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关键词:数据处理;Origin软件;软件教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)28-0231-02
《数据处理与论文写作》是农科院校多个专业的必修课程。该课程对于指导、帮助本科生开展课程实验和毕业论文设计以及毕业后从事科学研究及生产实践具有重要作用。该课程包括数据处理和论文写作两部分,其中数据处理是该课程的重点。但对工科基础比较薄弱的农科院校学生而言,数据处理部分具有理论性强、内容抽象、对高等数学和概率论与数理统计等先修课程要求较高等特点[1],使学生难以掌握该部分内容。课堂调查表明,学生在心理上对该部分内容容易产生一定的抵触情绪,学习兴趣较低,学习效果较差。因此,在学生认知不足、学习积极性不高的情况下,如何加强学生在数据处理学习中的主动性,提高教学效果,是《数据处理与论文写作》课程教师迫切需要解决的问题。
鉴于现在大学生的计算机操作能力普遍较强的特点,在《数据处理与论文写作》教学中引入计算机教学为该课程改革提供了契机。本课程选择当今世界上最著名的科技绘图和数据分析软件之一――Origin软件进行数据处理的计算机教学。
一、Origin软件的简介和特点
Origin软件是美国OriginLab公司开发的科技绘图和数据分析软件。自1991年问世以来,该软件一直在不断升级,目前已发展到Origin 9.1版[2]。
和当前流行的图形和可视化的数据分析软件Matlab、Mathmatica、SAS等相比,采用Origin软件进行数据分析和科学绘图,不需要任何计算机编程基础,也无需熟悉大量的函数和命令,只需单击工具条按钮或者选择菜单命令即可以完成大部分工作。此外,Origin可使用自身的脚本语言LabTalk控制软件,该语言可使用内置的基于C/C++的编译语言Origin C进行扩展。因此,Origin软件具有功能强大、操作简便等特点,既适合于一般的作图需求,也能够满足复杂的数据分析和图形处理。因此,Origin软件已经成为广泛流行和国际科技出版界公认的标准作图工具,是科学研究和工程工作者常用的软件之一[3]。
二、Origin软件的基本功能
Origin软件在科技绘图、统计描述和统计检验等方面功能丰富,这为《数据处理与论文写作》课程中的数据处理提供了便利条件。其功能可分类总结如下:(1)科技绘图:Origin软件可以提供几十种二维和三维的图形模板,包括直线图、描点图、向量图、柱状图、饼图、区域图、箱线图、极坐标图、气泡图、三角坐标图、彩色映射图以及各种3D图和统计用图等,用户可以使用这些模板制图,还可以自定义绘图模板;Origin还具备绘制更为复杂的多变量、多数据集的多层图的功能,可以产生双X轴、双Y轴图等;可以进行线性拟合、多项式拟合、S形曲线拟合等,还可以根据需要设定函数进行拟合;同时,Origin能够提供拟合参数等[3]。(2)统计描述:可以采用Origin进行常用的统计描述,如最大值、最小值、中位数、极差、和、数据点数、平均值、方差、标准偏差、平均值的标准误差、权重和、峰度、偏度及百分位数等。(3)统计检验:Origin软件中常见的统计检验函数有单样本t检验、独立双样本t检验、卡方检验、单因素方差分析、双因素方差分析、存活率分析等。
三、教学实例分析
《数据处理与论文写作》的数据处理部分包括很多理论内容,例如假设检验和方差分析及多重比较的基本原理等。这些内容的讲授通常涉及到大量的公式推导和计算,这使得教师难以在有限的课堂时间内高效地传递这些信息,还易引起学生的厌学情绪,使学生对知识的接受程度较低,教学效果不理想。例如,在讲解有重复的双因素方差分析时,需要计算矫正数、总平方和及其自由度、水平组合平方和及其自由度、两个因素的平方和及其自由度、交互作用平方和及其自由度、误差平方和及其自由度、相应均方等统计量,计算任务繁重,学生尤其难以接受手工计算,故在教学过程中将Origin软件引入教学。具体实现过程如下例题所示。
例题:为提高果汁饮料的口感,研究果汁的pH值(A)和蔗糖添加量(B)两个因素不同水平组合对果汁感官评分的影响。果汁的pH值为3.5、4.0、4.5,蔗糖添加量为10%、15%、20%。每个水平组合重复3次,进行完全随机化试验。试验指标为感官评分越高越好。试验结果如表1所示。试分析各pH值和蔗糖添加量水平下果汁的感官评分是否存在显著差异?
