数学概念与数学思维的教学(正常版)课件.ppt
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- 数学 概念 思维 教学 正常 课件
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1、 概念对于数学的特殊重要性:1.“数学知识”的具体内涵:(1)事实性结论(公理定理);(2)概念(原始概念派生概念)。2.“数学活动”的基本形式:(1)数学概念的生成、分析与组织;(2)问题的提出与解决。相关现象:教学中人们往往只是注意了如何引导学生通过自主探究去发现相关对象的性质,却忽视了还应帮助学生很好地认识与把握相关概念的准确涵义。教学实录1:学生预习:(1)做一个长方形。(2)比一比。发现长方形的特征性质是什么?(3)如何对此进行验证?(4)你还有哪些发现?教学实录2:教师在课堂上首先通过全班讨论指明了这样一点:我们主要应从角和边这样两个角度去从事平面图形性质的研究。然后,在教师的指引
2、下,全班同学又很快将精力集中到了“如何对相关猜想进行验证”之上,学生们表现出了很大的创造力,即是设想出了多种不同的检验方法,如折一折,用直尺和量角器量一量,等等,直至最终建立起了这样的共识:“对边相等”和“四个角都是直角”是长方形的特征性质。就正方形特征性质的认识而言,教师所采取的也是基本相同的方法,即是集中于相关性质的发现和检验,包括通过实际动手(选4根小棒围成一个长方形或正方形等)帮助学生更好地认识长方形与正方形的特征性质。长方形与正方形的特征性质真的是量出来的吗?在学生尚未清楚地知道究竟什么是“长方形”(和“正方形”)的情况下,就要求学生通过实际动手去发现两者的特征性质是否有点“本未倒置
3、”?在三角形的研究中,我们是如何获得“等腰三角形两腰相等”这一结论的?正如三角形的分类,我们在此或许也应更加重视四边形的分类,也即应当通过各种四边形的比较将学生的注意力逐步引向较为特殊的四边形,包括如何对这些特殊四边形(这不仅指长方形与正方形,也包括菱形、平行四边形等)作出明确的定义。正如由等腰三角形的定义我们即可直接引出“两腰相等”这样一个结论(与此不同,“等腰三角形两个底角相等”是证明的结果,即有一个发现和检验的过程);我们也可由长方形和正方形的定义直接引出它们的某些特征性质。总之,在此需要的主要是动脑、而不是外部的操作或动手实践。教师:“什么是正方形?”学生:“方方正正就是正方形。”教师
4、:“什么是方方正正?”学生:“就是四边相等。”教师在黑板上画出菱形,问:“这个图形是否是正方形?”学生:“不是,因为它不正。”教师又在黑板上画一个矩形,问:“这是否正方形?”学生:“不是!因为这个图形不方。”教师将学生回答得正确的结论写在黑板上,回答不正确的不写,最后加以补充总结,抽象出正方形的定义。先前的评论:“圆的半径和直径的性质事实上也不能被看成动手画一画、折一折或量一量的直接结果,而是主要依赖于活动的内化,也即如何能够让学生借助经验展开数学的想象,从而清楚地认识到这一动作可以予以一般化的特征,如圆的半径都相等等等。”(1)在现实世界中我们能否找到真正的圆?(2)圆有多少条半径?我们是否
5、也可通过“什么是圆?”的具体讨论帮助学生很好地掌握“圆的定义”,并由此而引出“圆的半径都相等”这样一个性质?相关现象:教学中人们往往只是强调了概念在日常生活中的应用,却忽视了数学概念还有这样一个十分重要的作用,即是为我们深入地开展认识活动提供了必要的理论工具。“人们总想以最适当的方式来画出一幅简化的和易领悟的世界图像;于是他就试图用他的这种世界体系来代替经验的世界,并来征服它。这就是画家、诗人、思辨哲学家和自然科学家所做的,他们都按照自己的方式去做。理论物理学家的世界图像在所有这些可能的图像中占有什么地位呢?它在描述各种关系时要求尽可能达到最高标准的严格精确性,这样的标准只有用数学语言才能做到
