如何引導學生進行數學策略性知識的學習

2022-03-22 08:25:18 字數 4327 閱讀 8754

乙個學生在交試卷時,很急切地要與老師討論。

學生:老師,這道題(指著試卷說)我想了很久,是不是菱形啊?(不是很肯定的語氣)

老師覺得有點詫異,以這個學生的數學學習情況看,這個問題對於他不是個難題,但為什麼他處理起來有疑惑呢?而且並沒有得出準確答案。所以,在收完試卷後,老師特地拿出該生的試卷,並找來這個學生。

老師:你能告訴我,你對這個題目是怎麼想的嗎?

學生:我當時看了一下已知條件,估計四邊形abcd是個菱形,然後就往這個方向努力。

老師:你最初估計之後,沒有檢驗一下是否合理嗎?

學生:沒有這個習慣,有估計就可以往下做了。

老師:那你現在看看解答過程,發現有問題嗎?

學生仔細看了試卷,想了想,自言自語:「怎麼好像這個條件有點問題?我怎麼想出來的呢?」

原來,學生考試時沒有發現,對於自己的估計,並沒有足夠的條件可以加以論證,但由於他沒有對自己的估計進行檢驗,中間分析時就多加了一些條件(比如,)進去,以便完成對估計的論證。

學生:如果我一開始就檢驗一下就好了。菱形並不滿足已知的一些條件,按已知條件是證不出來的。

看來我要想著對自己的最初估計進行檢驗,分析一下猜測是否合理,所用的條件是否為已知的等等,應該可以不斷修正的……

老師:你對自己的問題分析得很好,這為你多提供了乙個問題解決的策略。

幾個星期後,有一天,這個學生興沖沖地來找我。「老師,我發現這個估計加檢驗很有用啊,這次考試的那幾道選擇題,我一下子就猜出來了,很多同學算了很久還是錯了…」,「還有上次那道題,我想出了另一種方法,老師你來幫忙驗證是否正確」。以下是這個學生提供的很妙的解決過程。

(令,由向量數量積的定義,

當k>0時,四邊形的四個外角都是銳角,則外角和小於3600,這不可能;

當k<0時,四邊形的四個外角都是鈍角,則外角和大於3600,這也不可能;

所以,只有當k=0,則四邊形的四個內角都是900,因此,四邊形是矩形。)

2、通過自我評價調整問題解決策略

學生通過「做」數學來學數學,通過動手操作,學生積極參與課堂教學活動,這是值得提倡的學習方法。根據這一理念,本人在三角函式的教學中,給出具體數學情境,先讓學生動手去「做」數學,使學生產生認知的衝突,然後引導學生反思、評價解決問題的方法,幫助他們找到調整策略的途徑,學習必要的數學策略性知識。

案例:在學完兩角和與差的正弦、余弦公式後,本人給出了一道關於兩角和差公式應用的問題,先讓學生動手做,然後讓他們評價自己的方案。

題目:已知且,求的值?

經過一段時間的思考,學生做出了回答。

學生1:由余弦的和角公式

∴但是解這個方程組的計算太複雜了,既有根號又有平方,是不是我的方法不對?

學生2:我也是這麼做的,我覺得自己的想法沒有錯,但計算太繁瑣了,是不是有別的方法,避免複雜計算呢?

〔幾乎所有的學生都是採用這種方案,然後在解方程組時停下來了,……〕

老師:這種想法是對的,但是發現計算過程複雜,這時就要調整原有的方法,從而使問題簡化。對三角函式,一般要考慮角和函式名的變化,大家先觀察要求的角和已知角之間有什麼聯絡?

大家看,已知角是…,要求的是…

學生3:已知,要求……哦,

老師:很好,發現了角之間的變換關係,我們可以把看作乙個整體、乙個已知的角,求就可以轉化為求,運用和角公式進行運算即可。(學生運用已調整的方法做題,很快展開+

很快就計算出的值為1/2。)

在這個問題解決過程中,學生開始時受到以往數學思維習慣的影響,陷入了「複雜計算」的困境,這時需要調整策略,通過反思和自我評價,換個角度思考,從中發現「線索」,問題就迎刃而解了。

3、強調學生形成有價值的思考

在數學學習的不同階段,對待同樣型別的知識要有不同的要求。學生應從發展自己數學思維的角度出發,多與同學合作、交流,從相互的提問、質疑中逐漸形成有價值的思考(比如,能充分利用已知條件,能有助於匯出所需要的結果,能為尋找解題策略提供借鑑經驗,能促進深入思考問題,有助於方法的優化等)。

案例:在三角函式複習課上,有以下問題:已知,求的值?

從解答情況看,學生有以下幾種想法(根據課堂上學生的練習情況,通過提問的方式了解學生的思維)

學生1:運用差角公式展開,聯立,想解方程組求但是過程繁瑣,做不下去。

學生2:我得到,哦,不對,公式記錯了。

學生3:我也展開了,還求出了的值,接下來就不會做了……

聽了幾個學生的想法後,教師先對三角函式進行歸納複習(三角函式中常見的題型:化簡、證明、求值。由於三角公式很多,做這類題抓三件事:

先看角,尋找角之間的聯絡;再分析函式,看是否為同名函式,化為弦還是切就看怎麼用方便,經常是想辦法化為正、余弦;然後觀察整體結構,看選擇什麼公式最恰當)。幾分鐘後,教師鼓勵學生之間對這三種想法進行討論,以下是來自其中四個學生的討論:

學生1:我展開,計算很複雜啊,怎麼往下做?你是怎麼做的?