该题目的完成需要先分析pH值和蔗糖添加量对果汁的感官评分是否有显著影响,在此基础上进行多重比较。采用Origin软件分析,步骤如下:(1)按照下列方式将数据录入到origin软件的工作表中,或者选择File/Import将其他数据文件直接调入工作表中;(2)在Statistics选项中选择ANOVA/Two-way ANOVA;(3)在所弹出的对话框中的数据录入区域录入对应数据,选择结果输出的内容:统计描述(Descriptive Statistics)和多重比较(Means Comparison),并明确多重比较结果输出时所采用的显著性水平和多重比较的方法(如Tukey、Fisher检验等),点击OK确认输出结果;(4)根据结果(如表2所示)做出判断。
从表2的结果可以看出,Origin软件所输出的结果直观,无需进行复杂的计算和查找F值表等即可做出判断。
在实际教学过程中,可以先进行数据分析的软件演示,让学生对采用Origin软件开展方差分析建立感性认识,减少学生的畏难心理,为进行方差分析的理论教学做好铺垫;同时,在后期的上机操作训练中,学生的学习积极性得到调动,教学效果得到充分提升。
Origin软件灵活、多变、强大的科技绘图功能能够极大地激发学生的学习兴趣,提高学生的绘图水平,对进一步顺利完成毕业论文乃至未来的科研任务也起到了至关重要的作用。采用Origin进行多个统计量计算时,单击工具条按钮可一步完成所有统计量的计算,通过简单的课堂练习即可掌握;而在统计检验中,学生在软件操作过程中营造了互动的课堂氛围,提高了他们的课堂参与度。Origin软件在《数据处理与论文写作》中的应用很好地诠释了现代信息技术与教育事业的强强联合,使得该课程数据处理部分的教学变得更加容易、简便,摆脱了传统的利用计算器进行计算的方式,简化了计算程序,优化了该课程的教学效果。值得注意的是,尽管Origin软件能够帮助学生实现复杂的计算,但在教学中也应引导学生认识到Origin软件只是工具,必要的理论知识学习才是用好该工具的前提。此外,由于课堂中的学习时间有限,而软件的使用需要在实际应用中反复探索、实践与总结,因此应引导学生加强课后的练习和使用,使之完全掌握该软件,以适应新的经济形式下社会对理论与实践能力兼备型人才的需求。
参考文献:
[1]王钦德,杨坚.食品试验设计与统计分析[M].北京:中国农业大学出版社,2003.
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【关键词】初中数学 教学艺术 主动参与 教学模式
中图分类号:G4 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2016.01.165
初中数学教学是一门很重要的课程,但是很多初中学生害怕学习数学,有的基础差的学生想提高数学成绩,直到初中毕业也没有提起来。学生的这些表现和数学老师的教学艺术是息息相关的。好的教学艺术,是能够提高学生学习兴趣,进而学好初中数学的。本文就从以下几个方面来谈谈这个问题。
一、让学生主动参与学好数学
在传统的数学教学中,一般都是数学教师在讲台上讲,在黑板上写,是一种以传授为主的教学方式,也就是大家说的以灌输教育为主。新课标强调要以学生为主,要充分尊重学生的主体地位。学生是教育的对象,同样也是学习的主体,他们国家的未来,教师要从以往的死记硬背中转变到现在的科学学习方法,变“跟我学”到“我要学”,以知识的主人身份投入到学习过程中去,让学生获得成功的。
在学的过程中,我不断激发学生的自主性,在思考问题的角度等方面放权让学生独立,使得学生的目标更加明确了,参与度更深了,并让学生有更加充分的机会去展示自己的学习能力。让学习数学的过程逐步成为学生自我支配、自我调节和自我控制的活动过程,与此同时,让独立探索成为学生个性自主性的强大支点。学生们通过这样的方式能够充分领会到自主获取知识的快乐,增强了学习的主动性,提高了学习的兴趣。
