数学核心素养在“问题―互动”教学中的培育

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　　摘 要
　　数学核心素养的培育可谓是数学教学的核心与灵魂，“问题-互动”以发现、解决实际问题为导向，在互动交流与合作中集思广益，培养了学生探究数学奥秘、追求卓越创新的意识与精神，这一教学模式已成为提升学生数学核心素养的有效路径。本文通过“问题-互动”实践中的教学案例来说明这一数学教学的优势所在。
　　核心素养 问题 互动
　　数学核心素养涵盖了数学思维发展、数学方法使用的全过程，是促使个体有效开展理性思维、逻辑推理的数学品质。由此可见，衡量学生数学水平的标准绝不仅是数学知识掌握的多寡或数学成绩的高低，而是突破数学这一学科工具束缚后，人们所掌握的数学思维方法与理性精神，因此，对数学核心素养的培育可谓是学科教学的核心与灵魂。在培养与提升学生数学核心素养的过程中，“问题-互动”教学模式的重要性与价值意义逐渐突显：一方面，数学核心素养培育的要求推动着高中数学教育开展改革探索活动，“问题-互动”教学模式因此有了广泛应用的可能性，实现了应用价值；另一方面，“问题-互动”教学模式贯穿了学生数学核心素养培育的全过程，使数学课堂教学成为师生之间的特殊交流活动，全面发展学生综合素质。“问题-互动”以发现、解决实际问题为导向，在互动交流与合作中集思广益，培养了学生探究数学奥秘、追求卓越创新的意识与精神，这一教学模式已成为提升学生数学核心素养的有效路径。
　　一、互动中突出问题导向，创设有利于发展数学核心素养的情境
　　“问题-互动”教学过程中，问题的提出是引导学生探究数学科学的动力，重视师生互动中问题的导向作用，能有效开发学生数学学习的求异思维与探索精神，进而促使学生主动发现科学规律，达到数学核心素养的培育目标。从这个角度上看，“问题-互动”教学模式与建构主义科学理论的内涵是相契合的。建构主义理论以教育主体为核心，突出教育主体的主动性，通过教育情境的建构，促使教育主体主动探索、挖掘、认识知识的价值与意义。为更好地实现高中学生数学核心素养的实施与培育，可以尝试在互动中突出问题导向，创设有利于发展数学核心素养的情境。
　　教学案例一：任意角
　　问题一（教师）：初中学习了角，实际生活中有比我们初中学过的角更大或更小的吗？如果有，你能举出实例吗？
　　互动一（生生）：事实上，在实际生活中我们也经常遇到更大范围内的角，比如：体操、跳水等体育项目中常常听到转体1080°这样的解说，我们可以看到绕着射线端点旋转三圈；现在时间是上午9∶10，手表指示为9∶00，与现在时间是上午8∶50，手表指示为9∶00，我们校准时间时，最简捷的方法是：前者顺时针旋转60°，后者逆时针旋转60°。
　　问题二（教师）：从以上这些实际情境，你对角有了怎样的新认识？
　　互动二（师生、生生）生：角是既有大小又有方向的量，以往我们用正负来表示具有相反意义的量，所以也用正角负角来扩充角的概念。逆时针方向旋转形成的角我们就把它叫正角、顺时针方向旋转形成的角叫负角。
　　师：射线可以不旋转吗？不旋转可以形成角吗？
　　生：可以，这种情况叫做零角。
　　【点评1】在高中数学课堂教学实践中，应结合数学核心素养的内在需求，以问题引导学生参与课堂互动活动。首先，创设阶梯式发展的数学问题情境，帮助学生积累数学基础知识与活动经验，在了解数学发展过程的同时，培育学生正确应用数学知识的数学核心素养。
　　问题三（教师）：你能用图形表示不同的角吗？请同学们相互给出一些角并且画出这些角。
　　互动三（师生、生生）：学生试着画出下列各角，330°，60°，495°，-150°；教师投影展示学生画图，进行点评。
　　问题四（教师）：这四个角位置各异、方向不定，显然会给我们研究角带来不便，能不能将它们统一起来进行研究？
