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关键词:数学素质;意识;心理素质;交流能力
一、引言
21世纪是一个有着更多的机会和挑战的世纪,要使我们的学生从小适应职业周期缩短,节奏加快,竞争激烈的现代社会,数学将成为整个人未来发展的有力工具。
何谓数学素质?有人认为:数学素质实质是使不同的学生学习不同层次的数学知识,建立不同水平的数学意识,具有不同程度的解决问题和逻辑推理与信息交流的能力,并形成坚定、自信的意志品格。还有人说:数学素质是一个社会化了的人或社会成熟的个性在数方面的特点和基础,它无疑是在人的先天禀赋的基础上,在环境和教育的影响下形成和发展起来的相对稳定的身心组织要素,结构及质量水平中的数学素质,主要是在数学教育的影响下形成和发展起来的因素。通俗来讲,一个人的数学素质好,与说一个人有数学头脑的意思差不多,归根到底是指他能从数学的角度来思考问题。
培养学生怎样的数学素质?怎样来培养这些数学素质?正是我们作为教育者要探讨的内容。
二、数学素质及培养
本着上述的理念,我认为,21世纪学生的数学素质应包括以下几个方面:
1.培养定量化和定量思维的数学意识
数学意识是指用数学的观念和态度去观察解释和表示事物的数量关系、空间形式和数据信息,以形成量化意识和良好数感。北师大严士健教授曾谈到“虽然我国的数学工作取得巨大的成就,但是至今数学并没有真正融入我们的文化传统,人们的数学意识一般还相当淡薄。”这一问题对我们数学教育工作者来说应认真反思。
针对以上现状,作为教师在教学中应有意识地培养学生的数学意识,并将其贯穿于整个数学教育的过程,按照“问题情景——数学建模——解释与应用”的模式,让学生有更多的机会接触现实生活和实践中的数学问题,并用数学式思维解决实际问题。
2.培养数学的推理意识
所谓推理意识是指推理与讲理的自觉意识,即遇到问题时自觉推测,并做到落笔有据,言之有理。推理意识包括归纳推理、类比推理在内的合理推理(似真推理)与演绎推理(论证推理)。演绎推理是一种必然性推理,它的结论绝对可靠,合情推理则往往是从经验事实中找出普通特征,或从类比中启发出新的认识。数学教学中,逻辑、思维、推理与猜测总是相互伴随。
3.培养应用数学解决实际问题的意识
数学源于现实,寓于现实,并用于现实。数学教学的大众化目的,在于使学生获得解决他们在日常生活和工作中遇到的数学问题能力和可以用数学解决的其它问题。简言之,就是运用“数学化”的思维习惯去描述、分析、解决问题。
我们所面对的学生不是一张白纸,他们有着丰富的日常生活体验和现实知识积累。这其中包含大量的数学活动经验和运用数学解决问题的策略。每个学生都有各自生活环境、家庭教育,从而导致不同的学生有不同的思维方式和解决问题策略。我们的小学生有扎实的数学基本知识和基本技能。但是,缺乏数学与社会、数学与实际的联系。学生认为数学就是计算,不知道购物时可以运用四则混合运算;更没想到生活中可以用数学知识来解决最优化问题等等。
数学“应用”改革势在必行,人为的应用题己不能适应培养应用意识的需要。数学课堂要注入新的生命力。要引导学生通过小课题(如购物问题、租车中的数学问题、互赠节日礼品、操场之谜等)学习和实践活动,来认识日常生活中的数学,体验数学的作用,同时培养学生用数学去描述理解和解决实际问题的能力。
4.培养良好的数学心理素质
数学,其独特的科学价值与文化价值对学生形成良好的数学心理素质具有潜在的陶冶作用。主要包括思想品德和情感体验两个方面。
具体内容可包括以下几个方面。
(1)对学生进行学习目的、爱国主义、爱科学的教育。
(2)学生对数学、数学学习活动的兴趣和动机。包括好奇心、求知欲以及对数学学习活动中的主动参与等。
(3)学习数学的态度和习惯。包括:探索创新、独立思考、合作交流与实事求是态度及习惯。
这些数学心理素质的培养不可能在某一节课或设一节训练课来完成,而应在长期的数学课堂教学中,利用数学的教学内容、数学的实际应用、数学的学习活动、数学知识的探究过程等教学因素,在不断的渗透、引导、启迪中形成。
