情境教學(xué)模式下高中生數(shù)學(xué)問(wèn)題解決能力培養(yǎng)分析

李狄勇

一、 引言

《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版2020修訂)》強(qiáng)調(diào),教師需要培養(yǎng)學(xué)生“在實(shí)際情境中從數(shù)學(xué)的視角發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題,分析問(wèn)題、建立模型,確定參數(shù)、計(jì)算求解,檢驗(yàn)結(jié)果、改進(jìn)模型,最終解決實(shí)際問(wèn)題。”如此才能夠有效建立起學(xué)科與現(xiàn)實(shí)生活之間的聯(lián)系,使學(xué)生通過(guò)數(shù)學(xué)視角了解更多事物的運(yùn)行規(guī)律。因此,在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,高中數(shù)學(xué)教師需要充分結(jié)合知識(shí)特點(diǎn),為學(xué)生創(chuàng)設(shè)豐富的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)情境,使學(xué)生有意識(shí)地運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)描述現(xiàn)實(shí)事物,并深入探索社會(huì)、文化、科學(xué)以及工程等各方面的知識(shí)內(nèi)容,以此培養(yǎng)學(xué)生良好的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)品質(zhì)。

二、 高中數(shù)學(xué)問(wèn)題解決能力的重要內(nèi)涵

高中數(shù)學(xué)“問(wèn)題解決能力”指數(shù)學(xué)表征,也就是要求學(xué)生借助具體的數(shù)學(xué)語(yǔ)言,如圖形、模型、文字以及符號(hào)等,對(duì)事物之間的數(shù)學(xué)規(guī)律與概念展開(kāi)分析,從而使學(xué)生從中獲得豐富的啟發(fā),并掌握解決問(wèn)題的有效思路。這一能力在小學(xué)和初中階段通常以較為基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)建模形式存在,而在進(jìn)入高中之后,便要求學(xué)生不能再依靠簡(jiǎn)單的公式套用解決問(wèn)題,而是要通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)模型的操作轉(zhuǎn)換、交流表達(dá)等方式,對(duì)現(xiàn)實(shí)生活事物進(jìn)行描述,從而有效提高數(shù)學(xué)應(yīng)用能力,并促使學(xué)生的綜合素養(yǎng)獲得有效提升。

為此在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,高中數(shù)學(xué)教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生正確把握數(shù)學(xué)公式概念,同時(shí)還需要采用情境創(chuàng)建的方式,將數(shù)學(xué)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)事物聯(lián)系起來(lái),使學(xué)生能夠立足學(xué)科視角對(duì)更多現(xiàn)實(shí)事物展開(kāi)探索,從而有效促進(jìn)學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展,并增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的實(shí)踐運(yùn)用水平。

三、 限制學(xué)生問(wèn)題解決能力發(fā)展的關(guān)鍵因素

(一)學(xué)習(xí)態(tài)度較為被動(dòng),問(wèn)題解決意識(shí)淡薄

從學(xué)生的課堂表現(xiàn)來(lái)看,其學(xué)習(xí)狀態(tài)普遍較為被動(dòng),習(xí)慣于遵循教師安排解決相關(guān)問(wèn)題,缺乏主動(dòng)解決問(wèn)題的意愿。同時(shí)在解決問(wèn)題的過(guò)程中,學(xué)生往往僅是從知識(shí)角度進(jìn)行思考,并未將數(shù)學(xué)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與具體事物聯(lián)系起來(lái),去思考其中的關(guān)聯(lián)性。如此導(dǎo)致學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展相對(duì)緩慢,無(wú)法有效提高自身的知識(shí)水平,學(xué)習(xí)能力受到嚴(yán)重影響。