在数学教学中,数学教师很少创造让学生亲身体验的机会,这也导致了很多学生害怕学数学的原因。在新课标指导下,我们要创造条件亲身去体验、用心去感悟,让数学课堂呈现勃勃生机。长期以来,数学课教学都是非常严肃的,而数学老师一般都是不苟言笑,在数学课堂里的课堂气氛显得过于沉闷,呆板和压抑,这种状态下学生的学习兴趣不翼而飞,学生的学习积极性很难以被调动起来。因而,引导学生的自主探索,用自身的经历,老师和学生共同营造宽松和谐的学习氛围,在生动活泼的教学氛围中感染和激发学生的学习兴趣。
活动教学中的活动是以学生学习兴趣和内在需要为基础,以主动探究作为改造活动对象,以实现学生主体能力综合发展为目的实践过程。作为教师,在数学课堂内,必须为学生的体验探究活动提供广阔的空间,学生在课堂上可以发现问题、提出问题、研究问题、解决问题,实实在在地经历有意义的学习过程。以实践这种积极情感的积累有助于在心理上形成良性循环,增强学生学习的自信心,从而增强学生的勤奋好学。
二、让灵活的教学模式激发学生学好数学
在数学教学活动中,我们可以采取多种教学模式老激发学生学好数学。比如,在老师的指导下,学生自己解决问题。与生活联系紧密的传统型应用题较适合这样的教学模式。这类问题有一定的实际背景、具有明确条件,如规律、公式的发现、推导等,有利于培养学生的探究能力。
例如学习平行线的性质,可以由教师提出有关平行线性质的问题,创设出问题情境,接着提出问题,让学生主动探讨平行线有何性质。期间可以鼓励学生进行实验,用学生自己的方法去实践其想法,最终得出两直线平行,同位角相等、内错角相等、同旁内角互补的结论。
之后,可由老师总结指导,引导学生将实践经验转化为抽象的数学定理,便于学生将知识提升到理论的高度。可参考如下流程:创设情境问题提出自主探讨进行实验教师指导得出结论。这样,学生能充分感受到,通过实验操作,的确能够自主解决数学问题,同时也大大提高了学生学习数学的兴趣和成就感。
现在提倡研究性学习,在数学教学中,我们也可以开展研究性学习。数学研究性课题学习,是根据研究目的,人为创设、改变和控制某种数学情景,在有利的条件下经过思想活动,以研究某种数学现象和数学规律,从而体现学生发现问题、提出问题、收集整理数据、建立模型等应用数学的过程。此类课主要是让学生通过课题学习、然后撰写论文的形式进行数学思想实验,是学生应用数学的成果总结和对知识的进一步深化。这类型的数学实验课可以在户外完成。
例如,学习“数据的收集、整理和描述”这一部分时,教师可以让全班同学分成若干小组,以小组为单位选题进行调查研究,放学生到教室外面去收集数据,之后教师可指导其将数据进行整理和描述。本人在上这堂课时,鼓励学生大胆选题,有的同学调查节水问题,有的同学调查收入问题,有的同学选择调查小区用电水平。同学们对自己感兴趣的课题调查起来干劲十足,组员合理分工,相互配合得收集整理数据,建立简单的模型,得出初步的结论,并以论文的形式做报告。课后,同学们纷纷反映学到了比平时课本上多的知识,并且兴趣提高了,效率提高了,还更加热爱团队的合作,可谓是一举多得。
三、注重学生数学思维能力的培养
语文阅读教学中讲究思路,数学教学中不管是读题和解题,都需要学生良好的数学思维能力。因此,学生想要取得优异的成绩,需要培养和健全自身的数学思维。数学思维是人类将自身的意识用特定的空间和数量关系表现出的一种思想,是数学教学的重中之重,是数学素质的主要体现,是数学学科的灵魂。
初中学生只有在拥有健全的数学思维的前提下,才能将所学知识运用到自身的学习和生活中。为了培养初中学生的数学思维,教师应在日常的数学教学中,不断地为学生渗透重要的数学思维,为他们提高适宜的教学方法,才能达到完成学习计划,提高课堂效率,帮助学生建立良好的数学素养。