三、结论
数学素质归根到底是一种文化素质,数学教育也就是一种文化素质的教育。数学素质的养成不是一朝一夕的。教师应将数学素质的上述五个方面看成有机整体,在数学教学中让学生认真的“看”,培养自学能力;让学生自信的“说”,培养表达能力;让学生大胆的“猜”,培养创新能力;让学生活泼的“动”,培养操作能力;让学生勇敢的“表现”,培养探索能力,有意识地、潜移默化地进行综合培养。从而提高学生的数学素质。
参考文献:
(1)田万海主编《数学教育学》浙江教育出版社
在日常教学中,教师通过以下途径可以把数学教学与学生生活有机地结合起来。
一、使教学内容生活化
1.发掘教材中的生活化学习资料。
在新教材的编排中,穿插了一些供学生阅读的短文,即“读一读”栏目。我在教学时,经常组织学生认真学习,并要求学生发表学习心得,上台演讲,等等。这些材料一方面可以帮助学生了解有关数学知识的产生和发展,把握数学与生产生活实际密不可分的关系,另一方面可以通过了解我国在数学上的重大成就,激发学生的爱国热情。
2.发掘实际生活中的学习材料。
包括关注校园生活中的数学资源,留心社会生活中的数学资源,了解家庭生活中的数学资源。校园、家庭、社会环境都是学生生活的场所。学生通过对这些资源的收集利用,可以感受到数学与生活密不可分,应该学好数学,用好数学。
二、使教学过程生活化
1.导入的生活化。
“良好的开端是成功的一半”。心理学研究表明,当学习内容和学生熟悉的生活情境越贴近,学生自觉接纳知识的程度就越高。我们在导入时注意从生活实例引出数学问题,引起学习需要,使学生积极主动地投入到学习探索之中。例如:在“线段的垂直平分线”的新课导入中,我设计了以下情景:“如图,A、B两镇要在公路旁合建一所中学,经费已有着落,但学校选址上有争议,为了交通方便,决定建在公路旁,A镇人希望建在C处,B镇人希望建在D处,请同学们给予调解一下,应建在何处,到两镇距离都是一样的?”同学们听后跃跃欲试,但又拿不出可行的具体方案。我因势利导地说:“只要我们学好线段垂直平分线的知识,就可圆满地解决这个问题了。”这样激发了学生的求知欲望,活跃了课堂气氛,使学生体会到数学在现实生活中的重要作用。
2.例题的生活化。
使用的教材很难尽善尽美地符合所有学生的知识和生活经验教学时,我们经常结合自己的教学状况,对教材中一些学生不熟悉的、不感兴趣的内容及其情节和数据做适当的调整、改编,用学生熟悉的、感兴趣的、贴近他们生活实际的数学问题来取代。例如:在教学“二元一次方程组的应用”时,我将例题变成一道联系班级实际的应用题:“在举行的七年级拔河比赛中,规定每队胜一场得二分,负一场得一分,每场比赛都要分出胜负。如果我班想在全部22场比赛中得到40分,那么我们班的胜负场数应分别是多少?”学生由于亲身体验了拔河比赛的全过程,学习的积极性大大增强,很快就投入到讨论问题的氛围中。
3.练习的生活化。
“学以致用”明确地说明了我们教学的根本目的,因此数学练习必须架设起“学”与“用”之间的桥梁,把练习生活化。在讲述函数内容时,我编写了以下练习:霸州二中计划购置一批某型号电脑,市场价每台5800元,现有甲、乙两电脑商家竞标,甲商家报出的优惠条件是购买10台以上,从第11台开始每台按70计价;乙商家报出的优惠条件是每台均按85计价,两家的品牌、质量、售后服务均相同,假如你是该校有关部门的负责人,你选择哪家?请说明理由。我通过此题的练习,让学生了解如何提高经营和消费的决策能力,加深数学与生活的联系,提高应用数学的能力。
三、课外应用的生活化
数学应用于实际,才会变得有血有肉、富有生气,才能让学生体验到数学的价值和意义,确立用数学解决实际问题的意识和信心。教师要引导学生用数学的眼光去观察、分析、解决生活中的问题。
1.开设生活化的数学实践活动,让学生在活动中应用、发展数学。
