李園
概念是進行判斷、推導推理的基礎,清晰的概念是正確思維的前提。由于數(shù)學概念是反映空間形式和數(shù)量關系的本質屬性,數(shù)學概念具有高度的抽象性、概括性、系統(tǒng)性等特點。所以數(shù)學概念不是學生通過簡單的記誦、記憶就能形成的,它需要借助于學生自己主動的思維思考、積極的建構才能產(chǎn)生成型。理解數(shù)學概念就意味著去建立概念的系統(tǒng),確定概念之間的依存關系,這就要求在數(shù)學概念的教學中,教師應充分展現(xiàn)其形成過程。
一、 揭示概念的形成過程
數(shù)學中每個重要概念的產(chǎn)生歷經(jīng)了前人長期觀察、比較、分析、抽象、概括、創(chuàng)造了漫長過程,其形成過程蘊含著數(shù)學的思想方法、數(shù)學創(chuàng)造方法,展現(xiàn)數(shù)學概念形成過程的教學可使學生領悟形成概念的方法,鍛煉思維品質,激發(fā)學習興趣,增強內在活力。使其在學習過程中處于亢奮狀態(tài)。
讓學生從大量具體例子出發(fā),從他們實際經(jīng)驗的肯定例證中,以歸納方式概括出一類事物的共同本質屬性,從而獲得概念叫概念的形成。概念可分為以下幾個心理活動階段,以函數(shù)概念為例進行闡述。
⑴觀察實例,學生觀察下列事例中,指出變量與變量的關系。
①以40米/小時速度行駛的汽車,行駛的路程s與時間t。
②用圖表給出的某水庫的存水量Q與水深h。
③某一天氣溫F與時刻t。
④某一次考試的班級學生成績m與學號n。
⑤一個數(shù)y是另一個x的平方。
⑵分析共同屬性。分析各實例的屬性,并綜合出共同屬性。如上例中各實例的共同屬性有:①抽象地看成兩變量間關系②一個變量隨另一個變量變化而變化③一個變量每取定一個值,另一個變量有唯一確定的值與它對應。
⑶抽象出本質屬性,經(jīng)過猜想,假設等過程,最后得到一個變量每確定一個值,另一個變量也唯一確定一個值與之對應,這是本質屬性。
⑷比較正反實例,確認本質屬性,如例④中反過來n未必是m的函數(shù);例⑤中開平方x=+y 也不是函數(shù),強化本質屬性,排除非本質屬性。
⑸概括出概念含義,把抽象出的本質屬性推廣到同類事物,給出名稱。這時還需要進一步區(qū)分各種本質屬性的從屬關系,找出關鍵的本質屬性下定義。
二、 揭示概念的同化過程
利用學生認識結構中原有的概念和知識經(jīng)驗,以定義方式直接向學生提示概念的本質屬性,從而獲得概念的方式叫概念的同化。以“一元二次方程”概念教學為例,提示其同化過程。
⑴觀察概念的定義,名稱和符號,揭示概念的本質屬性,例如學習“一元二次方程”
這個概念,首先觀察它的定義——含有一個未知數(shù)且未知數(shù)最高次數(shù)為2的整式方程叫做一元二次方程。它的一般形式是ax2+bx+c=0(a≠0),其本質屬性有:含有一個未知數(shù),未知數(shù)最高次數(shù)為二次,是整式方程。
⑵對概念進行分類,討論各種特殊情況,進一步突出概念的本質屬性,
⑶把新概念系統(tǒng)化,把新概念同化到原認知結構中去。如上例,學生把一元二次方程同化到原有關于方程的認知結構之中,區(qū)分一元二次方程與方程,一元一次方程,分式方程,整式方程等概念,并形成一個關于方程概念的系統(tǒng)。
概念同化的學習過程,以學生間接經(jīng)驗為基礎,要求學生具備較豐富的知識經(jīng)驗,并具有積極思維能力和較高的心理活動水平,但比較省時。
三、 重視概念的建構過程
建構主義認為,學習的過程是一個主動建構的過程,建立起新的認知結構,是其經(jīng)驗與認識的投入和重建,是一種具有探索性的再創(chuàng)活動。要求教師是數(shù)學建構活動的深謀遠慮的設計者、組織者、參與者、指導者和評估者。現(xiàn)以“直線的傾斜角與斜率”一節(jié)教學為例。