如何在教学过程中体现数学思维呢?我们可以将数学的教学内容大致分为两个方面,表层内容和深层内容。表层内容可以理解为日常接触最普遍的数学定义,数学概念,数学性质,还有各类法则、公式和定理等等。另一个则是深层知识,即需要学生深层次理解的数学思想和数学方法。数学思维作为学生学习知识的必要载体,对表层知识有着决定性的作用。因此,教师在教学过程中,除了教授浅显的表层知识即固有的定义、定理、公示等知识,更要在教学过程中不断地渗透重要的数学思维和数学思想。
在一线教师从事校本教育科研的过程中,需要教师及时将教育教学研究的新成果加以总结发表,以便同行之间相互交流借鉴。由于长期以来我们忽视了教师科学研究能力的培养,使得许多教师缺乏教育科研方面的基本训练,造成许多教师在撰写论文时不得要领,缺乏必要的规范。许多教师往往校本研究做得很好,但由于不懂得研究成果的表达,使得其工作的成绩被埋没,实在有些可惜。从这个意义上讲,加强教师论文写作的训练很有必要。
论文大体有三类。第一类是理论性文章,多为教育理论专业工作者所撰写,主要论述创新性理论研究工作成果;第二类是研究报告,也多为专业工作者所撰写,一般是实证性研究成果;第三类是经验总结性文章,多为一线广大教师所撰写,一般是论述自己在教育教学实践工作中的工作经验或体会。以前理论性文章和研究报告多出自专业科研工作者之手,随着教师参与科研工作的不断深入,目前在教师提交的论文中,也常会见到少量的理论性文章和研究报告。
本文结合一线教师在撰写论文时经常出现的不规范之处,结合实例谈一谈如何规范论文的写作,以期对一线基层教师们有所帮助。
一、如何撰写论文的题目
论文的题目要清晰准确。如下面的论文题目严格说来就不符合上述要求。题目“重质量,强内涵,提升办学品位”,就让人不能一下子明了研究的重点在什么地方。又如“刍议激发学生作文动机,牧养言语生命野性”,论文题目中使用的语言是文学性的而非学术性的,文学性的语言是描述性的、模糊的、感性的,因而是不准确的,作为论文题目明显不合适。“初中数学课堂提问有效性及提问策略的研究”和“协同式园本教研模式初探”,两个题目对研究的方向和重点均作了明确的界定,较好地点出了论文主要研究的问题。
二、如何撰写论文摘要
有些杂志,尤其是供中小学教师和校长阅读的地方教育杂志一般不要求写论文摘要,但有些杂志,尤其是偏重学术性的杂志会要求写论文摘要,有些学术会议提交的论文有时也会有此要求。
论文摘要,顾名思义就是论文整体的高度概括。如果是研究报告的摘要,主要应包括三层意思,即研究了什么问题,采用什么方法去研究的,研究的主要结果是什么。如果是经验总结类论文的摘要,主要说明论述的问题和结果就可以了。教师写的经验总结性论文摘要一般200字左右即可。
例1,研究报告类论文《天津市民幸福感及引导研究》的摘要如下:
本研究采用总体幸福感量表,调查了天津市区535名成人。结果表明:(1)天津市民绝大多数认为自己生活幸福,但是也有相当一部分人认为自己并不幸福。人口学变量与外部因素仅能解释幸福感变化的7.6%。(2)从个体外部建设一个人民富裕、崇尚健康、人际和谐的社会;从个体内部引导人们树立符合个人实际的内在价值目标,积极主动地应对环境的挑战,悦纳自己,形成助人、亲和的良好性格,是人们获得幸福的主要途经。
例2,经验总结类论文《如何确立科学有效的教学目标》的摘要如下:
本文针对当前教师们在教学目标设计方面存在的问题,根据已有研究成果和自己教学实践经验,提出了教学目标有效性的确立与实施的四个策略:在正确理解课程标准和三维目标的基础上确立教学目标;根据课程内容和学情制定可操作性强的教学目标;处理好教学目标和课堂教学各个环节的关系;在教学目标的指引下处理好预设与生成的关系。
论文摘要部分还包括关键词。关键词主要用于论文检索,应准确反映研究的关键内容。关键词数量一般为3~5个,关键词一般从题干去找,也有个别选自摘要。如上文《如何确立科学有效的教学目标》的关键词可为:有效、 教学目标、 策略。
三、如何撰写论文的正文
(一)研究报告的正文
如果是研究报告,报告的组成部分应遵循与研究过程相同的次序,可以按研究背景、研究方法、研究结果、研究结论与建议框架来写。