例如:在学习了三角形的相似之后,让学生分组到操场上测量旗杆的高度。学习了统计图表以后,让学生三四人一组到十字路口去收集某一时刻的车流量,然后制成一张统计表。引导他们运用所学知识和方法去分析解决生活中的实际问题,使他们意识到数学知识真正为我们的学习、生活服务。
2.引导学生运用所学的数学知识和方法解决日常生活中的实际问题。
例如:让学生设计并剪制匀称美观的轴对称及中心对称图案,适当地用在黑板报、宣传栏上,用在主题班会的布景上,或运用轴对称及中心对称知识设计建筑物造型、家居饰物,改变自己房间的局部布局等。
3.写数学小论文和日记。
如在学了多边形的知识后,让学生写一写《生活中的瓷砖》,学了一次函数后,让学生写一写《我们身边的课桌椅》等。数学论文不仅使学生学到了数学知识,提高了数学应用的能力,而且提高了学生的习作水平。数学日记写出了学生学习数学的感受与得失,反映学习过程中的喜悦与困惑,便于师生间更好的交流。
4.制作数学小报。
一、引起职中学生数学应用意识和能力差的原因
(一)对学习数学的意义认识不足。
由于传统教学的影响,教师们在教学中过份强调数学的解题技巧,对学生实行题海战术,却很少去讲数学的价值,这使学生对数学的认识片面化、狭隘化,许多学生就认为数学不过是一些逻辑证明和计算,很难和我们平时的生活联系在一起。
(二)利用数学解决实际问题的能力不够。
由于应用性问题的题目往往较长,涉及的名词、概念较多,因此学生首先必须具备一定的生活经验和阅读理解水平,其次还要善于建立数学模型,而职中学生入学成绩普遍偏底,基础不扎实,大部分同学一看到是应用题便会选择放弃。
二、如何培养学生的数学应用意识和能力
义务教育阶段的数学学习,学生的应用意识主要体现在以下三个方面:其一,认识到现实世界中数学有着广泛的应用;其二,面对实际问题时,能主动尝试着从数学的角度运用所学知识和方法寻求解决问题的策略;其三,面对新的数学知识时,能主动地寻找其实际背景并探索其应用价值。从这三个方面出发,我认为对学生的数学应用意识和能力的培养主要体现在以下几个方面:
(一)用丰富的数学史激励学生,让学生感到数学有用。
数学史曲折动人,展现了数学发展的历史和数学家的奋斗史,这些无不让人感到震撼。比如“哥德巴赫猜想”,我国数学家陈景润历经千辛万苦,攻克了这道数学难关,当时可以说是轰动全球,无数人对他表示敬佩。又如计算机的发明者之一约翰尼・冯・诺伊曼就是一位杰出的数学家。充分展示与宣扬这些数学家感人的事迹和丰硕的成果,就能很好地激励学生发奋学习。
(二)从实际生活中引出数学,让学生获得数学学习的兴趣。
现实生活中存在着丰富多彩的与数学相关的问题。然而,多数学生对这些问题认识肤浅,甚至没有认识。
例如:在学习等可能基本事件的概率时,教师可以问学生:“中央电视台的由李咏主持的《非常6+1》栏目中有一个观众砸金蛋的游戏。场内所有观众被抽到的机会是否均等?”这个问题来源于电视,可激励学生主动思考,使学生明白处处留心皆数学。
(三)指导学生建构数学模型,使学生具备解决实际问题的能力。
解决数学应用性问题的关键(也是难点)在于能否将实际问题准确转化为数学问题(建模)。数学应用性问题通过数学建模来解决,这可分为两个步骤:一是建立数学模型;二是求解数学模型。大致过程为:1.分析研究实际问题的对象和特点,确定数学模型的类型;2.选择具有关键性作用的基本关系并确定相互关系,建立数学模型;3.通过对所建立的数学模型求解,达到解决应用性问题的目的;4.对所得到的结论再进行实际检验。下面就从这几个方面入手,举例谈谈应用题数学建模能力的培养。
例如:2007年江苏省单招考试中的一道应用题“随着人们生活水平的不断提高,私家车也越来越普及。某人购买了一辆价值15万元的汽车,每年应交保险费、养路费及消耗汽油费合计12000元,汽车的维修费为:第一年3000元,第二年6000元,第三年9000元,依此逐年递增(成等差数列),若以汽车的年平均费用最低报废最为合算。(1)求汽车使用n年时,年平均费用(万元)的表达式;(2)问这种汽车使用多少年报废最为合算?此时,年平均费用为多少?”