⑴闡述實際意義,建立概念。黑板上畫兩個邊長差別很大的正方形,請學生用一三角板畫出它們的對角線(其中一個正方形的對角線長度小于三角板的邊長,另一個正方形的對角線長度大于三角板的邊長),小正方形的對角線容易畫出,但大正方形的對角線卻使 學生陷入困境,讓學生自己去選擇方法和探索認證,思考畫直線的理論依據(jù)除兩點確定一條直線外,還有由點與方向確定一定直線,這樣便自然產(chǎn)生了“直線的傾斜角”的概念,進而反思,討論用角和數(shù)進行運算的不便后,建立起斜率的概念
⑵揭示本質,理解概念。引進斜率概念后,針對關鍵詞進行分析,學生思考之余提出:“討論繞點(2,3)按逆時針方向旋轉一周的直線斜率變化情況如何?通過畫圖,利用運動的觀點解決問題,從而進一步認識了傾斜角和斜率的概念的聯(lián)系與區(qū)別及它們取值范圍和變化趨勢,通過建構活動,同化或順應于學生的認知結構。
⑶深入分析比較,深化概念
斜率和傾斜角納入原有認知結構后,提出問題:過點P(1,1),Q(2,3)的直線的傾斜角與斜率各是多少?鼓勵學生探索、創(chuàng)造建立兩個新的“解析成果”與最基本“解析成果”――點的坐標的關系,討論、概括學生的思路:
直線上兩點坐標——————直線斜率
正切值的坐標表示——————直線傾斜角
如此則形成了斜率坐標公式的推導思路,通過重建充實了原認識結構。
⑷加強應用,鞏固概念。
選擇典型的循序漸進的題組進行鞏固,建立起相應的應用模式。如:
①直線過點(1,4),(3+1,1)其傾斜角和斜率各是多少?
②已知直線過點P(3,4),Q(-2-m,-m+5),當m為何值時,直線與x軸平行?當m為何值時,直線與y軸平行?當m為何值時,其傾斜角為3π/4?
③已知點M(-4,7),N(2,15)若直線1傾斜角是直線MN的傾斜角的一半,則1的斜率為多少?
這樣學生在問題激發(fā)下主動建構,從形成概念、掌握本質,直至融概念于原認知結構中,建立起新的認知結構,相對獨立地完成數(shù)學建構活動,達到概念理解深刻、全面。
四、組織概念的系統(tǒng)化、整體化的過程。
數(shù)學中許多概念的理解和掌握不是一次可以完成的,教師應有計劃地使學生不斷豐富和加深理解??梢酝ㄟ^單元復習,階段復習,甚至是垮學年地總結的方式使所學的有關概念系統(tǒng)化和整體化,組織學生概括、歸納,不斷豐富概念的內涵和外延,充實認知結構。
例關于“角”的概念的深化與系統(tǒng)化
⑴平面角:①一點出發(fā)的兩條射線所組成的圖形(靜態(tài)定義)②以一條射線的端點為頂點旋轉所形成的圖形,逆時針旋轉為正角,順時針為負角,不作旋轉為零角。
⑵異面直線所成的角:在空間任意取一點,分別引兩條異面直線的平行線所成的銳角或直角,叫做兩條異面直線的所成的角。
⑶直線與平面所成的角。若直線在平面內或與平面平行,則所成角為00;若直線與平面垂直,則所成的角為900;平面內一條斜線和它在平面內射影所成的銳角,叫做這條斜線和這個平面所成的角。
要對角的概念形成一個良好的認知結構,還需要進一步抽象與概括出都是在“平面角”基礎上發(fā)展與推廣;反之,空間角又都是轉化為“平面角”來表示。這樣建立起穩(wěn)固的認知結構、數(shù)學思想方法和解題模式。
總之,在概念教學中要根據(jù)新課標對概念的具體要求,要創(chuàng)造性的使用教材,優(yōu)化概念教學設計,把握概念教學過程,真正使學生在參與的過程中產(chǎn)生內心的體驗和創(chuàng)造,以達到認識數(shù)學思想和數(shù)學概念本質的目的。