研究背景部分应交代清楚我为什么要研究某个问题(实践需要与理论需要),别人对这个问题研究到了什么程度(已有研究的成果与不足),我研究的问题具体是什么(研究问题界定),研究的理论与实践价值。可以通过设置小标题,恰当地把文献综述分成若干部分。应围绕研究问题,抽取文献中的思想,把它们结合成一个具有逻辑性的整体。通过文献的讨论,作者应能证明自己对该问题及相关研究有充分的了解。教师们在研究背景部分易犯的错误:研究问题的界定含糊、不明确;对研究文献只简单地罗列,不加评析以引出自己所要研究问题的必要性;食而不化地引用某种理论以装门面;对自己最熟悉的与研究问题有关的教育教学现状或存在的问题避而不谈等。
研究方法部分应详细交代某种研究方法在本次研究中的具体应用情况,描述的细节要足够充分,以使读者能重复这一研究。教师们在此部分常犯的错误是简单罗列研究方法而不做具体说明,如只写调查法或行动研究法等。如果采用了几种研究方法,应按研究过程中各种研究活动的顺序来分别加以阐述。需要注意的是,有的教师将文献法作为研究的主要方法,严格说来是不正确的。所有研究都应该做文献研究,尤其是在研究的立题阶段和研究结果的分析阶段,所以一般不必再特别交待文献法了。
研究结果部分是资料分析的产物。可以围绕预设的问题组织研究结果。若有几个假设或问题,可以按假设或问题的先后报告结果。若是实验研究,可以按实验的先后组织结果。教师们在研究结果部分常犯的错误是研究结果各部分之间缺乏逻辑性,给人一种随意的感觉。有时几个研究结果之间不但看不出逻辑关系,还不在一个维度上。有时研究结果又相互重叠,显得嗦。
研究结论及建议或启示部分是根据研究结果做出的解释或推论。可按意义或重要性的大小次序确定值得记录的结果,它应是该项研究的一个总结。
研究报告的正文部分写作还应注意的问题包括:标题最好不要超过三级标题,三级标题的标号常用“一”“(一)” “1”或“1、1.1、1.11”标示;研究结果中用到的表格应用三线表,避免使用封闭表,用于杂志发表的论文能用语言描述明白的研究结果尽量不使用表格;论文中一般不出现插图。
研究报告在杂志上发表时,通常不会给作者留出更多版面进行研究背景或研究方法的陈述,常常需要压缩或省略研究背景、研究方法部分,将论文的重点和篇幅留给研究结果和结论部分。所以,研究报告怎么写,哪里该详细哪里简要,也要考虑其用于什么目的而定。
(二)经验总结性文章的正文
经验总结性文章是常见的教师论文类型。这类论文的结构常常包括导论和研究结果或结论两大部分。导论和文献综述往往放在一起写,主要篇幅用于重点叙述经验总结(结果)。研究方法部分由于教师本人往往是“参与―观察者”,故常省略不提。此部分特别要注意在呈现自己的教育教学经验时,对经验要分成几个小标题加以组织,各个标题所代表的内容应具有明确的逻辑关系,反映一定的理论体系或框架。
【关键词】活动教学;数学教学
数学课一直是中职学生比较畏惧、没兴趣的课程之一.因为从小学开始,数学课就一直伤透了他们的自尊心和自信心.在一定程度上,这是由于教师们没有针对这些班级中等偏下学生的学习风格进行施教的原因.这些学生绝大多数的人都不是听觉型或视觉型学习者,不能只依靠观看他人做某事或依赖自己听和记的能力而能学好知识.他们更倾向于冲动,少有耐心,偏向属于动觉型学习者.有些学生在上课期间,如果不能走动或做些什么,他们会感到厌烦.他们的学习方式有些偶然与随意性.他们喜欢参与即时的、直接的和具体的经验而不是学习具体的概念再应用.通过直接参与活动来学习更有益于这些学生掌握知识.而原来的中职课堂教学模式大多类似于高中数学课堂模式,是在讲授式的基础上增加启发引导的教学模式,整个教学模式偏向思维化的训练,让学生通过动手实验,直接参与活动,发现和解决问题的活动教学模式使用得相当少.所以,总的来说中职数学课堂教学实施时没有针对中职学生学习模式的特点,纯思维化的训练模式加重了学生学习知识的负担,减少了学生学习知识的兴趣.学生数学成绩下降了以后,又对数学课产生了畏惧,产生了恶性循环.