6、。”(1)数学:科学的语言;(2)概念:“认识之网”上的结点。问题与思考:在事先已经学习了“除法”与“分数”的情况下,我们为什么还要专门引入“比”这样一个概念?相关现象:教材中并普遍地使用了如下的表格(或其它类似表格)以帮助学生弄清“比”、“除法”与“分数”这三个概念之间的联系和区别。但这究竟产生了怎样的效果?比 前项后项比号比值除法分数 如果说这正是“除法”与“分数”的主要区别:分数的引入体现了由“过程”向“结果”的转变:在尚未完成计算(除法)的情况下我们也可用一个确定的数(分数)表示相关的结果;那么,这就是引入“比”的主要原因:人们在此所关注的主要是两个量之间的关系,而不十分在意如何能将此
7、归结为一个确定的数。现实中的确存在这样的情况,在此有必要用一个特定的数更为简洁地去表明两个量之间的比,如路程与时间的比,成本与利润的比,等等,但是,这恰恰更为清楚地表明:正是不同的研究视角(或需要)促使人们分别引入了“比”、“除法”与“分数”这样三个概念,包括其它一些附属性的概念,如“比值”等。“比”的教学并可被看成小学数学教学渗透“函数观念”的很好契机。因为,这正是“函数观念”的核心,即是我们应当注意分析(变)量之间的关系,而且,所谓的“正比例函数”又正是最为简单的函数之一。问题情境:小明上学时究竟是走中间的直路较近,还是分别绕道位于直路两侧的邮局和商店较近?相关现象:尽管从一开始被提问的学
8、生就能立即对上述问题作出正确解答,大多数学生还能依据“两点间直线最短”对此作出必要的论证,任课教师却仍然坚持要求学生用实物(纸条或小棒)对上述结论进行检验,包括重新提出“三角形任意两边的和大于第三边”这样一个猜想。在课后的点评中,还有教师提出:“在此重要的并非上述的结论,而是要让学生体会发现的过程。”什么是真正的探究?什么又是数学教学中提倡学生自主探究的主要意义?在学生几乎可以说已经完全掌握了相关知识的情况下,我们究竟又应如何去从事“三角形任意两边的和大于第三边”的教学?在此我们也应更加注重研究的视角,这就是指,从一开始就应将学生的注意力引向这样一个问题:我们应从哪些角度从事三角形的研究?并引
9、导学生逐步建立起这样一个认识:我们主要应从角和边这样两个角度从事三角形的研究。在形成了这样的共识以后,剩余的工作就十分简单了:在此需要的只是帮助学生回忆起“两点间直线最短”这样一个已有知识,并使用“三角形”的相关语言对此作出转译或重新表述。“我在黑板上画出两个点B、C,并问:同学们,从点B到点C的最短距离怎么画?学生画出了一条线段。我顺势画了一条折线,问道:如果走其它路线,还有更短的吗?为什么?“两个点之间走直线是最短的,其他的路线多多少少拐弯了。学生说。“我在折线的拐点处标出字母A:这就是三角形ABC,如果不看A点,三角形就可以看成是B、C之间的一条线段和一条折线。你有什么发现?BCBAC“
10、折线一定比线段长,即便是微微撑起也是折线。“BC一定是最短的,BA+AC一定比BC长。“换一个角度看,任何一个三角形都可以看成是由两点之间的一条线段和一条折线组成的。“不费吹灰之力,就得到了下面的结论:任意三角形的两边之和一定大于第三边。”问题与思考:在“认识方程”的教学中应当如何能够帮助学生很好地认识“方程”的作用?相关事实:由于“认识方程”是学生首次正式接触到了“方程”这样一个概念,因此,在此时就期望学生清楚地认识方程方法相对于算术方法的优越性应当说完全不切实际。在此我们也应更加突出“方程”所体现的研究视角:如果说先前的学习主要集中于如何能够通过具体计算去求得相应的未知数(“过程操作性观念
11、”),那么,这就是“方程”所体现的特殊视角:我们在此已将分析的着眼点转向了各个数量之间的等量关系(“结构性观念”)。在算术中我们主要是从“操作(过程)的观点”看待“=”的:等号的左边表明我们应当实施哪些计算,得出的结果则应写在右边;也正因此,等式的两边就是不对称的,即有明确的方向性。与此不同,方程中对于“=”的理解则体现了这样一种观念:这主要代表了一种关系:等量关系,其本身也不具有任何的方向性。上述的观念对立并可被看成代数思维与算术思维的主要区别之一。也正因此,“方程”的教学就可被看成为我们在小学阶段初步渗透“代数思想”提供了重要契机。“认识方程”的教学应当突出“天平”这样一个比喻。具体地说,
