为三角函数和指数函数在电类专业中运用较多,所以在讲授的时候,可以在这两种类型的函数上加强练习。
除此之外,函数知识、利用导数求最值、反常积分的应用等等在专业课程中也有实例。
3.常微分方程的应用
微分方程指描述未知函数的导数与自变量之间的关系的方程。
我们对常微分方程知识点的需求深度如下:(1)了解微分方程的一般概念;(2)熟练掌握可分离变量的微分方程的解法以及一阶线性微分方程的公式求法,会解简单的齐次方程。
4.逻辑代数的应用
逻辑代数又称布尔代数,研究和简化逻辑函数的工具是逻辑代数。
我们对逻辑代数知识点的需求深度如下:(1)理解逻辑变量与运算;(2)掌握逻辑式与真值表;(3)掌握逻辑运算律和公式法化简逻辑式。
除此之外,二进位制、逻辑函数的最小项表达式、卡诺图和图解法化简逻辑式等在专业课程也有应用。
5.线性代数的应用实例
线性代数是代数学的一个分支,主要处理线性关系问题。它是一种离散型的数学。在电路系统、通信等学科中都有应用。
例题 用结点电压法求下图电路的结点电压。
此外,在通讯中的图像处理,由于图像的二维性质决定了图像的存储即为一个二维的矩阵,需要用到随机场的知识。只是对于高职高专的学生而言,只涉及到线性代数概念,以及含少量变量的方程组的求解。
四、结束语
为了更详细地了解到专业对数学知识需求的深度,我们整理了各专业课程中与数学有关的应用或案例。
特别需要说明的是,制定合理的教学内容以及确定教学内容的深度,不能仅仅依赖专业例题来确定,还要考虑学生的基础,学生后续的发展以及知识的内在逻辑联系等等,这是个需要不断探索、不断实践、不断改进的过程。
[参考文献]
[1]吴国经主编.单片机应用技术[M].北京:中国电力出版社,2008.
[2]王苹等编.数字电子技术及应用[M].北京:电子工业出版社,2013.
[3]俞瀛,胡萍,丁国香.电工基础[M].北京:中国地质大学出版社,2011.
关键词:学生;前概念;化学;有效运用
化学知识错综复杂,而化学概念则是将化学实验事实、化学现象经过长期的综合、比较、分析、类比、归纳之后总结出来的综合的、系统的、理性的知识。在高中化学的教学过程中,以化学概念为主体的系统和深入的化学体系的构建,是高中生学习化学的重要方式。即便在高中化学教学中,概念一块的教学并不是教学内容的全部内容,但高中化学的概念教学却是高中生掌握化学知识、建构化学思维的重要基础和载体。
前苏联著名心理学家维果斯基曾经深入研究过概念跟教学的关系,维果斯基认为,概念分为科学概念和日常概念两种,而日常概念又称之为前概念或者前科学概念,它是指学习个体长期在日常生活中经过经验的积累以及简单的辨别形成的未经科学实践检验的概念。在教学实践中,笔者发现,在碰到很多生活实践中似曾相识的问题的时候,学生原有的前概念跟实际的科学概念有一部分是一致的,而又有很多是不同的甚至截然相反的。如果在教学中讲前概念运用得当的话,前概念就会成为化学教学中实施科学概念教学的很好的基础。下面,笔者从三个反面简述是如何发现和有效运用学生的前概念的。
一、巧设前概念与科学概念认知冲突促进学生科学探究
上世纪80年代,在皮亚杰等人的基础之上,波斯纳提出了著名的概念转换模型,这个模型的提出是基于范式更替的思想。从概念转变模型我们可以看到,要想通过前概念跟科学概念的认知冲突来促进学生进行科学探究应当满足以下几个条件。首先,学生对已有的前概念表示怀疑。其次,学生对即将掌握的科学概念有基础的理解。第三,新的科学概念应当具备一定的说服力。而认知冲突的根本在于学生要对前概念的认知表示怀疑,所以,当一个可以对前概念释疑的新概念呈现在学生面前的时候,学生就会表现出很强的探索欲望,从而促进学生进一步进行探究。学生是课堂的主体,学生的主观能动性能否被很好地激发一直是高效课堂的重点关注内容。而对前概念的巧妙运用则可以通过学生的认知差异调动学生的主观能动性,为打造高效优质的课堂创造良好的先决条件。