分析:此题的关键词为“年平均费用、15万元、每年12000元、维修费用、等差数列”。在(1)问中要找出等量关系:年平均费用=15+1.2n+维修总费用/n(万元),提醒学生注意等式两边单位要相同,维修总费用利用等差数列求和公式得到。在(2)问中利用均值定理得到。
通过数学建模活动,注重培养学生的应用意识和应用能力,使学生体会到数学是生动活泼、充满激情、并有巨大应用价值的一门学科。
(四)鼓励学生撰写数学论文,及时总结解决实际问题的经验。
数学是研究客观世界数量关系和空间形式的科学。数学美即是蕴藏于她所特有的抽象概念、公式符号、命题模型、结构系统、推理论证、思维方法之中以及自然、简单、严谨、和谐等形式当中,她是数学创造的自由形式,她揭示了规律性,是一种科学的真实美。数学的魅力是多方面的、具体的、意义深刻的,其主要表现在以下4方面:
一、自然美
数学存在的意义,在于理性地揭示自然界的一些现象、规律,帮助人们认识自然、改造自然。可以这样说,数学是取诸生活而用诸生活的。数学最早的起源,大概来自古代人们的结绳记事,一个一个的绳扣,把数学的根和生活从一开始就牢牢地系在了一起。后来出现的记数法,是牲畜养殖或商品买卖的需要,古代几何学的产生,是为了丈量土地。中国古代的众多数学著作(如:《九章算术》)中,几乎全是对于某个具体问题的探究和推广。阿基米德的数学成果,都用于当时的军事、建筑、工程等众多科学领域,牛顿见物象而思数学之所出,即有微积分的创作。费尔玛和笛卡儿一起奠定的解析几何的基础理论及欧拉对变分法(最终寻求的是极值函数,使得泛函数取得极大或极小值)的开创性发明也是由探索自然界的现象而引起的。
二、简洁美
简单性是美的特征,也是数学美的基本内容。数学的简单美具有形式简洁、秩序规整和高度统一的特点,还具有数学规律的普遍性和应用的广泛性。例如,众所周知的三角形、平行四边形、梯形的面积公式,形式多么简洁规整,应用又多么的广泛普遍。在梯形的面积公式s=1/2(a+b)h(a为上底,b为下底,h为高)中,当a=0时变成三角形的面积公式;当a=b时,变成平行四边形的面积公式,这种既有区别又有联系、既对立又统一、从量变到质变的辨证方法在数学中处处可见,其思维方式引人深思。
“数学是语言所能达到的最高境界。”如果说,诗歌的简洁是写意的、是欲言还休的、是中国水墨画中的留白,那么数学语言的微言大义则是写实的、是简洁精确、抽象规范的,是严谨的科学态度的体现。数学的简洁,不仅使人们更快、更准确地把握理论的精髓,促进自身学科的发展,也使数学学科具有了很强的通用性。目前,数学作为自然科学的语言和工具,已经成了所有科学――包括社会科学在内的语言和工具。最为典型的例子,莫过于二进制在计算机领域的应用。试想,任何一个复杂的指令,都被译做明确的01数字串,这是多么伟大的一个构想。可以说,没有数学的简化,就没有现在这个互联网四通八达、信息技术飞速发展的时代。
三、严谨美
严谨性是数学的独特之美。它表现在数学定义准确地揭示了概念的本质属性;数学结论存在且唯一,对错分明,不模棱两可;数学的逻辑推理严密,从它的公理开始到演绎的最后一个环节不允许有一句假话,即使错一个符号也不行。数学规律由一些基本定理出发,雅洁、鲜明地表达出来。大多数的数学论文都是艰涩难懂,但有些却能令人流连再三。牛顿三大定律,非常简单,但可以解释非常繁杂的现象,如天体运行的规律。这就是数学家的口味,不够严谨、经不起推敲,就不入法眼。此外,数学结构系统协调完备,数学图形美丽和谐,数学语言生动严密等都表现了数学的严谨性,例如,极限过程,是一个无限接近的过程,人们无法经历它的全过程,而极限理论却使我们在推理想象中完成这个过程。对她所推出的结论的正确性人们确信无疑,达到尽善尽美,令人陶醉的境界。数学美的这种严谨性,要求数学工作者具有实事求是,谦虚谨慎,孜孜不倦地追求真理的美德,这正式数学美的伦理价值所在。