造成這一現(xiàn)象的主要原因,在于教師在課堂中缺乏對(duì)學(xué)生的興趣培養(yǎng),教師單純以學(xué)習(xí)成績(jī)作為學(xué)生發(fā)展目標(biāo),卻沒(méi)有同步對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入發(fā)掘與拓展,學(xué)生對(duì)知識(shí)缺乏良好的探索欲望,也沒(méi)有能夠思考其在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用技巧。因此,導(dǎo)致學(xué)生往往僅是被動(dòng)接受知識(shí)灌輸,卻沒(méi)有考慮其中的深層內(nèi)涵,嚴(yán)重影響了學(xué)生的問(wèn)題解決意識(shí)培養(yǎng)。

(二)教學(xué)模式僵化刻板,忽視教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)

良好的課堂情境不僅能夠促使學(xué)生關(guān)注到更多知識(shí)信息,同時(shí)還能夠給予學(xué)生充分的情感支持,使其更加積極主動(dòng)地參與到課堂學(xué)習(xí)當(dāng)中,并根據(jù)自身現(xiàn)實(shí)需求對(duì)知識(shí)展開(kāi)更多維度的探索。因此,好的課堂情境不僅能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力,同時(shí)還能夠增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解,從而促使高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量獲得整體性的提升。

但是就目前實(shí)際情況來(lái)看,教師在教學(xué)過(guò)程中普遍采用單一刻板的教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)。也就是一味圍繞所謂的“考點(diǎn)”“重點(diǎn)”與“熱點(diǎn)”來(lái)引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)知識(shí)探索,并未將現(xiàn)實(shí)生活中的職業(yè)、生產(chǎn)、文化以及社會(huì)生活場(chǎng)景融入課堂之中。如此不僅無(wú)法引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知數(shù)學(xué)知識(shí)的完整價(jià)值,同時(shí)也不利于培養(yǎng)學(xué)生的良好學(xué)習(xí)信念,導(dǎo)致課堂教學(xué)質(zhì)量受到影響。

(三)課堂活動(dòng)重練輕用,忽視學(xué)生認(rèn)知引領(lǐng)

我國(guó)近代著名教育家陶行知先生對(duì)“教育”做出了解讀:“教學(xué)做是一件事,不是三件事。我們要在做上教,在做上學(xué)?！边@一思想強(qiáng)調(diào)教師將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái),引導(dǎo)學(xué)生在深入了解教材理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,不斷將其應(yīng)用現(xiàn)實(shí)生活場(chǎng)景當(dāng)中,以此有效解決各類(lèi)實(shí)際問(wèn)題。如此才能夠體現(xiàn)現(xiàn)代化教育特色,促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)水平不斷提升。

然而,在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,部分教師卻違背了這一原則,在日常教學(xué)過(guò)程中更多借助專(zhuān)題訓(xùn)練的方式為學(xué)生布置學(xué)習(xí)任務(wù),幫助學(xué)生強(qiáng)行記憶數(shù)學(xué)問(wèn)題的解法規(guī)律,但是卻沒(méi)有引導(dǎo)學(xué)生親自利用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行事物創(chuàng)造或探究。導(dǎo)致學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的理解單純停留在書(shū)本層面,無(wú)法有效發(fā)掘知識(shí)背后的更多原理,嚴(yán)重影響了課堂教學(xué)效果。

(四)教學(xué)觀念較為落后,缺乏創(chuàng)造能力培養(yǎng)

“解決問(wèn)題”的本質(zhì)便是要求學(xué)生經(jīng)歷“從無(wú)到有”的思維活動(dòng)過(guò)程,引導(dǎo)學(xué)生靈活運(yùn)用數(shù)字和圖形語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行表達(dá)創(chuàng)造,以此了解更多的事物規(guī)律。也正因如此才塑造了數(shù)學(xué)學(xué)科鮮明的創(chuàng)造性特征,其不僅能夠適應(yīng)學(xué)生的終身發(fā)展需求,同時(shí)也成了人類(lèi)社會(huì)不可或缺的重要工具。