例如在《铝的重要化合物一课》的内容当中。笔者经过调查,发现很多学生有这样的一个日常概念:铝制品用多了会影响大脑的发育,会导致很多问题。于是笔者抓住这个前概念问题提出了一个生活化认知冲突问题:中秋节放假了,一家人高高兴兴的去饭店吃饭庆祝中秋,美味的酸菜鱼端上来了,正准备享用的时候,小黄发现酸菜鱼用的是铝锅炖的,顿时小黄就想到了之前看到的关于铝的内容,不由得心里打鼓,这酸菜鱼我是吃还是不吃呢。
在这样的一个前概念引发的认知冲突下,很多学生都充满好奇地研究起了铝的主要化合物的内容,并得出了以下的观点:大量应用在人们的生产和生活中的铝制器皿之所以经久耐用,主要是由于它表面形成一层致密的Al2O3薄膜。而且这种化合物有硬度大、熔点高等优点,适合在很多场合使用,而且一般情况下,不会发生小黄所担心的铝摄入过多的问题。
二、巧妙设置前概念迁移促进科学概念理解
很多化学概念很很有深度,这些有深度的概念往往比较抽象,比较难以理解,而前概念的迁移则可以利用来作为科学概念的良好基础。教师应善于引导,帮助学生巧妙运用前概念建构科学概念。
在新概念形成的过程之中,学生会把已有的知识和概念跟前概念进行比较、分析以及关联。在这个过程当中,新概念就会逐步被前概念吸收、拼接,逐步内化成大脑中知识结构的重要组成部分。
例如在学习化学平衡的时候,一个十分重要而难以理解的概念是化学的反应速率,同时,在这一块内容之中要理解浓度、压强、温度等对化学平衡的影响,理解勒夏特列原理的含义都是重点和难点。很多学生对这部分内容知难而退,导致学习效果不好。笔者深入分析,发现很多学生已经在物理学科当中学习过一些可以作为这一部分的前概念的物理学科当中的速度等概念,所以这个时候学生头脑中已经有了很多关于时间、路程、位移等概念。笔者通过结合这些前概念并佐以石油的形成、塑料的分解以及中和反应等相关知识,再加上相关对比实验的操作如不同浓度的酸倒到大理石上之后气泡出现的快慢等情况直观加间接地理解化学反应速率的问题,然后再用物理学中很多学生已经建立好的前概念如速度等进行迁移,自然就可以过渡到化学反应速率、化学平衡等问题,使学生形成新的科学的概念。
三、重视前概念和科学概念联系,逐步构建化学概念体系
化学概念,尤其是高中化学的逻辑性、理论性都很强。建构主义教学理念认为在学习中帮助学生把握好学科的概念体系以及把握知识之间的脉络是学习能够持续下去的基础。在化学概念的国度中,各种概念纷繁复杂,各种细节原理、概念、规律物质的结构、组成、运动、变化等都有着各种各样的联系,帮助学生理清这些复杂的关系,是突破化学教学重点和难点的关键。其中包括学习者己有概念的修改和知识结构的重组,这个时候,前概念的有效运用就显得很重要。建立概念之间的联系的重要方法是类比的应用。维特罗克认为:有意义的学习指的是学生将经验、概念、原理、知识框架建构起联系的过程,正是在概念之间和概念内建立联系的过程才产生了有意义的学习。所以,教师要重视前概念和科学概念的相互联系,逐步构建起化学概念体系。
参考文献:
[1]杜军义.高中学生学习物理的相异构想初探[J].物理教师,2012(6).
[2]王磊,黄燕宁.针对高中生有关物质结构的前科学概念的探查
研究[J].化学教育,2002(5).