人民教育出版社編審章建躍博士認為:理解數(shù)學、理解學生、理解教學(以下簡稱“三個理解”)是教師專業(yè)化發(fā)展的基石,是數(shù)學教學質量的根本保證。[1]近日,筆者有幸參加了江蘇省教育廳“名師團送培”活動,在連云港市“提升高中數(shù)學課堂教學有效性”專題培訓班上開設公開課——“充分條件與必要條件”(蘇教版高中數(shù)學教材選修2-1),收獲了研訓教師的廣泛好評。在經(jīng)歷了備課修改、課堂展示和課后反思后,筆者深切體會到“三個理解”對于課堂教學的指導作用。本文結合“充分條件與必要條件”的教學實踐,談談筆者在數(shù)學教學中踐行“三個理解”的探索與思考。
許多教師都知道理解數(shù)學、理解學生、理解教學的重要性,但在實際教學過程中,卻往往會忽略這“三個理解”,表現(xiàn)為過分追求數(shù)學結論、強化學生的訓練、強調教師的講解,降低數(shù)學教育價值,忽視學生思維能力的發(fā)展。因此,在數(shù)學教學中,要明確教學立意,旗幟鮮明地追求“三個理解”。
理解數(shù)學是教好數(shù)學的前提。而要教好數(shù)學首先要站在課標的高度明確所教內容的教學目標與任務。數(shù)學是一門邏輯性很強的學科,幾乎處處涉及命題之間的邏輯關系和推理論證。在中學階段,“常用邏輯用語”一章的內容不同于大學的數(shù)理邏輯,在培養(yǎng)學生邏輯思維能力的過程中,更側重于“用語”,講究基本表示符號和規(guī)則,教學定位突出“工具性”原則。而在“充分條件和必要條件”一課的學習過程中,不應當把難點放在其他相關數(shù)學知識的回顧復習上,應當選擇學生熟悉和易于接受的知識載體呈現(xiàn)教學內容,避免過于困難的命題真假判斷沖淡本節(jié)課的重點。
同樣的,在日常生活中,人們無論是進行思考、交流,還是從事各項工作,都經(jīng)常涉及一些邏輯上的問題,都需要正確地運用邏輯用語表達自己的思想。值得一提的是由于實際問題往往受到各種現(xiàn)實因素的影響,在建構數(shù)學的過程中其嚴謹性有待檢驗,所以不建議以實際問題作為問題情境,應注意本節(jié)內容的適度“生活化”。
學情應成為教師備課的重要參考,是教學設計的珍貴源泉。學情包括學生的認知規(guī)律如何,思維方式怎樣,情感需求有哪些,對已學過的相關知識的掌握情況如何,等等。
在學習本節(jié)課之前,學生在初中階段已經(jīng)接觸過命題、真假命題,高中教材在本節(jié)課教學之前安排了命題、命題的形式和四種命題的學習,一定程度上有助于學生對充分條件、必要條件及充要條件概念的學習理解,但是學生對于這一概念的知識儲備不夠豐富、邏輯思維能力的訓練還不夠充分,容易用生活中感性的體會去理解數(shù)學的邏輯問題。
學生學習時,對命題“若p則q”為真命題時,p是q的充分條件比較容易理解,但是,對同時稱q是p的必要條件就不怎么理解了。不理解的原因主要是學生容易從字面的意思片面地理解“條件”。在命題“若p則q”中,q明明是“結論”,怎么成了“條件”了呢?事實上,p和q是兩個語句,通過“若p則q”的形式將它們聯(lián)結起來形成一個命題,通過命題的真假來判定這兩個語句相互之間的關系。就“若p則q”為真命題時,p是q的充分條件而言,不能誤認為p是這個命題的充分條件,同樣q也不是這個命題的必要條件。因果關系具有相對性,因為一個現(xiàn)象對某現(xiàn)象來說是結果,但對另一個現(xiàn)象來說卻是原因,這使得事物之間的因果聯(lián)系形成了一條沒有起點和終點的因果鏈,因此,因果本身也是可以相互轉換的。對這一內容的認知過程其實是對符號“pq”多角度的詮釋與理解過程。
數(shù)學教育學者張奠宙先生認為數(shù)學教學設計的核心是如何體現(xiàn)“數(shù)學的本質”,教師應將“冰冷的美麗”變?yōu)椤盎馃岬乃伎肌保寣W生高效率、高質量地領會和體驗數(shù)學的價值和魅力。
我們在學習任何一門知識時都要明確這樣幾個問題:為什么要學習這個知識?這個知識的本質是什么?應如何理解?學習它可以幫助我們解決哪些問題?為了尋找這些問題的答案,在研讀課本、教參的基礎上,筆者重溫了邏輯學的知識,查閱了相關資料,形成了本節(jié)課的學習路徑:
情境引入(將“若p,則q”為真命題符號化)→問題導學(從“p”和“q”在“pq”中的作用來理解命題中p、q兩部分的因果關系)→數(shù)學建構(通過具體數(shù)學實例得出命題因果關系的四種情況)→數(shù)學應用(在練習過程中深化理解)→回顧反思(回顧學習路徑并體會充分條件和必要條件在數(shù)學和生活中的應用)。
在教學過程中,教師應當設計有高度、有深度、有層次、有呼應的問題,通過交流、對話合作、探究等一系列方式,讓學生自我發(fā)現(xiàn)、自我調整、自我矯正,有效地實現(xiàn)數(shù)學知識的再發(fā)現(xiàn)、再創(chuàng)造這一自我建構過程。
下面將本節(jié)課的教學過程展示如下:
1.問題情境。
師:同學們,我們知道能夠判斷真假的語句叫作命題,那么,你能判斷下列命題的真假嗎?