然而,部分?jǐn)?shù)學(xué)教師在開(kāi)展教學(xué)的過(guò)程中,由于受到教學(xué)觀念的影響,往往更多是引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)知識(shí)概念學(xué)習(xí),并借助不同類(lèi)型的數(shù)學(xué)習(xí)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)行記憶知識(shí)應(yīng)用規(guī)律,沒(méi)有注重培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)造的關(guān)鍵能力。如此不僅導(dǎo)致學(xué)生要花費(fèi)更多時(shí)間與精力掌握數(shù)學(xué)知識(shí)內(nèi)容,也并未充分體現(xiàn)學(xué)科特色,導(dǎo)致學(xué)生的問(wèn)題解決能力受到了嚴(yán)重影響。為此,在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,教師需要積極改變傳統(tǒng)教學(xué)觀念,以便促進(jìn)學(xué)生獲得更全面的發(fā)展。

四、 情境教學(xué)視角下學(xué)生問(wèn)題解決能力培養(yǎng)的有效措施

(一)豐富情境創(chuàng)設(shè),打造多樣教學(xué)活動(dòng)

學(xué)生的問(wèn)題解決能力泛指對(duì)知識(shí)的運(yùn)用、感知、想象以及創(chuàng)造,教師需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行恰當(dāng)引領(lǐng),使學(xué)生順利脫離書(shū)本層面,根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求來(lái)發(fā)掘知識(shí)的豐富內(nèi)涵。因此,在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,高中數(shù)學(xué)教師不妨以情境作為載體,為學(xué)生打造豐富多彩的課堂探索情境。以便引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)多樣探索活動(dòng),進(jìn)而獲得良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

1. 基于表征情境,加強(qiáng)數(shù)學(xué)表達(dá)

數(shù)學(xué)源于現(xiàn)實(shí)生活,是人們?cè)谏钪斜夭豢缮俚囊豁?xiàng)關(guān)鍵能力。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,學(xué)生需要掌握的數(shù)學(xué)知識(shí)技能也在不斷增加,因此高中階段對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力有了更高要求。針對(duì)這一情況,教師不僅需要充分引入現(xiàn)實(shí)生活元素,同時(shí)還需要引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系既有生活經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行數(shù)學(xué)創(chuàng)意表達(dá),促使學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中改變對(duì)學(xué)科的整體認(rèn)知,促使問(wèn)題解決能力獲得有效提升。

以人教版高一數(shù)學(xué)必修第一冊(cè)《基本不等式》一課為例,不等式知識(shí)與人們現(xiàn)實(shí)生活之間有著緊密聯(lián)系,能夠解釋幾何、運(yùn)動(dòng)、生產(chǎn)等不同方面的數(shù)學(xué)規(guī)律。因此,教師在進(jìn)行本章節(jié)教學(xué)的過(guò)程中,可以圍繞教材給出的7條不等式基本性質(zhì),引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)其特點(diǎn)分別列舉現(xiàn)實(shí)生活案例,并對(duì)其中的數(shù)學(xué)規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確描述。通過(guò)這一方式使學(xué)生結(jié)合知識(shí)內(nèi)涵自主構(gòu)建數(shù)學(xué)表征情境,同時(shí)掌握“不等式”知識(shí)在日常生活中的應(yīng)用范圍,以此提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力。

2. 基于問(wèn)題情境,引發(fā)認(rèn)知沖突

在培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力的過(guò)程中,教師不僅僅是要求學(xué)生能夠靈活運(yùn)用知識(shí)來(lái)解決困惑,同時(shí)更為關(guān)鍵的是要引導(dǎo)學(xué)生形成良好的問(wèn)題意識(shí),使學(xué)生能夠不斷從身邊各類(lèi)事物中提取未知因素,并主動(dòng)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)探索其中規(guī)律,促進(jìn)知識(shí)水平的全面提升。為了能夠有效達(dá)成這一目標(biāo),教師需要靈活借助問(wèn)題情境在學(xué)生已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與新的學(xué)習(xí)任務(wù)間形成認(rèn)知沖突,便于引導(dǎo)學(xué)生自主對(duì)新舊知識(shí)結(jié)構(gòu)之間的差異展開(kāi)深入思考。

