数学开放性问题课件.ppt
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- 数学 开放性 问题 课件
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1、1 数学开放性问题数学开放性问题2n研究的历史研究的历史 n概念、分类及其特点概念、分类及其特点n教育价值及研究的必要性教育价值及研究的必要性n编制问题编制问题 n教学及注意的问题教学及注意的问题n开放题及其教学展望开放题及其教学展望 3教学理念教学理念 数学教育要从以获取知识为首要目标转数学教育要从以获取知识为首要目标转变为首先关注人的发展,创造一个有利于变为首先关注人的发展,创造一个有利于学生生动活泼、主动发展的教育环境,提学生生动活泼、主动发展的教育环境,提供学生充分发展的空间供学生充分发展的空间 . . 新课标指出:新课标指出:“教师可以引导学生解教师可以引导学生解决开放性问题决开放性
2、问题”. . 4(一)研究的历史研究的历史 一、一、 国际研究概况国际研究概况日本日本:19711971年,以岛田茂为首的一个日本学者群年,以岛田茂为首的一个日本学者群体率先研究体率先研究“开放式结尾问题开放式结尾问题”,于,于19771977年发表了名年发表了名为为算术、数学课的开放式问题算术、数学课的开放式问题改善教学的新方案改善教学的新方案的报告文集。的报告文集。 经典问题:经典问题:“水槽问题水槽问题”、“投石子问题投石子问题” “” “几几何体分类问题何体分类问题” ” 。美国美国:权威教育机构:权威教育机构全国数学教师理事会就全国数学教师理事会就曾提出,曾提出,“问题解决是数学教学
3、的核心问题解决是数学教学的核心”,在这一过,在这一过程中,一些被认为是程中,一些被认为是“好好”的数学问题,有的就是数的数学问题,有的就是数学开放性问题。学开放性问题。5二、二、 国内研究情况国内研究情况1.1.引入阶段阶段引入阶段阶段19801980年第年第4 4期期外国教育外国教育杂志刊登日本学者泽田利杂志刊登日本学者泽田利夫夫从从“未完结问题未完结问题”提出的算术、数学课的教学方案提出的算术、数学课的教学方案一文一文 . .2.2.试验阶段试验阶段19841984年,浙江教育学院教授戴再平首先运用开放题进年,浙江教育学院教授戴再平首先运用开放题进行测试;行测试;19901990年,胡林瑞
4、对安徽黄山市的一所中学的学生也进年,胡林瑞对安徽黄山市的一所中学的学生也进行了数学开放题的测试;行了数学开放题的测试;19931993年,戴再平在浙江五所中学运用开放题进行了数年,戴再平在浙江五所中学运用开放题进行了数学实验。学实验。试验的题目分别是:试验的题目分别是:783.3.深入阶段深入阶段n国外有关数学开放题的信息进一步介绍到我国。国外有关数学开放题的信息进一步介绍到我国。n编制出一批具有中国特色的数学开放题,开放编制出一批具有中国特色的数学开放题,开放题开始进入课堂。题开始进入课堂。n数学开放题的教学广泛形成,形成一批优秀教数学开放题的教学广泛形成,形成一批优秀教学设计。学设计。n开
5、放题进入中考和高考。开放题进入中考和高考。 n数学开放题的研究成果大量涌现,研究队伍迅数学开放题的研究成果大量涌现,研究队伍迅速扩大速扩大. . n从数学开放题走向开放式教学从数学开放题走向开放式教学 。9(二)概念及其分类二)概念及其分类 一、数学开放题的概念一、数学开放题的概念 现代汉语词典现代汉语词典这样解释开放,这样解释开放,“解除禁锢、解除禁锢、限制、封锁等。限制、封锁等。”即放开自己的心扉容百川之水,即放开自己的心扉容百川之水,这就是开放。这就是开放。 数学开放题,又称数学开放型题或叫数学开放数学开放题,又称数学开放型题或叫数学开放性问题,它是相对数学封闭题而言的。这是一个并性问题
