[摘 要] 為選拔數(shù)學(xué)人才,傳統(tǒng)的以傳授知識為主的大量解題教學(xué)方法已不再適用. 基于此,研究者選取人教版A版(2019)高中數(shù)學(xué)必修第二冊教材的“概率”單元作為研究對象,旨在尋求在有限的課堂教學(xué)時段內(nèi),達(dá)到新知探究與問題練習(xí)之間的平衡,探索教學(xué)方法的優(yōu)化策略,以實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的措施.
[關(guān)鍵詞] 概率教學(xué);平衡“探”“練”;課堂優(yōu)化;核心素養(yǎng)
當(dāng)前,在浙江省高考數(shù)學(xué)回歸教育部統(tǒng)一命題的宏觀背景下,課堂教學(xué)方式需要重構(gòu). 新高考強(qiáng)調(diào)反套路刷題,《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》就命題原則也明確指出:命題注重對學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的考查,處理好數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)與知識技能的關(guān)系,淡化解題技巧,要充分考慮對教學(xué)的積極引導(dǎo)作用. 因此,傳統(tǒng)的“滿堂練”教學(xué)模式已不再適用,機(jī)械練習(xí)會降低學(xué)生的求知欲望和內(nèi)在需求.新興教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動探究和學(xué)習(xí),但需教師宏觀調(diào)控,確保課堂平衡“探”“練”. 布魯納,結(jié)構(gòu)主義教學(xué)理論的創(chuàng)始人,提出了一個主要的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)——“結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)”:課堂教學(xué)要“根據(jù)最好的方法”組織教材,科學(xué)安排教學(xué)程序,優(yōu)化課堂教學(xué)過程. 因此,課堂作為師生交流的“主場地”,需要教師潛心研究與精心設(shè)計.
平衡“探”“練”的理論依據(jù)
“探”與“練”是課堂最主要的兩大環(huán)節(jié),“探”是新知探究,“練”是新知應(yīng)用. “探”與“練”是有機(jī)統(tǒng)一體,“探”是“練”的前提,“練”是“探”的延伸與保障[1]. 沒有“探”,學(xué)生不知其所以然;沒有“練”,學(xué)生無法獲得解題能力,再多的“探”也是無用功,二者缺一不可. 一節(jié)好的數(shù)學(xué)課,應(yīng)根據(jù)不同內(nèi)容,合理、有序地安排“探”與“練”,追求平衡,力求恰到好處. 筆者認(rèn)為,“探”“練”平衡體現(xiàn)在兩點(diǎn).
1. 時間上合理分配
有關(guān)研究表明,中學(xué)生課堂注意力高度集中的時間約為10~15分鐘. 因此,教師應(yīng)減少與教學(xué)活動無關(guān)的時間消耗,重點(diǎn)安排“探”與“練”兩種實(shí)用時間的比例. 這種分配并非平均化,而應(yīng)有所側(cè)重,即依據(jù)核心教學(xué)內(nèi)容來決定是重視“探”還是“練”,以確保課堂結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化和課堂效益的最大化. 譬如探究活動不宜過長,以免分散學(xué)生的注意力,減少練習(xí)時間,影響對新知的掌握和數(shù)學(xué)思維的發(fā)展. 因此,教師應(yīng)有效設(shè)計探究活動和課堂練習(xí),確保兩者在課堂中的平衡.
2. 形式上協(xié)調(diào)互補(bǔ)
中學(xué)生具有好奇心強(qiáng)、喜歡新鮮感的特點(diǎn),一成不變的教學(xué)形式不利于學(xué)生接收新知. 因此,教師解析教學(xué)內(nèi)容后,應(yīng)靈活選擇探究方式(如情境、實(shí)操、類比、信息輔助等),以配合相應(yīng)練習(xí). 例如,實(shí)操探究后,教師板演、學(xué)生口答練習(xí);理論探究后,小組討論、學(xué)生板書練習(xí). 互補(bǔ)的“探”“練”形式動靜結(jié)合,能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,活躍課堂.
“探”“練”平衡下的“概率”教學(xué)優(yōu)化策略
縱觀“概率”單元,可圍繞以下幾個問題展開:概率的研究對象是誰?研究的概念是怎么抽象出來的?研究的性質(zhì)是如何發(fā)現(xiàn)的?概率是如何應(yīng)用于生活的?要回答上述問題,加深學(xué)生對概率的理解,需基于他們的描述性認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)設(shè)計多樣化的探究活動,并通過各種練習(xí)促進(jìn)他們在實(shí)踐中應(yīng)用概率知識. 針對本單元中不同的教學(xué)內(nèi)容,應(yīng)呈現(xiàn)不同的“探”“練”方式. 因此,筆者以本單元兩個課型為例闡述如何平衡“探”“練”.