3. 基于操作情境,培養(yǎng)實(shí)踐能力

在培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力的過(guò)程中,不僅要求學(xué)生具有扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ),同時(shí)還需要掌握一定的綜合實(shí)踐能力。因此在教學(xué)開(kāi)展過(guò)程中,教師可以借助情境引導(dǎo)的方式,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)相關(guān)的課堂活動(dòng)任務(wù),確保學(xué)生通過(guò)課堂獲取更多知識(shí)經(jīng)驗(yàn),并有效提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力。

以人教版高一數(shù)學(xué)必修第二冊(cè)《空間點(diǎn)、直線、平面之間的位置關(guān)系》為例,在引導(dǎo)學(xué)生探索“平面的基本性質(zhì)”相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí),教師可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)課堂實(shí)踐任務(wù),來(lái)引導(dǎo)學(xué)生自主對(duì)知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證。

操作1——尋找一塊白紙板,思考最少需要幾根鉛筆共同支撐,才能夠繞教室走一圈而保證紙板不掉落。

操作2——觀察鉛筆在紙板上的排布規(guī)律,你能夠從中獲得什么啟發(fā)?

操作3——將三支鉛筆按直線形式排布,還能夠保證紙板不會(huì)掉落嗎?

通過(guò)這一方式引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)“三點(diǎn)確定平面”的規(guī)律,并明確其中三點(diǎn)不共線的條件,能使學(xué)生通過(guò)親自操作驗(yàn)證來(lái)獲取知識(shí),掌握解決問(wèn)題的關(guān)鍵能力。

(二)加強(qiáng)素材開(kāi)發(fā),培養(yǎng)學(xué)生良好興趣

興趣是推動(dòng)學(xué)生高效解決問(wèn)題的關(guān)鍵,不僅能夠充分激發(fā)學(xué)生的思維活性,同時(shí)還能夠?yàn)槠涮峁┴S富靈感,從而使學(xué)生更好地運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)展開(kāi)問(wèn)題探索,積累豐富的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。在進(jìn)行情境構(gòu)建的過(guò)程中,高中數(shù)學(xué)教師需要重點(diǎn)加強(qiáng)素材開(kāi)發(fā),避免單純圍繞教材知識(shí)內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)引導(dǎo),要根據(jù)學(xué)生的興趣特征來(lái)引入多元化的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)資料,吸引學(xué)生從更多角度來(lái)展開(kāi)學(xué)習(xí)探索,并增強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力。

例如,在學(xué)習(xí)人教版高一數(shù)學(xué)必修第一冊(cè)《指數(shù)函數(shù)》的過(guò)程中,為了幫助學(xué)生更好地把握教材知識(shí)內(nèi)涵,教師可以適當(dāng)引入相關(guān)的趣味元素,以確保能夠激發(fā)學(xué)生解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)興趣。如“國(guó)家人口調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,一個(gè)成年男性公民的身高大約為169.7 cm,假設(shè)有一張足夠大的白紙,其厚度為0.1 mm,按照任意方式將白紙裁剪為均等大小的2份之后,連續(xù)重復(fù)上述步驟15次,能否使堆疊起來(lái)的白紙達(dá)到一個(gè)成年人的身高?”教師可以要求學(xué)生結(jié)合指數(shù)函數(shù)模型f(x)=max+n(a>0且a≠1)來(lái)建立相關(guān)的函數(shù)關(guān)系式,并繪制相應(yīng)的函數(shù)圖像,對(duì)函數(shù)中的變量與常數(shù)關(guān)系展開(kāi)思考。從而使學(xué)生加深知識(shí)理解程度,能夠感受到數(shù)學(xué)的魅力所在。

