浅谈数学解题教学反思的实践探索.doc
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1、浅谈数学解题教学反思的实践探索摘 要:数学教学反思是对数学教学的反思性活动。数学解题教学反思的内涵体现在:这种反思既是一种心理活动(思维活动),又是一种实践行为。它涵盖着解题理念、方法原则和过程策略及解题教学中有效地获得和改善数学解题的实践性知识等诸多方面。关键词:问题解决;数学解题;解题教学;教学反思;反思实践1 数学解题教学的概念理解普通高中数学教学课程标准把“数学地提出、分析和解决问题(包括简单的实际问题)的能力”作为数学课程的主要目标,美国学校数学课程的原则与标准也把数学问题解决作为各年级数学课程的重要组成部分,可见数学问题受到世界各国的广泛重视。1.1 问题是数学的心脏美国数学家哈尔
2、莫斯1980年曾提出:数学究竟是由什么组成的?公理?定理?证明?概念?定义?公式?最后哈尔莫斯强调:“数学的真正组成部分应该是问题和解,问题才是数学的心脏。”数学来源于现实生活,是人们将现实世界抽象化的高级思维结果,数学问题的原始状态是实际问题,人们使用数学方法把问题模型化,而成为数学化的实际问题。1.2 数学解题的价值某种意义上讲,解题就是“解决问题”。数学解题是问题解决中的一种特殊类型,就是求解数学问题答案的过程。著名的数学教育家玻利亚早就指出:“中学数学教学的首要任务就是加强解题训练掌握数学就意味着善于解题。”张乃达先生也指出“数学教育应该以解题为中心。”“解题教学正是达到教学目的的最好
3、手段。”解题在学生数学概念的形成,数学定理、公式、结论的掌握,数学方法和技能的探索、获得等等方面都起着举足轻重的作用。1.3 解题教学的本质解题是模拟数学发现过程的方式之一,是一种有意义的学习。数学家的解题是一个创造和发现的过程,数学教学中的解题更多的是一个再创造或再发现的过程。解题教学基本含义是通过典型数学题的学习,进行“数学地思维”,去探索数学问题解决的基本规律,解题教学是解题活动的教学,是学生解题思维认知结构建构的过程教学,解题过程是在解题思想的指导下,运用合理化的解题策略,制定科学的解题程序,进行解题活动的思维过程。正如罗增儒先生所言:“数学学习中真正发现数学的地方都一无例外地充满着数
4、学解题活动。”通过解题教学可提高学生形式化处理问题的能力,发展学生数学化地本质性的分析和解决问题的能力。因此,数学教育中解题教学几乎成了实现数学教育目的的必不可少的手段。2 数学解题教学反思的内涵理解2.1 反思反思即元认知。简单说,元认知就是对自己的认知过程的认知。譬如解一道题的过程,是你对数学的一种认知过程,认知对象是这道数学题。然而,在解题过程中你是如何思考的?就是对你的解题过程的一种认知,也就是“元认知”,认知对象是你的思维过程。一般认为,计划、监控、反思都是属于元认知。对解题这个过程来说,你打算怎么解这道题(计划)?解题过程中如何防止出现差错,防止走弯路?出现问题之后如何调节(监控)
5、?解完题之后,你有什么经验和教训(反思)?这些都属于元认知。反思是人们以自己的认识活动过程及结果为认识对象的认识活动。通过反思,人们获得不同于感觉所得来的内部经验,使自己的认识得以升华,使自己的实践行为趋于合理,同时在反思过程中自我得到发展,特别是形成一种反思的能力。反思具有普遍性、监控性、批判性、创造性和探究性等特点。目前,学生的元认知(反思)水平发展远落后于认知水平,因此要加强元认知的教育,培养反思能力。2.2 教学反思教学反思是教师立足于自我之外的,批判地考察自己行动及情境的能力,即教师以自己的实践过程为思考对象,对自己的教学行为、决策以及结果进行审视和分析。教学主体通过这种自我解剖,不