1. 重探概念析出過程,啟迪練習(xí)實(shí)用
在教授“有限樣本空間與隨機(jī)事件”時,重點(diǎn)是講解“隨機(jī)事件”這一核心概念. 作為單元起始課,若未能深入理解核心概念,將對后續(xù)概率的學(xué)習(xí)產(chǎn)生不利影響. 盡管在初中階段已經(jīng)對相關(guān)概念進(jìn)行了描述性定義,但高中階段則更注重運(yùn)用數(shù)學(xué)語言對這些定義進(jìn)行精確刻畫. 這對學(xué)生而言是一個全新的領(lǐng)域. 因此,本節(jié)課需要投入充足的時間,通過情境探究來引導(dǎo)學(xué)生分析和理解這些概念.
首先,教師展示多種類、多維度的隨機(jī)現(xiàn)象,以便學(xué)生參與列舉. 例如游戲中的隨機(jī)現(xiàn)象:飛行棋游戲中擲骰子、撲克牌游戲中任意抽牌等;生活中的隨機(jī)現(xiàn)象:刮刮樂的中獎情況、抽簽點(diǎn)名、胎兒性別等;實(shí)際應(yīng)用中的隨機(jī)現(xiàn)象:理財產(chǎn)品每日的收益情況、小紅書平臺上各類目視頻的分發(fā)狀況等[2]. 使學(xué)生深刻理解隨機(jī)現(xiàn)象的普遍性,并總結(jié)這些隨機(jī)現(xiàn)象的共性:所有潛在的結(jié)果均可能被明確地識別出來,然而,事先無法預(yù)測哪一個結(jié)果將會出現(xiàn). 然后,教師提出疑問:你是否能夠記錄這些潛在的結(jié)果?學(xué)生回應(yīng):能夠記錄,但部分記錄較為煩瑣,例如記錄全班同學(xué)的姓名. 教師進(jìn)一步指導(dǎo):若不記錄姓名,我們可用何物來指代他們?于是學(xué)生自然而然地想到了“學(xué)號”. 經(jīng)歷此過程,學(xué)生將認(rèn)識到使用數(shù)字或符號代替文字描述隨機(jī)現(xiàn)象的結(jié)果更加簡潔明了. 此時,教師可組織學(xué)生進(jìn)行分組合作,并鼓勵他們展示研究成果.(為了便于展示,可以參考構(gòu)建表1所示的表格.)
上述情境引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)際問題抽象成數(shù)學(xué)語言,教師適時引出樣本點(diǎn)、樣本空間的概念及二者間的關(guān)系,并讓學(xué)生用集合語言來描述隨機(jī)現(xiàn)象. 過后繼續(xù)設(shè)定如下情境:投擲一枚骰子,出現(xiàn)的點(diǎn)數(shù)為偶數(shù). 這一隨機(jī)事件的可能性結(jié)果構(gòu)成一個包含三個樣本點(diǎn)的集合{2,4,6}. 該集合與樣本空間的關(guān)系是什么?學(xué)生回答:該集合是樣本空間的一個子集,稱為隨機(jī)事件. 至此,“隨機(jī)事件”這一核心概念得以明確.
由此可見,欲使學(xué)生理解概念,必須進(jìn)行充分的準(zhǔn)備和投入相應(yīng)的課堂時間,逐步引導(dǎo)學(xué)生深入探究.探究過程旨在引導(dǎo)學(xué)生用集合語言構(gòu)建樣本空間,表達(dá)隨機(jī)事件,并理解符號化的重要性,以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)抽象能力. 因此,“探”的后續(xù)工作應(yīng)致力于構(gòu)建情境化習(xí)題,以鞏固“探”的成果. 具體形式為學(xué)生獨(dú)立完成習(xí)題并口頭回答,教師負(fù)責(zé)板書答案. 如下:
練習(xí)1:飛行棋是同學(xué)們喜歡的游戲,規(guī)則為“兩人依次擲骰子,擲到數(shù)字幾就向前進(jìn)幾步,誰先到達(dá)終點(diǎn)即獲勝”. 現(xiàn)在甲、乙依次擲一枚骰子一次,用(x,y)表示結(jié)果,其中x表示甲擲到的點(diǎn)數(shù),y表示乙擲到的點(diǎn)數(shù).
(1)寫出試驗(yàn)的樣本空間;
(2)指出事件A={(1,6),(2,5),(3,4),(4,3),(5,2),(6,1)}的含義;
(3)表示事件“出現(xiàn)點(diǎn)數(shù)之和大于8”.
練習(xí)2:由P,Q,R三個開關(guān)(P,Q串聯(lián),與R并聯(lián))組成電路,每個開關(guān)可能開,也可能關(guān). 把這個電路是否為通路看成一個隨機(jī)現(xiàn)象,觀察每個開關(guān)的閉合情況.
(1)寫出試驗(yàn)的樣本空間;
(2)用集合表示下列事件:A=“恰好一個開關(guān)閉合”;B=“電路是斷路”;C=“電路是通路”.