四、对称美
中国的文学讲究对称,这点可以从历时百年的楹联文化中窥见一斑。而更胜一筹的对称,就是回文。苏轼有一首著名的七律《游金山寺》,便是这方面的上乘之作:
《游金山寺》
潮随暗浪雪山倾,远浦渔舟钓月明。
桥对寺门松径小,槛当泉眼石波清。
迢迢绿树江天晓,霭霭红霞晚日晴。
遥望四边云接水,碧峰千点数鸥轻。
不难看出,把它倒转过来,仍然是一首完整的七律:
轻鸥数点千峰碧,水接云边四望遥。
晴日晚霞红霭霭,晓天江树绿迢迢。
清波石眼泉当槛,小径松门寺对桥。
明月钓舟渔浦远,倾山雪浪暗随潮。
这首回文诗无论是顺读或倒读,都是情景交融、清新可读的好诗。类似的又如“香莲碧水动风凉,水动风凉夏日长。长日夏凉风动水,凉风动水碧莲香”。这些诗凭着精巧的构思,给人以奇妙的感受,每每读之,读者都会暗自叫绝。
而数学中,也不乏这样的回文现象,如:
12×12=144,21×21=441;
13×13=169,31×31=961;
102×102=10404,201×201=40401;
103×103=10609,301×301=90601;
而数学中更为一般的对称,则体现在函数图像的对称性和几何图形上。前者给我们探求函数的性质提供了方便,后者则运用在建筑、美术领域后给人以无穷的美感。各种自然形态,特别是动植物的生态以及人类的许多造物形态都蕴涵丰富的数学关系,有丰富的对称美、和谐美。作为反映和研究客观规律的数学科学,集中反映了这种美的特征。
人的爱美天性在青少年时期表现尤为突出,数学教师理应抓住这个最佳时期,不失时机地向学生揭示数学之美,在教学中可以遵循以下4点对学生进行审美教育,充分发挥数学的美育功能。
一、展示数学之美,激发学习兴趣
心理学研究表明:没有丝毫兴趣的强制性学习,将会扼杀学生探求真理的欲望。兴趣是思维的动因之一,兴趣是强烈而有持久的学习动机。只有学生热爱数学,才能产生积极而又持久的求学劲头。因此,教师应充分运用数学美的诱发力引起学生浓厚的学习兴趣、强烈的求知欲。具体方法如下:1.通过学生熟悉的实际事例、形象直观的教具,组织学生进行实际操作等引入数学概念、定理、公式,使学生感受到数学与日常生活密切相关;2.结合教材内容,向学生介绍数学的发展史和进展情况以及在社会主义现代化建设中的广泛应用,使学生看到数学的用处,明确今天的学习是为了明天的应用;3.根据教材内容,经常有选择地向学生介绍一些形象生动的数学典故、趣闻轶事和中外数学家探索数学思维王国的故事;4.根据教学需要和学生的智力发展水平提出一些趣味性、思考性强的数学问题等。
二、融贯数学之美,加深知识理解
数学美是美的高级形式,它的特点在于抽象的理性形式中包含着无限丰富的感性内容。在教学中,教师运用大量生动的感性材料给学生以美感直觉,把抽象枯燥的数学概念、公式、定理先给学生以具体的直观形象,再上升为理性形象,成为字母与运算符号间的造型艺术,使学生对所学知识易于接受,便于理解。教师通过严密的推理、生动的语言、优美的图形、科学的板书等作出审美示范,创设思维情境,把数学美的简单统一、和谐对称等特征融贯在教学的整个过程中,使学生在美的享受中获得知识、理解知识、掌握知识,在潜移默化中理解数学美的真正含义。