6、断发现、探究并解决教与学实践中的具体问题,提高教学实践的合理性,促进自我职业水平的发展。教学反思不要只停留在对教学实践行为、教学经验的反省,更重要的是指向未来教学实践活动。“教会年轻人思考”、“有目的思考”、“能产性思考”(玻利亚)是中学数学教学的重要目的。2.3 数学教学反思数学教学反思,即对数学教学的反思性活动,是指教师借助于对自己数学教学实践的行为研究。数学教学反思以探索和解决数学教学实践活动中的问题为基本出发点,以追求合理的数学教学实践为最终目的;数学教学反思是贯穿于数学教学全过程,是教师对数学教学的元认知;数学教学反思是数学教师学会教学的过程,是其自身全面发展的过程。2.4 数学解题
7、教学反思玻利亚主张“解题是富有特征的、特殊类型的有目的的思考”。他结合自己数十年的教学与科研经验,提炼出了分析和解决数学问题的一般规律和方法,明确了“怎样解题”的4个步骤:弄清问题、拟订解题计划、实施解题计划、回顾总结反思等。为通过解题提高数学素养,数学解题教学中不能忽视解题“回顾反思”这个极其重要的一步。正如弗赖登塔尔所说:“反思是重要的数学活动,它是数学活动的核心动力,是一种积极的思维活动和探索行为,是同化、是探索、是发现、是再创造。”2.5 数学解题教学反思的内涵随着教育教学的改革,教师们越来越认识到了学习的重要性,通过各种渠道学习新的教学理念,新的教学方法。但是不少教师,仅仅停留在了学
8、习,很少去思考、反思自己的教学。上海市普陀区教育局的王华老师认为,解决数学问题有三种境界:就题论题,就题论法,就题论道。就题论题,只囿于问题本身,问什么答什么,不论方法,不思变式;就题论法,通过题这个载体,思考解决问题的一般方法,明确建立能够举一反三的通法;就题论道,不只学习一般的解题方法,而且由联想推广到一般结论,力争找出反映问题本质属性的规律。目前的现状可以这样说,大多数老师的解题教学水平还只是在就题论题的水平,少数的老师能够通过归纳总结解决问题的一般方法,达到就题论法的水平,能够达到就题论道的,可以说是凤毛麟角。一个不会反思的教师,不能真正地理解数学;一个不会反思的教师,把握不了教学的真
9、谛;一个不会反思的教师,更加教不出会反思的学生。著名翻译家杨宪益老先生说过“教育没有反思就没有进步”,我们的课堂教学又何尝不是这样。学生的学习,很大程度上从模仿教师开始,模仿教师的书写方式,模仿教师的思维方式。如果教师不善于反思,那么学生也就缺少了真正学好数学的基础了。华罗庚先生曾说过“读数学书不做习题,等于入宝山而空返”,那么做了习题不反思,就等于“拿着宝物又放下了”。我们的传统是主张熟能生巧,其实熟不一定生巧,能不能生巧,关键之一是反思。我们常说“题不在于多,而在于精”,然而,精选了,还要精讲,对于每一道题目,都要把它的作用发挥到极致,要把文章做足。因此,教师首先要提高自身的元认知水平,特
10、别要加强反思能力的培养,然后在教学中,当然也包括解题教学中,对学生进行元认知的教育,提高反思水平,争取做到“就题论道”。3 数学解题教学反思的实践探索近几年,本人从如下几方面进行了数学解题反思的实践教学,有效地提高了解题教学的质量和水平。3.1 反思课本例、习题的深化课本是数学知识的系统载体,是数学课程标准的具体体现。课本是学生获取知识的主要来源和教师教学的主要依据。课本中的例、习题都是经过专家精心筛选的,具有一定的典型性和代表性,其中许多例、习题蕴藏着丰富的内涵和背景,是课本的精髓。下面就高中数学新教材(人民教育出版社的全日制普遍高级中学教科书(试验修订本必修)中几道例、习题进行反思深化。3