問題1:請判斷下列命題的真假。
(1)若 x=1,則 x2=1;(2)若 x2>1,則 x>1(3)若兩個三角形全等,則這兩個三角形的面積相等。
2.數(shù)學簡化。
師:用這個命題為真命題或者假命題來敘述有一些繁瑣,為了簡便,我們可以引入推出符號。如果“若p,則q”為真命題,我們就說,“p推出q”,記作 pq?!叭魀,則q”為假命題,我們就說,“p不能推出p”,記作 pq。
(1)x=1______x2=1;(2)x2>1_____x>1(3)兩個三角形全等_____兩個三角形的面積相等。
問題2:請在橫線上填上合適的語句。
思考:上述問題中的答案唯一嗎?這說明什么?
一方面,如果p成立,就一定能得到q成立;要使q成立,只要具備p就足夠了。我們可以通俗地說“有p就行”。
另一方面,q成立是p成立必不可缺的條件。如果沒有q作為條件,那么一定沒有結論p,也就是說,要得到結論p,必須要有q作為條件。我們可以通俗地說“沒q不行”。
3.新知建構。
再次回到問題1,請用“充分條件”和“必要條件”來說明兩個語句的關系,直觀感知概念。
例題 下列命題中,是充分條件的有_____。
(1)p:x-1=0,q:(x-1)(x+2)=0;(2)p:兩直線平行,q:內錯角相等;(3)p:a>b,q:a2>b2;(4)p:四邊形的四條邊相等,q:四邊形是正方形。
追問:對于命題(1)、(2),我們可不可以稱q是p的必要條件呢?
變式 下列命題中,p是q的必要條件的有___________。
(1)p:x-1=0,q:(x-1)(x+2)=0;(2)p:兩直線平行,q:內錯角相等;(3)p:a>b,q:a2>b2;(4)p:四邊形的四條邊相等,q:四邊形是正方形。
追問:對于命題(2)、(4),我們可不可以稱q是p的充分條件呢?
(設計意圖:為了深刻詮釋“充分條件和必要條件”的含義,通過正反兩方面的追問,引導學生發(fā)現(xiàn)要得到“p是q的必要條件”或者“q是p的充分條件”,均要從“pq”入手。)
師:在上述問題中,我們發(fā)現(xiàn)要全面地認識p和q的關系,應從p是q的充分條件和p是q的必要條件兩方面加以考慮。從而我們可以得出充分必要條件、充分不必要條件、必要不充分條件、既不充分也不必要條件四種關系。
注:定義中,要研究p是q的什么條件,一方面要判斷p能否推出q,即研究“充分性”,另一方面要判斷q能否推出p,即研究“必要性”,如果要研究q是p的什么條件,同樣要從充分性和必要性兩方面來說明,即一方面要判斷q能否推出p(充分性),另一方面要判斷p能否推出q(必要性)。
(設計意圖:引導學生總結,構建清晰明了的思維體系,培養(yǎng)學生歸納、概括的能力。)
要打造理想的數(shù)學課堂,需要哪些要素?知識是根基,一切教學活動以數(shù)學知識為載體。缺少了載體,數(shù)學課便成了無本之木、無源之水。但一味關注“數(shù)學”,難免給學生“高處不勝寒”的感覺,讓人望而生畏。學生是中心,人的成長永遠是課堂教學的最高價值。學生作為教育的對象應當站在課程和課堂的中央。但單純地考慮“學生”,容易天馬行空、偏離主題,失去數(shù)學課自由而嚴謹?shù)莫毺伧攘?。教學是橋梁,連通著數(shù)學與學生,它把問題情境、學生活動、數(shù)學建構、數(shù)學應用、反思小結中的若干環(huán)節(jié)串聯(lián)起來,為學生開啟了一扇通向數(shù)學世界的大門。因此,教學過程中必須同時關注數(shù)學、關注學生、關注教學。
孤立地看待數(shù)學、學生與教學,會發(fā)現(xiàn)數(shù)學知識是靜態(tài)的,學生是千差萬別的,教學亦無固定方法可循。但是數(shù)學、學生、教學是一個整體,相互作用,不可分割。理解數(shù)學要立足于學生的視角,將知識的學術形態(tài)轉化為易于被學生理解的教育形態(tài)。理解學生應著眼于其數(shù)學認知水平和特征,理解學生參與數(shù)學教與學的方式和特點。理解教學要置身于所教內容與對象,以最恰當?shù)姆绞浇M織教學。借用物理學中的作用力與反作用力的理論,“三個理解”之間是相互影響、相互支撐的,找到他們合力最大的平衡點也就找到了課堂自然、有效的生成方式。
數(shù)學教育最終目的是促進學生的終身發(fā)展,“三個理解”是實現(xiàn)這一目的的前提和保證。在“三個理解”相容共生的課堂里,知識的生成更自然,學生的學習更自主,課堂的交互更廣泛。教師將“授之以魚”轉變?yōu)椤笆谥詽O”,而且是具有數(shù)學特色的“漁”。學生學會的不僅是知識,還有發(fā)現(xiàn)問題的方向,思考問題的方法,解決問題的方案,最終達成數(shù)學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標:會用數(shù)學的眼光觀察現(xiàn)實世界,會用數(shù)學的思維思考現(xiàn)實世界,會用數(shù)學的語言表達現(xiàn)實世界。