6、,它是相对数学封闭题而言的。这是一个并非业经非业经“全国自然科学名词审定工作委员会全国自然科学名词审定工作委员会”审定审定的的规范数学名词。规范数学名词。 10代表性的提法:代表性的提法: 答案不固定或者条件不完备的题,称为开放题答案不固定或者条件不完备的题,称为开放题; ;(戴再平)(戴再平) 具有多种不同的解法,或有多种可能的答案的具有多种不同的解法,或有多种可能的答案的题称为开放性问题;(郑毓信)题称为开放性问题;(郑毓信) 答案不唯一的问题称为开放性问题;(俞求是)答案不唯一的问题称为开放性问题;(俞求是) 数学开放题是条件不完备,结论不确定的数学数学开放题是条件不完备,结论不确定的数
7、学问题。(刘萍)问题。(刘萍)11 综合一些学者的观点,我认为:综合一些学者的观点,我认为: 开放题应该是指那些条件不完备或答案不确定的开放题应该是指那些条件不完备或答案不确定的习题。习题。 这里的条件不完备是指条件不足、不充分(有时这里的条件不完备是指条件不足、不充分(有时甚至有多余),而答案不确定是指答案需要进行多甚至有多余),而答案不确定是指答案需要进行多方面、多层次、多角度地进行探索才能逐步明确或方面、多层次、多角度地进行探索才能逐步明确或确定。其中条件的不完备性和答案的不确定性是开确定。其中条件的不完备性和答案的不确定性是开放题的两个基本特征。放题的两个基本特征。12如,计算如,计算
8、 . .改变问题:改变问题: 试写出一个有关乘法运算的式子,要求其运算结果为试写出一个有关乘法运算的式子,要求其运算结果为6 6,即,即 . .显然,显然, 都符合要求都符合要求 . .3 26()()612 36,126213对数学开放题的认识,有几点值得我们注意:对数学开放题的认识,有几点值得我们注意:第一,我们这里所说的开放题不同于传统意义上第一,我们这里所说的开放题不同于传统意义上所说的所说的“一题多解一题多解”。 如:甲、乙两数的和是如:甲、乙两数的和是1818,甲、乙两数的比是,甲、乙两数的比是2 2:7 7,甲数是多少?,甲数是多少?14 其解法有其解法有: : , , , ,
9、;或或设甲数是设甲数是 , 乙数为乙数为 ,方程为方程为 。218918 9 2 18 2 9 2189x:182:9xx72x7182xx15 第二,我们这里所指的答案,是指问题本身的第二,我们这里所指的答案,是指问题本身的答案,而不是形式上的答案。答案,而不是形式上的答案。 如,解方程如,解方程 方程有两个解:方程有两个解: 但其中任意一个不能单独地成为问题的正确答但其中任意一个不能单独地成为问题的正确答案案 。也就是说方程的答案是唯一的。也就是说方程的答案是唯一的。 因此,这是一道封闭题。因此,这是一道封闭题。|21| 10 x 0,1xx 16 如果我们改变这个问题的设问方式:如果我们
10、改变这个问题的设问方式: 试找出使等式试找出使等式 成立的实数成立的实数 。 这时方程的一个解或两个解都可以成为问题的这时方程的一个解或两个解都可以成为问题的正确答案,它具备了开放题的特征,可以认为是一正确答案,它具备了开放题的特征,可以认为是一道开放题。道开放题。x|21| 10 x 17 第三,我们在理解数学问题的答案时还应与数学第三,我们在理解数学问题的答案时还应与数学命题的结论区别开来。这是两个不同的概念,不能混命题的结论区别开来。这是两个不同的概念,不能混为一谈。为一谈。 戴再平教授认为:问题的戴再平教授认为:问题的“结论结论”是问题系统内是问题系统内部部相对问题的相对问题的“条件条