　　互动四（生生）：借助平面直角坐标做参照系，以角的顶点为坐标原点、角的始边为x轴非负半轴，建立平面直角坐标系，在平面直角坐标系内讨论角，这样角就统一了。
　　问题五（教师）：在直角坐标系我们又怎么研究任意角呢？
　　互动五（生生）：只要研究角的终边位置，平面上的角按终边位置可以分成三类：在象限内、在轴上、终边相同。
　　【点评2】以“小步距”原则设计阶梯式问题，将高中数学知识按照难易程度进行区分，采用逐步深入递进的方式激发学生探究兴趣，提升学生对数学知识的把握，解决数学问题。
　　问题六（教师）：你能给这些角一个名称吗？你们能写出这些角的一般形式吗？
　　互动六（师生、生生）：师生合作给出象限角、轴线角、终边相同的角概念，进一步探究三种角的一般形式。
　　【点评3】创设可实践操作的生活数学问题情境，培养学生自主探索、互动合作与实践应用的数学核心素养，使学生能够在生活中积极地应用数学思维解决实际问题。创设既有冲突又有悬念的开放性数学问题情境，拓展学生的数学思维空间。在设置冲突与悬念的过程中，充分利用学生学习数学的好奇心与激情，学生会主动寻找数学科学的规律，在互动思考中得到了启发、解决了困惑。这种问题导向作用显著，既鼓励了学生在数学学习中学会质疑、学会交流，又激发学生的求知欲望，最终培养学生严谨的数学思维与创造性的数学品质。
　　二、互动中突出问题要求，关注教学目标与数学核心素养的融合
　　全人教育理念指引下的“问题-互动”教学带给高中数学教育的不仅是教学模式的变革，更是一种课程观念的变革，即：将数学课程作为生成的、动态的、系统的整体，其课程目标的设置指向两大准则――促进学生个体成长与素质养成，最终落脚点在于高中学生数学核心素养的培育。因此，“问题-互动”教学立足于数学课程的深度开发，面向社会生活实践，在问题与互动密切关联的基础上，结合高中数学课程的总体目标与具体目标，强调在数学课堂互动过程中突出问题要求，推进数学教学目标与数学核心素养的融合。 　　教学案例二：函数的单调性
　　引导学生看苏教版必修一2.2.1函数的单调性（P37）的气温变化图。
　　问题一（教师）：从图中，你们能得到些什么信息呢？
　　互动一（师生）
　　生：可以知道最高温度、最低温度。
　　师：你能看出它们达到的时刻吗？
　　生：可以知道，我们从图中还可以知道一些时段温度的变化情况，有温度一直升高，也有一直降低的，如果把时段变化一下，温度就会或高或低。
　　师：生活中多了解一些数据的变化规律，会给我们的生活带来很多帮助。
　　问题二（教师）：还能举出生活中其他随时间变化的数据情况吗？你能发现这些数据的变化规律吗？
　　互动二（生生）：水位的高与低、降雨量的大与小、燃油价格的涨与跌、股票行情的变化等，如果用函数观点看，这些都反映的是当自变量变化时，函数值跟随着变大或变小。
　　【点评1】高中数学中增设的数据处理教学目标显示了信息社会时代大数据蓬勃发展对数学学科教育的现实要求，教学目标的丰富推动了高中生的数学思维与创新意识的发展，有利于实现教学目标与核心素养的融合。结合问题设计的数学思想方法要求，将数学学习目标巧妙融合到问题设置之中，培养学生的数学创造力，使数学思维方法成为学生思考问题、解决问题、处理问题的有效方法，在学生思想中构建崇尚数学的理性精神。结合问题设计的数学能力培养要求，拓展原有教学目标能力培养的限制，极大丰富了学生数学能力培养路径。
　　问题三（教师）：我们以前学过的函数有这样的情况吗？你能举出具体的函数吗？能不能根据自己的理解说说这些函数图像的特点？
　　互动三（师生、生生）：分别作出函数y=x+2，y=-x+2，y=x2，y=的图像，学生从作出的图中发现自变量与函数值之间的变化规律，教师引导学生观察出函数的单调性是对定义域内某个区间而言的性质，它是有局部性的。
　　【点评2】“问题-互动”教学重视了结合问题设计的数学活动参与要求，将学生进行数学学习的情感、态度、价值观念与数学教学目标融合，并形成具有实践意义的数学问题，促使学生能够立足于课堂在原有的数学基础上进行新的数学探究活动，开拓学生的数学视野，使学生的数学应用意识与探索精神等核心素养得以建立。