2009年中华人民共和国教育部颁布了新的《中等职业学校数学教学大纲》.新的大纲强调了三项技能与四项能力的培养:计算技能、数据处理技能、计算工具使用技能、空间想象能力、观察能力、分析与解决问题能力、数学思维能力的培养.2011年7月江苏教育出版社出版的新的中等职业学校数学教材开始在江苏职业学校中使用.这本新教材与老教材比最大的变化是在体例结构上,每个新知识的构建模式都以探究、新知、例题、思考交流、问题解决、练习、习题、读一读、回顾与小结、章复习题这样的体例结构呈现.其中,可以从探究、思考交流等设计环节,看出新教材对培养学生探究问题和自主构建新知识能力培养的重视.
所以,笔者试图通过活动教学,培养学生对数学学习的兴趣,培养学生探究问题自主构建新知的能力,并通过这一过程达到培养学生三项技能与四项能力的目的.活动教学分为探究型活动教学、合作型活动教学、交往型活动教学.在实施活动教学时,要想兼顾到这几个方面,把活动教学实施成真正的增加学生学习数学兴趣,培养学生能力的教学,而不是形式主义的或只为开课服务的教学,那么必须把这个活动教学拓展到课堂之外.
一、课堂外的改变
中职生普遍没有课前预习的习惯.所以,如果一开始就要求他们通过课前准备,做到多么充分的预习新知识,并搜集活动资料的要求有点强人所难.所以,笔者从课后作业形式的改变做起.
传统的作业形式是课后和练习册上的习题.这些习题是纯理论性的题目.虽然,这些年已经注意了理论与实际应用的结合,但是应用题的类型还是偏单一化,同一章节的应用题就那么几个类型,而且这些应用题只是给理论性的问题套了一个实际问题的“外套”.它缺少让学生在实际问题中自己发现和总结问题的环节.因为在实际现实生活中,对于一个问题每个环节你可以通过网络或个人经验等获得很多的信息,这些信息有些是对的,有些是错的,学生必须学会如何查到自己所需要的信息,然后分辨信息的对错并做一定的筛选,选出对自己有用的.最后还要在有用的信息里面考虑怎样把这些信息合理地组合在一起,帮助自己分析问题.而我们书上的应用题,都是经过老师的编写,里面的信息都是有用的,都是对的,并且已经是编写的最精简的形式了.所以,在课后笔者布置了拓展作业,让学生自己搜集资料,自己编写应用题或自己针对某一节的理论知识结合实际生活说明理论如何应用到实际生活.这些拓展型的作业,可以让学生独立完成,也可以组织学生自由组合合作完成.在合作中又能培养学生互相沟通、互相协调的能力,让学生学会互相谅解,学会如何组织才能发挥每个人的长处.
比如:以函数概念这节的教学为例.这一节课是概念课,而且由抽象符号和严密逻辑关系组成的概念一直是学生掌握时的难点.所以,只能通过把理论与实际相结合,互相比较对照着理解才能更好地帮助学生理解.因此,可以布置学生寻找生活中的函数关系,举出实例,模仿例题或自己独创性的设计问题并交流.学生举出来的实例所涉及的内容很丰富,有的学生选取股票走势图并提出了自己对某股票走势的看法,还提出问题:如何能找到一个函数关系式预测股票走势?怎么用数学公式分析股票走势图?达到预测走势的目的.学生们对于这些问题都很感兴趣,那么本人在课后继续引导学生对这些问题进行研究.这些研究对于学生继续学习函数的性质、斜率等后续数学知识都有很好的帮助.再比如:学习统计这部分知识的时候,组织学生根据自己的兴趣,组织搜集资料进行统计研究和分析.或者让学生自己撰写论文,寻找数学和专业课中知识的联系.作业类型的多样性可以打破原有数学作业纯理论的枯燥模式,让每一名学生都能在自己的生活中找到兴趣点.教师在学生兴趣点的基础上增加数学纯理论知识的教授,学生不仅不会排斥数学,而且能通过数学活动课使自己各方面的能力和技能得到发展