學生2:我本來也和你想的一樣,但覺得有關係,可以變一變,讓我再想想?

學生3:是啊,我覺得三角函式就是變角有意思,變行嗎?

學生2:不行,增加了新角,求不出它的三角函式值,還有其他變法嗎?

(這時教師剛好在旁邊聽他們的討論,學生們藉此詢問老師的意見。)

老師:你們的方向正確,想著變角,但變角是為了優化解決過程,應該考慮改變正、負號或函式名,而不是增加變化量,你們再討論一下。

學生4:是啊,還要考慮角度的限制範圍,你們說該怎麼變啊?

學生3:我想到了,,沒有增加新角,行嗎?

老師;變得好!對三角問題,不要一見到公式就展開,應該學著變角、變函式名,採取有發展前途的策略。

教師重視通過問題情境,鼓勵學生之間的交流,引導學生之間的提問、檢查,經歷思維修正、發展的過程。促使學生養成這樣的習慣:在平時的數學學習中,認真對待基本的知識,對認為簡單的問題從優化解決策略上考慮,要有發展自己的能力的意識,積累經驗,這樣在以後應付變化的問題情境時才能游刃有餘。

4、培養學生對問題的條件、結論等推廣、引申的能力

數學學習中,通過回顧和反思,盡可能地把問題一般化,引出推論,以多樣的方式逼近問題,使其應用範圍擴大。通過對解題過程和結果的反思,從中感悟解決數學問題的策略。下面通過平面向量教學中的幾個細節說明如何從細微處著手,培養學生對數學問題的引申、推廣能力。

案例:一次課上,學生正在思考兩個問題:是否每一非零向量都可分解為兩個不共線的向量?平面上兩個不共線向量是否能表示出平面上所有向量?

學生根據向量的加法畫圖,找出兩個實數,把平面內的任一向量表示為的形式,總結出平面向量基本定理。突然,乙個學生說:「這跟物理上力的分解很相似,它們有什麼關係啊?」

老師:問得好!物理上力的合成、分解問題,用數學的角度來分析,就是平面上任何乙個向量可表示為兩個不平行向量的線性組合。數學上很多知識都有其物理背景。

學生:可是,我們學的是力的正交分解,像直角座標系,向量之間的夾角也是直角嗎?好像定理中沒有說明。

老師:大家看看剛才畫的向量圖,角度可以怎樣變化?

學生:我畫的是平行四邊形,同桌畫的夾角就和我的不一樣。對了,夾角可以是任意的,垂直是特殊情況。

老師:很好!夾角有任意性,這為以後直角座標系的推廣做了鋪墊。

學生:推廣?還有什麼樣的座標系啊?空間嗎?

老師:大家討論一下,從一維(直線)到二維(平面)再到三維(空間),向量的表示有何變化?

學生在積極地思考,不時地進行交流。教師在黑板上寫下,例題,如圖,不共線,,用表示。然後,

請學生發表他們討論的結果。

學生1:我們認為,既然平面上用兩個向量,

那麼,空間中應該要用三個向量來表示所有的

向量吧(不是很肯定的語氣)。

學生2:是啊,我原以為也用兩個,畫圖

試了試,好像不行。那麼二維用兩個,三維就用三個,還有,一維該用乙個。

老師:說的好!大家對定理的推廣有些理解了。

對於直線上的任意向量可以只用乙個向量表示,三維空間需要三個兩兩不共線的向量來表示。這將為大家後續學習空間向量時,經歷平面向量基本定理向空間向量基本定理的推廣打下基礎。

老師:回頭看看二維平面,思考這個例題,除了問題本身,大家試著改變題目條件,例如a,b,p三點的關係,各個向量之間的關係等等,或者推廣你得到的結論,看看問題有何進一步的變化?

一段時間過後,一些學生完成例題的解答()一些學生還試圖對題目進行一些變化,也有幾個學生在討論改變哪個條件才最容易得到的結論。臨近下課,讓學生課後與老師討論所得的結果。以下是學生得到的乙個很有用結論。

(如果則,原題中的是ap與ab之間的比,改進為其中一部分ab與另一部分pb之間的比。」「我從一些參考書上看到,這好像是將要學習的線段定比分點的向量公式」。)

為了幫助學生建構起良好的數學認知結構,在一些數學知識學習和數學問題解決的過程中,教師可以通過分析問題的背景、應用範圍、所蘊含的數學知識體系等,引導學生將問題進行引申推廣,從而學習必要的數學策略性知識,積累如何習得和應用數學策略性知識的經驗,逐漸提高數學學習效率。

參考文獻:

(1) g.波利亞.怎樣解題〔m〕.北京科學出版社,1982.

(2)任勇.數學學習指導與教學藝術〔m〕.人民教育出版社,2004.

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