11、件”而言,问题的而言,问题的“答案答案”(解法)(解法)是相是相对于整个问题而言的。如,对于整个问题而言的。如, 例例 在括号内填上适当的数,使得式子在括号内填上适当的数,使得式子成立。成立。 显然这里的结论是唯一的,但问题的答案却是多显然这里的结论是唯一的,但问题的答案却是多种多样。种多样。( ) ( )618第四,开放题应该是相对于特定经验和知识水平第四,开放题应该是相对于特定经验和知识水平的一类学生而言的的一类学生而言的. . 一个问题是不是开放,特别是对一些开放度比较一个问题是不是开放,特别是对一些开放度比较低的问题,更是要视其对象自身的经验和知识水平而低的问题,更是要视其对象自身的经
12、验和知识水平而论论. .一般说来,知识越多,经验越丰富,问题的开放度一般说来,知识越多,经验越丰富,问题的开放度相应地也就要求高一些相应地也就要求高一些. .如,试尽可能地找出使不等式如,试尽可能地找出使不等式 成立的实数成立的实数 . .又如,又如,( )( )62320 xxx19第五,相对于开放题而言,还有一种探索题,第五,相对于开放题而言,还有一种探索题,这种题型曾被不少学者认为是开放题,有必要将这这种题型曾被不少学者认为是开放题,有必要将这两者区别开来。两者区别开来。探索题是按数学题构成要素标准进行分类的一探索题是按数学题构成要素标准进行分类的一种题型。种题型。开放题是按开放性分类的
13、题(开放题和封闭开放题是按开放性分类的题(开放题和封闭题),是针对封闭题而言的,其主要特征是条件不题),是针对封闭题而言的,其主要特征是条件不完备或答案不确定,并在设问方式上要求解题者进完备或答案不确定,并在设问方式上要求解题者进行多方面、多角度、多层次的探索。行多方面、多角度、多层次的探索。20尽管探索题和开放题都离不开探索,但探索的目尽管探索题和开放题都离不开探索,但探索的目的和自由度是不一样的。的和自由度是不一样的。前者主要是对未知要素加以探索,思维有一定的前者主要是对未知要素加以探索,思维有一定的方向性;方向性;后者则主要要求在设问方式上进行多方探索,思后者则主要要求在设问方式上进行多
14、方探索,思维呈发散性。维呈发散性。开放题大都属于问题性题,也有的可能属于探索开放题大都属于问题性题,也有的可能属于探索性,即开放题集合与探索题集合的交集应该是非空性,即开放题集合与探索题集合的交集应该是非空的。的。21二、数学开放题的分类二、数学开放题的分类 依据开放题的解题目的,可分三种:发现关系和法依据开放题的解题目的,可分三种:发现关系和法则的问题;分类问题;数值化问题。则的问题;分类问题;数值化问题。 依据答案结构,可分为有限穷举型、有限混沌型、依据答案结构,可分为有限穷举型、有限混沌型、无限离散型、无限连续型四类无限离散型、无限连续型四类 。 依命题要素,可分条件开放型、策略开放型、
15、结论依命题要素,可分条件开放型、策略开放型、结论开放型和综合开放型。开放型和综合开放型。 但从开放题的涵义看,我认为,开放题可分为三类:但从开放题的涵义看,我认为,开放题可分为三类:条件开放型、结论开放型和综合开放型。条件开放型、结论开放型和综合开放型。22 若仅是条件不完备,则为条件开放题若仅是条件不完备,则为条件开放题. . 已知已知 是是 中中 边上的两点,边上的两点, 要要证明证明 ,还应补充一个什么条件?,还应补充一个什么条件? 1. 条件开放型条件开放型ED,ABCBC,AEAD ABEACD 此题的结论唯一,即证明此题的结论唯一,即证明 . ABEACD 寻求这个结论成立的方法(