12、我们可以通过天平在日常生活中的应用帮助学生初步地领会方程方法的本质,包括对照天平称重时的不同情况(等与不等)对相应的算式作出分类,从而引入方程这样一个概念。在教学中我们并应有意识地引入一些“非标准变式”,从而帮助学生很好地实现由“过程(操作)性观念”向“结构性观念”的重要转变。具体地说,在给出了“方程”的定义以后,教师往往会引入如下练习以帮助学生掌握这一定义,也即要求学生具体地去判断以下一些式子是否为方程:6+x=14,x3=20,60-48=12,8+x,y-28=35,5y+320,一些新的实例:6=14-3x,6+x=14-7x,25+x=y-28,等等。我们还应用不同的字母、包括一些更
13、为复杂的符号表达式或特殊符号去替代经常使用的字母x。如将4x+7=35变形为4y+7=35,以及进一步变形为4(2r+1)+7=35,4*+7=35,等等,在“方程”定义的两个要素之中,究竟何者更加重要?应当的思考:我们为什么应当高度重视概念间的联系与区别?理由之一:这正是实现“理解学习”的关键。数学中的“理解”并非一种全有或全无的现象,而是主要取决于主体头脑中所建立的“联系”的数目和强度:“如果潜在地相关的各个概念的心理表征中只有一部分建立起了联系,或所说的联系十分脆弱,这时的理解就是很有限的;随着网络的增长或联系由于强化的经验或网络的精致化得到了加强,这时理解就增强了。”应当用“联系”的观
14、点指导具体教学,特别是,“数学基础知识的教学,不应求全,而应求联。”就数学概念的教学而言,这也就是指,我们不应只是强调概念的生成,但却忽视了概念的分析与组织。“数学活动”的基本涵义之一:概念的生成、分析与组织。(1)在已经掌握了长方形特征性质的情况下,我们是否还应用同样的方法去研究正方形的性质?(2)在掌握了半径的性质情况下,我们是否还应用同样的方法去研究直径的性质?(3)在学生几乎可以说已经完全掌握了相关知识的情况下,我们是否还应“从头开始”去研究“三角形三条边之间的关系”?例例7 两位数的退位减法两位数的退位减法:一个相关的调查(引自马立平,小学数学的掌握和教学,华东师范大学出版社,201
15、1):“如果你是二年级的老师,你会怎样教学生做52-25、91-79这样的题目?你觉得学生在学习退位减法之前,需要具备怎样的知识和技能 绝大多数中国教师都认为应从“数的重组”这一角度对相应算法(“退位”)的合理性作出说明,从而帮助学生真正实现理解学习 这也是中国数学教师的一个普遍做法,即是将“退位”这一算法与加法运算中的“进位”联系起来进行教学。与“数的重组”一样,很多教师认为这一内容的教学还应突出“进率”这样一个概念,因为,后者与学生将来的学习密切相关。“利用退法做减法运算,是用了几个概念而不是单独一个概念。这是知识包,而不是知识的序列。”“在教一个知识点的时候应该把知识看作一个包,而且要知
16、道当前的知识在知识包中的作用。你还要知道你所教的这个知识受到哪些概念或过程的支持。所以你的教学要依赖于、强化并详细描述这些概念的学习。当教那些将会支持其他过程的重要概念的时候,你应该特别花力气以确保你的学生能够很好地理解这些概念,并能熟练地执行这些过程。”由于教材中往往是按照一定的逻辑线索对概念(和知识)进行组织的,因此,我们在教学中也就应当注意突破这样一个局限性,即是应当帮助学生从更为广泛的角度去认识各个概念(和知识)之间的联系。特别是,这更应成为复习课的一个重要目标,即是通过复习帮助学生形成整体性的知识结构。这是6年级的一堂复习课,其主要目标是对学生已学过的各个相关图形(长方形、正方形、三
17、角形、梯形、平行四边形、圆)的面积公式作出整理,特别是,即是帮助学生更好地掌握图形与相应的面积计算公式之间的联系。任课教师在课堂上发挥了很好的引导和组织作用,包括明确提出了这样一个工作任务,即是要求每个小组用图形演示的方式表明各个面积公式之间的联系,然后又组织学生进行全班汇报,包括对自己与其它人的工作作出评价,等等。从当时的情况看,学生应当说也已较好地掌握了相关的知识,特别是,各个小组都能正确地回忆出各个面积公式的推导过程,也即大致地体现出如下的逻辑线索:正方形 三角形 长方形 平行四边形 梯形 圆 但是,这一教学活动又如何能够真正超出单纯回忆的范围,并为学生的积极思考与研究提供更大的空间?事