　　问题四（教师）：怎么判定函数y=x2-（x>0）的单调性？
　　互动四（师生、生生）：不能通过观察图像判断函数的单调性，需要对函数单调性这一性质引入符号语言；师生共同探究函数单调性符号语言，学生在教师的帮助下准确地用数学符号语言表述出增函数与减函数的定义。
　　【点评3】“问题-互动”教学突出了由形到数、由特殊到一般、由具体到抽象的数学教学模式特点，强化了学生的思维能力，活跃了课堂氛围，使学生在探究、思辨、质疑之中具备了独立钻研与学习的能力，构建具有批判价值的数学思维与探索精神。在具体实施过程中，应秉持以下问题创设原则：第一，科学设计数学问题，不仅要求问题的设计、创设符合数学知识体系的要求，而且对于问题的描述、解决都应是科学合理的，谨防误导；第二，针对教学目标设计数学问题，问题应具有明确的目的性，在问题难易程度、数学知识层次上环环相扣，符合高中生的认知要求；第三，问题的设计应以学生为核心，能够激发学生探究兴趣，引导学生参与到数学活动中，才能达到培养学生学科核心素养的要求；第四，采用多种形式设计具有启发意义的数学问题，鼓励学生在问题的引导下开展知识的自我建构。
　　问题五（教师）：能用定义去判定函数y=x2-（x>0）的单调性吗？
　　互动五（生生、师生）：应用中总结出定义判断的步骤与运算技巧。
　　【点评4】在高中数学课堂互动中，应用构建的新数学概念解决问题时要注意对学生的运算能力这一数学核心素养的培养。结合问题设计的基础知识与技能训练要求，帮助学生获得扎实的数学知识，掌握数学运算能力，达成初级的数学教学目标与核心素养的融合。
　　三、互动中突出问题主线，处理好教学内容与数学核心素养的关系
　　“问题-互动”教学的构建重视学生对问题的认识与理解，将互动中的问题主线作为开展数学教学的关键环节，以问题主线引领高中数学教学内容，处理好教学内容与数学核心素养之间的关系。宏观上，高中数学教学内容由必修与选修两部分组成，注意区分高中数学教学内容中包含的学习层次与核心素养培育要求，以必修内容为主线，突出数学中的核心内容，如：函数、数列、解析几何等为主线，通过主线去培养学生的数学核心素养。微观上，每节课的教学互动中突出问题主线，处理好教学中的数学基础知识、数学实践应用知识、数学发展知识这三个内容之间的关系，以期培育并提升学生的数学核心素养。
　　教学案例三：任意角三角函数
　　问题一（教师）：初中学习锐角三角函数时，是通过直角三角形的边角关系来定义的，现在把锐角推广到了任意角，能把锐角三角函数概念推广到任意角吗？如果能，怎样推广？（要求学生独立思考或分小组讨论）
　　互动一（生生、师生）
　　生：我们不能用直角三角形的对边、邻边、斜边比值研究任意角的三角函数。
　　师：如何研究呢？
　　生：已经以直角坐标系为工具来研究任意角了，可以继续用直角坐标系来研究任意角的三角函数。
　　问题二（教师）：很好，请同学们在直角坐标系中重新定义锐角三角函数。
　　互动二（生生）：师生互动合作（可以学生口述，教师板书与演示）
　　【点评1】以互动为依托，突出数学基础知识的问题主线，立足数学教学内容中的知识体系，挖掘数学科学的基础地位，帮助学生构建基本的数学结构与系统。教学主线是教学内容与每个教学点之间连续不断的有机互动与有效交融所形成的课堂教学形态，在问题主线的引导下，课堂上的每个教学点之间环环相扣、彼此相连，在融通共生环境下构建它们的意义关系，从而生成完整的意义链。 　　问题三（教师）：P点是任意一点，比值会随P在终边上的移动而变化？锐角α大小发生变化时，比值会改变吗？比值是锐角的函数吗？（可以小组讨论）
　　互动三（生生）通过小组讨论，小组代表汇报交流。
　　小组1：我们联系了相似三角形知识，探索发现：P点是任意一点，比值不会随P在终边上的移动而变化比值。