11、.1.1 保留条件,深化结论1 求证:如果三条共点直线两两互相垂直,那么它们中每两条直线确定的平面也两两互相垂直。(第二册(下A)39页题10(1)保留上题的条件,在四面体P-ABC中,PA、PB、PC两两互相垂直,那么,(1)P、A、B、C四点在所对的面内的射影均是对面三角形的垂心;(2)ABC为锐角三角形;(第二册(下A)80页题14)(3),(O为ABC的垂心);(4) ;(5)分别为侧面与底面所成的角);(6) 分别为侧棱与底面所成的角);(7)对棱中点的连线段长相等,且互相平分;(8)对棱的平方和都相等;(9)P、A、B、C共球,且PA=PB=PC=1,求球的体积和表面积。(第二册(
12、下A)77页例2)反思:课本上许多例、习题都是为了巩固某一知识点而设置的,它们之间都有着一定的联系,将它们串在一起,可使零碎的知识成为有机的整体,有利于加深对例、习题功能的理解。对充分发挥例、习题的典型性和示范性,培养学生的抽象、概括能力十分有益。3.1.2 等价转价,联想结论2 已abc,求证:.(第二册(上)30页题8)分析 证明过程很简单,事实上但如果用分析法,则可得,出现“”形式,联想出下面结论:(1)已知x、y都是正数,求证:2.(第二册(上)11页题2(1)(2)已知x、y都是正数,求证:.(与上例题等价)事实上,令x=ab0,y=bc0,则ac=(ab)+(bc)=x+y即得。(
13、3)对任意abc,求使不等式成立的实数k的取值范围。与之等价的有“设x0、y0,求使恒成立的k的取值范围”。过程略,k的取值范围是(,4)。(4)对任意xy0,求使不等式恒成立的k的取值范围。过程略,k的取值范围是(0,4)。反思:解数学题就是不断地变更数学问题,亦即不断地变更数学问题的表达形式。“如果不变化问题,我们几乎不能有什么进展。”(波利亚语)对数学问题进行充分的挖掘、转化,尽情地去联想结论,“多题归一”是培养思维灵活性的有效途径。3.1.3 观察类比,归纳结论3 已知a、b是正数,且ab,求证:a3+b3a2b+ab2.(第二册(上)12页例3)课本上采用了作差比较法加以证明。观察不
14、等式的结构特征,模仿证明过程,类比可得到:(1) ab,求证:a6+b6a4b2+a2b4.(第二册(上)16页题2)注:课本上原题“ab,求证:a6+b6a4b2+a2b4”是不成立的。(2)已知a、b、c是不全相等的正数,求证:2(a3+b3+c3)a2(b+c)+b2(c+a)+c2(a+b).(第二册(上)30页题4)(3)已知a、bR+,nN*,求证:an+1+bn+1abn+anb.(4)已知nN*,kN*,a、bR+,求证:an+k+bn+kakbn+anbk.OPBA4 如图,、不共线,用、表示。(第二册(下)107页例5)课本用向量加法、减法的三角形法则得出结果。=(1t)+
15、t.可归纳出:(1)O为任一点,P为AB的中点,则=;(中点向量公式)(2) O为任一点,=,则=;(定比分点向量公式)(3) O为任一点,P为P1P2P3的重心,则=。(重心向量公式)注:结论(3)由(1)、(2)可证明;O可以是空间任一点;上述结论的逆命题也成立。(4)已知向量、满足条件=,|=|=|=1,求证: P1P2P3是正三角形。(第一册(下)151页题6)分析 由结论(3)知,P1P2P3重心与外心重合,从而得出结论;也可按下述过程进行证明:由=得,从而.由|=|=|=1,得2=1,即=同理=.故得证。反思:类比是数学中最常用的、最有效的归纳猜想方法之一,对数学的发展作用很大。“