16、答案)却是多种多样的,寻求这个结论成立的方法(答案)却是多种多样的,或通过角的关系,或通过线段的关系,或通过三角形或通过角的关系,或通过线段的关系,或通过三角形的面积关系等,可找到若干补充条件的方法的面积关系等,可找到若干补充条件的方法.232. 2. 结论开放型结论开放型 若仅是结论不确定,则为结论开放题若仅是结论不确定,则为结论开放题. . 例例 如图,在平行四边形如图,在平行四边形ABCD ABCD 中,中,E E、F F 分别是分别是ADAD、BCBC的中点,的中点,AFAF、CE CE 分别交分别交BD BD 于于G G、H H,试就有,试就有关图形的形状、大小和关系得出尽关图形的形
17、状、大小和关系得出尽可能多的结论。可能多的结论。 本题可以从角的相等、角的互补、线段的相等、线段成比例、直线平行、三角形全等、三角形相似、图形面积等多方面探求结论,故属结论开放题。243.3.综合开放型综合开放型 若问题只给出一定的情境,其条件、解题策略与结若问题只给出一定的情境,其条件、解题策略与结论都需要解题者自行设定与寻找,则此类题便为综合论都需要解题者自行设定与寻找,则此类题便为综合开放题开放题. .例例 在一矩形地块上,欲劈出一部分作为花坛,要使在一矩形地块上,欲劈出一部分作为花坛,要使花坛的面积为矩形面积的一半,请给出你的设计(第花坛的面积为矩形面积的一半,请给出你的设计(第171
18、7世界国际数学教育心理学会议的公开课的问题)世界国际数学教育心理学会议的公开课的问题). .此题只用一般性的语言来描述问题的背景,解题的策略和依据都不明确.其条件和结论均呈现出极大的开放性,故是一道综合性开放题.25三、开放题的特点三、开放题的特点 内容具有新颖性内容具有新颖性条件复杂、结论不定、解法灵活、无现成模式可套形式具有生动性形式具有生动性追溯条件多种、探求多种结论、寻找多种解法追溯条件多种、探求多种结论、寻找多种解法 问题解决具有发散性问题解决具有发散性综合运用观察、想象、分析、综合、类比、演绎、综合运用观察、想象、分析、综合、类比、演绎、归纳、概括等思维方法,归纳、概括等思维方法,
19、 教育功能具有创新性教育功能具有创新性 (三)数学开放题的教育价值三)数学开放题的教育价值 及其研究的必要性及其研究的必要性一、一、 教育价值教育价值1.1.有利于培养学生良好的思维品质。有利于培养学生良好的思维品质。 2.2.能保障学生的主体地位能保障学生的主体地位, ,有助于学生主体意识的有助于学生主体意识的形成。形成。 3.3.开放题的教学有利于全体学生的主动参与开放题的教学有利于全体学生的主动参与, ,有利有利于实现教学的民主性和合作性。于实现教学的民主性和合作性。4.4.开放题的教学有利于学生体验成功开放题的教学有利于学生体验成功, ,树立自信心树立自信心, ,产生学习数学的兴趣。产
20、生学习数学的兴趣。 5.5.数学开放题有助于提高学生解决问题的能力。数学开放题有助于提高学生解决问题的能力。 二二 、研究的必要性、研究的必要性1.1.当前我国教育出现的问题当前我国教育出现的问题(1 1)来自一线教师的困惑)来自一线教师的困惑个案个案1 1 北京市某中学数学考试中有这样一道题:北京市某中学数学考试中有这样一道题:用尺规作图法作出一个角的对顶角。用尺规作图法作出一个角的对顶角。个案个案2 2 某校中学期未考试中有这样一道题:某校中学期未考试中有这样一道题:A A、B B两两人从甲乙两地骑车同时相对出发,人从甲乙两地骑车同时相对出发,A A每小时行每小时行1515公里,公里,B
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