　　小组2：因为P点的任意性，我们在研究过程中，就取r=1并且让角的终边绕坐标原点O旋转，观察角α在锐角范围内变化时，三个比值变化的情况。我们发现三个比值是随角α在锐角范围内变化而变化。
　　师：比值是否是角α的函数呢？
　　生：是的，因为这种变化关系是角α与比值之间的单值对应关系，对于角α在锐角范围的每一个确定值，三个比值都是唯一确定的，所以，三个比值分别是以角α为自变量、比值为函数值的锐角三角函数。
　　【点评2】为了更好地突出问题的主线，在“问题-互动”教学的具体实施形式上可以采用分组进行的策略，由4～6名学生构成的学习小组在数学学习程度上应存在差异，小组成员作为教学主体，通过思考、讨论、归纳、总结等方式开展问题探究与互动合作，形成自主探究、多元交流的学习氛围。“问题-互动”教学根据学生认知、身心发展等规律，在课堂教学中每个层级教学点的分布与教学规律之间，以及教学点之间的层次转换等呈现出梯度最佳的序列，促使课堂教学能围绕教学内容突出问题主线从个别到一般的有序展开，使得“问题-互动”教学得以拾级而上、前后相连、环环连贯、步步推进、层层相依，形成一个多层级的完整意义链。
　　问题四（教师）：能将锐角的比值情形推广到任意角α吗？具体怎么研究？（要求小组讨论）
　　互动四（生生、师生）
　　小组1：任意角α的终边所在位置可以分两类八种情形：终边分别落在四个象限内与终边分别落在四个半轴上，我们对这八种情形进行研究。
　　小组2：我们可以用上面研究问题的手段建立任意角的三角函数，先在角的终边上任意取一点，分别作出两坐标轴垂线，再找到角与比值的关系，说明比值是角的函数。
　　师：比值一定是角的函数吗？点P取在什么地方与比值有关系吗？
　　生：根据函数的定义去验证。
　　师：用课件演示学生的结论。
　　【点评3】问题的提出与互动形式的安排是教学内容的重要环节，也是“问题-互动”教学培育学科核心素养的关键所在。根据教学内容与学科核心素养的要求，问题的设计要科学合理，对有些变化的图像可以通过演示实验或多媒体展示等教学形式辅助。学习小组深入理解了问题及问题情境的内涵，以此开展研究、分析、解决问题的数学学习过程。问题解决后的学生反思与课堂评价、反馈至关重要，这是培育学生数学核心素养必不可少的步骤，只有经过实践检验、反馈的数学问题才能成为学生自主掌握并理解的数学知识，是促使学生掌握数学思维的重要途径。主线教学不是教学点的叠加或漂移，而是在教学内容的统领下，建立课堂上每个教学点之间的意义关系，将每个教学点之间连接融合起来，使得前面教学点是后续教学点的基础，而后续教学点又是前面教学点的发展和延伸。
　　建构主义理论认为，学生是教学的主体，互动交流协作与问题解决应该贯穿于学生知识学习与意义建构的全过程；“问题-互动”教学中教师要面向全体学生，放弃课堂教学主体的身份，确立学生主体的中心地位，以问题引导互动的发生，构建全新的数学课堂师生关系。问题的引领与互动的交流加深了师生之间的良性交往关系，教师在引导学生实现知识的自我建构过程中，确立并强调问题这一“基点”，使问题成为激发学生数学兴趣与建立数学思维的驱动力，教师告别了解答数学问题权威的身份，在师生共同思考、共同探究的基础上实现师生的共同发展。课堂是民主的、是开放的，是“绿色”的；问题来源于生活、来源于发现探索、来源于互动中生成。在这样的情境教学中学生关注的不仅仅是数学知识本身，更加关注数学思维方法与理性精神，使学生的学科核心素养得到全面提升。
　　参考文献
　　[1] 曹雨涵.“问题―互动”课堂教学模式中的教师定位[J].教育与教学研究，2014（9）.
　　[2] 杨建楠.高中数学“问题―互动”教学的探索与实践[J].教学与管理，2013（4）.
　　[3] 马云鹏.关于数学核心素养的几个问题[J].课程・教材・教法，2015（9）.
　　【责任编辑 郭振玲】
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