16、珍惜类比胜于任何别的东西,它是最信赖的老师”(开普勒语)将课本例、习题并联类比、归纳推广,向学生展现问题的通性通法,使学生明白一类,抓住一串,达到举一反三,触类旁通,有利于提高发现规律、猜想一般结论的能力。3.1.4 变换条件,探索结论5 斜率为1的直线经过抛物线y2=4x的焦点与抛物线相交于两点A、B,求线段AB的长。(第二册(上)118页例3)这是一道研究直线与二次曲线位置关系(直线截抛物线)的基础问题。课本上按解析几何的基本方法坐标法进行了处理,同时给出了用韦达定理或用圆锥曲线定义去求所截弦长的又一种常用方法。进一步分析:本例涉及三个要素“直线l”、“抛物线C(二次曲线)”、“弦长|AB
17、|”,由其中两个要素处理第三个要素。课本例3的形式是“直线l及抛物线C弦长|AB|”,变换条件、结论,可得出:(1)顶点在原点,焦点在x轴上的抛物线被直线y=x1截得的弦长等于8,求抛物线的方程(y2=8x或y2=4x)(2)已知直线l过抛物线y2=4x的焦点,与抛物线相交于A、B两点,若|AB|=8,求直线l的方程。(y=x1或y=x+1)(3)斜率为1的直线与抛物线y2=4x相交于A、B两点,|AB|=8,求直线l的方程,并在x轴上求一点P,使ABP的面积为.( y=x+1,P(0,0)或P(2,0)(4)求抛物线y2=4x的斜率为1的平行弦的中点轨迹方程。(y=2(x1)(5)求抛物线y
18、2=4x过点(2,0)的弦中点的轨迹方程。(y2=2(x2)(6)若抛物线y2=4x上存在两点关于直线y=x+m对称,求实数m的取值范围。(m3)反思:像上述这样一道课本基础的例题,经过不断的变换、改造和转化,几乎串联了直线与二次曲线相截问题的全部类型,达到以点带面、以少胜多、巩固三基(基本知识、基本技能和基本思想方法)的效果,使知识形成网络化、系统化,大大提高了思维的创造性。可以看出,教师在平时的教学和高考复习的过程中,应认真钻研教材,吃透教材,真正弄懂、弄通教材编排意图。善待教材中每一道例、习题,体会教材中例、习题的潜在价值、功能,对例、习题进行有机的演变、引申和开拓,可以最大限度的发挥课
19、本的作用,也可以培养学生学数学、用数学的意识。3.2 反思课本题的研究性学习高中数学课程改革早已成为广大数学教师的自觉行动,“探索型的学习方式”、“研究性学习”观念早已深入人心。江苏省普通高中课程标准数学实验教科书在每一章复习题部分都设计了“探究拓展”内容,用以激发学生探索数学的兴趣。下面以数学必修2第一章复习题18为例作一介绍。题目:(操作题)用硬纸剪一个三边均不等的锐角三角形AOB,然后以AB边上的高为折痕,折得两个直角三角形,使之直立于桌面上(如图1),那么,就是在桌面上的射影,转动其中的一个直角三角形,观察与的大小关系,是否存在某个位置,使=?探究过程:3.2.1 探究准备1:一道熟悉
20、题错解辨析(1996年“希望杯”竞赛高二(二试题8))如图2,设C是ABO所在平面M外一点,且CO平面M,则以下结论正确的是 ( )AACBAOB B. ACBAOBC. ACBAOB D. ACB与AOB大小关系不确定错解:如图3,在平面M内过点O作ODAB于D,连接CD.M在RtBDO中,sinBOD=,在RtBDC中,sinBCD=,在RtBOC中,BOsinBCD,故BODBCD,同理:AODACD,所以,AOB=AOD+BODACD+BCD=ACB. 选B辨析:所作垂足D一定在线段AB内部吗?若ABC或BAC为钝角,则D点落在线段AB或线段BA的延长线上。则AOB=AODBOD,AC
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