18、实上,就所提到的各个面积公式而言,除去以长方形为核心这一“标准作法”以外,我们显然也可以三角形的面积公式为核心将其它各个图形联系起来。进而,通过两种方式的比较与“互补”,我们又不仅可以帮助学生建立更为丰富和合理的认知结构,也可促进他们积极主动地去进行探索,从而表现出更大的“开放性”。概念教学最为基本的三个问题:(1)概念的定义(是什么?);(2)为什么要引入这样一个概念?(有什么用?)(3)这一概念与其它概念的联系和区别?愿大家都能紧扣这样三个问题更为深入地去从事数学概念教学的研究。一些相关的方面:(1)“问题解决”的教学,如“植树问题”、“找次品问题”,等等。(2)“找规律”的教学。(3)“
19、解题策略”的教学,如“画图”、“列表”、“替换”等。(4)数学思维在各类课中的渗透。尽管在适当的时间与场合确有必要进行数学思维的专门教学,但更为重要的是,我们又应努力做到将数学思维的教学很好地渗透于全部的教学活动之中,因为,这不仅有助于我们将数学课真正“教活”、“教懂”、“教深”,也可使我们的学生更为深切地感受到数学思维的力量,从而真正起到身教重于言教的作用。相应的原则:“数学思维的学习,不应求全,而应求用”。因为,如果我们不能真正做到用数学思想和数学思想方法的分析带动具体数学知识内容的教学,那么,无论是所谓的“解题策略”、还是一般性的数学思想或数学思想方法,就都是纸上谈兵、空中楼阁,我们自然
20、也不可能期望我们的学生通过我们的教学即能真正“学会数学地思维”。当前的紧迫任务:数学思想和数学思想方法的清楚界定和合理定位。这也就是指,就小学数学教学而言,究竟哪些数学思想和数学思想方法是最为重要的,我们又如何能够依据学生的认知发展水平对此作出适当定位,也即清楚地指明小学各个阶段在上述各个方面我们究竟应当帮助学生达到怎样的水平?(1)所谓的“找规律”,事实上根本不包含规律。(2)以“发现规律、检验规律”统一处理相关内容的教学,却未认识到不同的内容与场合应有不同的教学重点。(3)在很多情况下我们又在不知不觉之中将“学生的自主探究”变成了“假探究”。教学实例(1)研究盆花。师:我们一起来学习“找规
21、律”。从左边起,盆花是按什么顺序摆放的?照这样摆下去,左起第15盆是什么颜色的花?(2)研究彩灯。师:从左边起,彩灯是按什么顺序摆放的?照上面那样排下去,从左边起第17盏灯是什么颜色?(3)研究彩旗。师:我们再来看一看彩旗。(4)交流问题。师:这个规律在数学上叫做“周期现象”。(5)创造规律。师:(出示改动的灯笼图:红、紫、绿、紫、紫、绿、红、红、绿):从左边起第17盏灯笼是什么颜色?生:灯笼颜色没有规律。师:从左边起,分别两个两个、三个三个、四个四个圈一圈。灯笼颜色确实没有按一定的规律悬挂。怎样让这道题目有办法解答呢?生:把灯笼出现的次序改一改,变得有规律。什么是“规律”?上面所提到的各个实
22、例是否包含一定的规律?我们又是否可以随意地去“创造规律”?什么又是“找规律”此类教学活动的意义?“客观性”与“普遍性”(“可应用性”)可以被看成“规律”最为重要的两个特征;我们所希望的则又在于通过揭示现象背后的规律即可更好地认识世界和进行新的实践活动,也即更好地理解并作出预测。正因为此,盆花、彩灯和彩旗的摆法等,就都很难被看成包含真正的规律,因为,在此显然有很大的随意性,或者说,即是对于规律的一种“泛化”;我们更不应随意地去提及所谓的“创造规律”。一、填一填:1,2,3,?,5,?,?,8,?,?;1,3,5,7,?,11,?,?,17;1,2,4,7,?,16 1,2,3,5,?,13二、填
23、一填:11,12,13,?,15,?,?,18,?,?;11,13,15,17,?;19,16,13,10,?,4;20,19,17,14,?,5;一、找规律,写出第三个数:61,52,?,94,46,18,二、写出数列:1,1,1,2,1,1,2,1,1 1,1,1,2,2,1的下一行。究竟什么是此类教学活动的主要意义?结论:应当切实防止“规律”的泛化!背景:小旗的排列:黄、红、黄、红、黄、红、黄、红、黄、?)相关的问题:“后面一个应是什么?”(人教版一年级)评论:“这里的应字,是不妥当的。它意味着找的规律只有一种,第一排第10面旗只能是红色。事实上,我们可以找到许多其它的规律,使得第10面
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