(三)拓展實(shí)踐項(xiàng)目,促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展

在培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力的過(guò)程中,教師需要積極引導(dǎo)學(xué)生回歸本質(zhì),促使學(xué)生根據(jù)自身需求展開(kāi)知識(shí)探索。如此,不僅能夠有效拓寬學(xué)生的成長(zhǎng)空間,還能夠?yàn)閷W(xué)生營(yíng)造更為理想的教育生態(tài),使學(xué)生不再局限于重復(fù)且枯燥的數(shù)學(xué)習(xí)題當(dāng)中,而是能夠充分運(yùn)用知識(shí)來(lái)展開(kāi)各項(xiàng)實(shí)踐。這樣才能夠在潛移默化中提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,并幫助學(xué)生積累更加豐富的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。

以人教版高一數(shù)學(xué)必修第二冊(cè)《統(tǒng)計(jì)》這一單元為例,教師在幫助學(xué)生完整掌握了本單元的知識(shí)內(nèi)容以后,可以引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)一項(xiàng)“數(shù)據(jù)新聞”社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。其間,教師可以通過(guò)網(wǎng)易數(shù)讀等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為學(xué)生引入豐富的課外資源,引導(dǎo)學(xué)生了解數(shù)據(jù)新聞的基本創(chuàng)造形式。隨后,要求學(xué)生采集校園生活中的閱讀、休閑、運(yùn)動(dòng)、自習(xí)等方面的活動(dòng)數(shù)據(jù),嘗試創(chuàng)作一篇有關(guān)“高中生活”的數(shù)據(jù)新聞。通過(guò)這樣的方式,教師可以引導(dǎo)學(xué)生從其他角度來(lái)看待數(shù)學(xué)知識(shí),回歸到現(xiàn)實(shí)情境中嘗試運(yùn)用知識(shí),從而有效提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力。

(四)感受價(jià)值創(chuàng)造,突出學(xué)科特色

培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的現(xiàn)實(shí)意義,在于引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)數(shù)學(xué)來(lái)創(chuàng)造價(jià)值,并最終呈現(xiàn)學(xué)科的深層內(nèi)涵。因此,在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,高中數(shù)學(xué)教師可以結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活、生產(chǎn)等不同方面的資源,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)豐富多彩的數(shù)學(xué)探索情境,使學(xué)生能夠近距離感受到數(shù)學(xué)的創(chuàng)造激情,并運(yùn)用自身掌握的學(xué)科技能不斷改造現(xiàn)實(shí)生活。

比如,在學(xué)習(xí)了《三角函數(shù)》知識(shí)后,教師可以圍繞三角函數(shù)在生活中一些最基本的應(yīng)用案例,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)實(shí)踐活動(dòng)情境,如要求學(xué)生運(yùn)用三角函數(shù)知識(shí)對(duì)外包裝盒的規(guī)格進(jìn)行計(jì)算,要求學(xué)生從“成本”方面入手,尋找最佳成本下的禮物包裝方案,并將自身的設(shè)計(jì)構(gòu)想通過(guò)書(shū)面形式呈現(xiàn)出來(lái)。如此,不僅能夠幫助學(xué)生發(fā)掘更多的知識(shí)價(jià)值,同時(shí)也能夠借助學(xué)習(xí)情境為學(xué)生提供豐富的生活啟發(fā),使其正確認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)對(duì)人們生活的幫助,從而有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

五、 結(jié)論

綜上所述,問(wèn)題解決能力是促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的關(guān)鍵,高中數(shù)學(xué)教師在開(kāi)展教學(xué)的過(guò)程中,需要聚焦學(xué)生的發(fā)展需求展開(kāi)課堂情境創(chuàng)設(shè),不斷豐富學(xué)生的活動(dòng)形式,使其能夠通過(guò)課堂掌握更多的知識(shí)技能,促使學(xué)生的學(xué)習(xí)水平獲得有效提升。