教师通过引导学生对所学知识进行前后比较,归纳总结,揭示内在规律,形成有序结构体系,并教给学生归纳整理的方法等手段融贯数学之美,既能促进学生进一步巩固和加深对所学知识的理解和应用,也能提高教学质量,起到事半功倍的效果。例如,教师带领学生把正棱柱内接于圆锥、圆柱内接于圆锥、圆柱内接于球、圆锥内接于球、球内切于圆柱、球内切于圆锥等常见的特殊多面体与旋转体的相“接”相“切”问题,画出图形、分析比较,区别异同。根据多面体与旋转体的定义和性质,归纳总结各种情况下“接”与“切”的空间位置关系和各个元素之间的相互数量关系,寻觅解决问题的截面和把空间问题转化为平面问题解决的途径。这些优美对称的图形使学生看到美的形象,领略到美的神韵。在感受美、鉴赏美的过程中建立起“知识链”,形成了知识的有序结构和解题的方法体系,巩固和加深了对所学知识的理解和应用。
三、创造数学之美,培养思维能力
数学教学的基本任务之一是传授数学知识和培养技能、技巧的过程中发展学生的思维能力。根据青少年“好想”、“好动”的特点,在教学中教师应通过一题多解(证)、一题多变、一法多用、一图多变等数学的奇异美,鼓励学生多向思维,标新立异,找出最优方法。教师要善于把握教学机制,创设思维情境,用数学的美启发学生思维,当学生对数学美感受最灵敏、最强烈、最深刻的时候,他们的思维也进入最佳时期,逻辑思维和灵感思维交融促进,聪明才智得到充分发挥,一旦灵感出现,他们就会感受到创造数学美的喜悦和成功后的乐趣。毫无疑问他们的思维能力也得到培养和提高。学生亲身感受到数学的奇异之美,陶醉在创造数学美的愉悦之中。这个对学生来说,可视为创造性发现。此时,师生情感交融,学生思维的灵活性、发散性、深刻性、独创性等诸方面得到培养和提高。
四、发掘数学之美,陶冶思想情操
数学中的审美教育同文学艺术一样,具有潜在的思想教育功能。不过,数学美是美的高级形式,对缺乏数学素养的人来讲,特别是青少年受阅历、知识和审美能力的局限,不可能像文学艺术那样轻易地感受和意识到,这就需要教师不断提高自身的专业知识水平和美学修养,认真钻研教材,深入发掘和精心提炼教材中蕴涵的美育因素,为学生创设一个和谐、优美、愉快的学习环境和气氛,引导学生按照美的规律去发现美、感受美、鉴赏美和创造美,进行审美教育,提高审美能力,培养审美意识。它的核心是通过情感教育,让学生在美的熏陶中开启心灵,以自己的知、意、情去追求客观世界的真、善、美,引起精神上的升华,产生共鸣,起到净化感情,陶冶情操的效果,对培养学生良好的个性品质和形成他们正确的人生观、完美的世界观也能起积极作用。例如,向学生介绍数学在祖国现代化建设和最新科学技术中广泛应用,既激励了他们为振兴中华而努力学好数学的信心和决心,又美化了学生的心灵;向学生介绍我国数学发展的历史,介绍我国古代数学家的杰出成就和现代数学家对数学发展的巨大贡献,既激发了学生学习兴趣,又对他们进行了爱国主义教育,增强了他们的民族自尊心、自信心和自豪感。又如,数学美的严谨性可以培养学生言必有据,一丝不苟,坚持真理,修正错误,实事求是的科学态度和高尚品德;寻觅数学结论完美和接替方法最优,可以培养学生独立思考、标新立异、勇于探索、坚韧不拔、顽强拼搏的意识。