“探”是讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)際問題數(shù)學(xué)化的過程,“練”是讓學(xué)生鞏固實(shí)際問題數(shù)學(xué)化的過程,兩者目標(biāo)相同,但“探”過程耗時較多,因此設(shè)計了兩道練習(xí)題,重點(diǎn)均已涵蓋,包括對樣本空間的構(gòu)建、集合語言與事件含義的轉(zhuǎn)換、樣本點(diǎn)的多維化考察,并與物理學(xué)科巧妙結(jié)合,以實(shí)現(xiàn)高效的微“練”. 從形式上來看,前一部分的“探”以學(xué)生的動態(tài)參與和表達(dá)為主,而后一部分的“練”則以學(xué)生的靜態(tài)思考為主. 通過重“探”和微“練”,形式上互補(bǔ),從而實(shí)現(xiàn)課堂平衡.
2. 巧探知識重構(gòu)路徑,強(qiáng)化練習(xí)應(yīng)用
在講授“概率的基本性質(zhì)”時,重點(diǎn)在于性質(zhì)的推導(dǎo)及其應(yīng)用. 然而,眾多教師在教學(xué)過程中難以兼顧所有,往往簡化并省略了概念的生成過程,削弱了公式間內(nèi)在聯(lián)系的闡述,直接進(jìn)入解題應(yīng)用階段,這導(dǎo)致學(xué)生在應(yīng)試時推理和探究能力的不足[3]. 因此,筆者對本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了如下重構(gòu).
首先復(fù)習(xí)概率定義:對隨機(jī)事件發(fā)生可能性大小的度量(數(shù)值)稱為事件的概率,事件A的概率用P(A)表示. 然后引導(dǎo)學(xué)生思考:符號P(A)與所學(xué)的哪個符號類似?學(xué)生回答:f(x). 又繼續(xù)提問:我們能否依據(jù)函數(shù)的定義來重新構(gòu)建概率的定義呢?學(xué)生回應(yīng):可以嘗試. 于是,學(xué)生參照函數(shù)的定義,撰寫了概率的定義. 教師進(jìn)一步詢問:既然兩者的定義如此相似,那么函數(shù)所具有的性質(zhì),概率是否也具有呢?為避免不必要耗時,教師可直接展示函數(shù)的相關(guān)特性,并引導(dǎo)學(xué)生通過類比推導(dǎo)出概率的性質(zhì),然后驗(yàn)證其是否正確.(可參考表2的構(gòu)建方式)
隨后,教師指導(dǎo)學(xué)生通過古典概型實(shí)例,結(jié)合Venn圖面積的特性,探究事件A與B之間的包含、相交、互斥關(guān)系,以及P(A∪B),P(A),P(B),P(AB)之間的關(guān)系.
通過上述類比分析,學(xué)生能夠領(lǐng)悟概率性質(zhì)的根源,并感悟到“函數(shù)”與“概率”這兩種不同數(shù)學(xué)概念之間的和諧統(tǒng)一之美,從而提高邏輯推理能力. 為保證教學(xué)計劃能順利進(jìn)行,“探”環(huán)節(jié)不宜過度深入,應(yīng)適可而止,側(cè)重于學(xué)生自主思考和教師歸納總結(jié). “探”后,教師可安排一系列練習(xí)題,以供學(xué)生鞏固知識.
練習(xí)1:已知隨機(jī)事件A,B,C中,A與B互斥,B與C對立,且P(A)=0.3,P(C)=0.6,則P(A+B)=( )
A. 0.3 B. 0.6 C. 0.7 D. 0.8
練習(xí)2:從不包含大小王牌的52張撲克牌中隨機(jī)抽取1張.
(1)設(shè)事件A=“抽到黑桃”,事件B=“抽到梅花”,事件C=“抽到黑花色”,求P(C).
(2)求抽到紅花色的概率.
(3)若隨機(jī)抽取2張,求2張都是黑桃的概率.
練習(xí)3:某公司有3個分廠,職工情況按性別、廠序分類統(tǒng)計成表3.
若從該公司中隨機(jī)選1名職工,求以下概率:P(MC)=____,P(F∪C)=____.
練習(xí)4:從1~20的整數(shù)中隨機(jī)選擇1個數(shù),求選到的數(shù)既不能被2整除也不能被5整除的概率.
練習(xí)5:某班級50名學(xué)生已經(jīng)完成了選考科目的報名程序. 在這些學(xué)生中,選擇化學(xué)科目的人數(shù)為18人,選擇生物科目的人數(shù)為22人. 從該班級中任意抽取1名學(xué)生,其不選化學(xué)、生物科目的概率為,求抽取1名化學(xué)、生物科目均選的學(xué)生的概率.
為了讓學(xué)生通過“練”獲得解題能力,教師精選上述5道習(xí)題,從淺到深,逐層遞進(jìn),并給予學(xué)生充足的練習(xí)時間. 練習(xí)1無具體背景,直接應(yīng)用性質(zhì)公式即可解答;練習(xí)2具備實(shí)際情境,需要先分析事件之間的關(guān)系,隨后運(yùn)用相關(guān)公式解答;練習(xí)3在題型上有所創(chuàng)新,旨在考查學(xué)生對圖表的分析能力以及公式的應(yīng)用能力. 后兩道練習(xí)題均要求學(xué)生自行定義若干隨機(jī)事件,并計算這些事件的并集概率. 其中,練習(xí)4可使用古典概型或概率性質(zhì)來解答,讓學(xué)生體驗(yàn)兩種方法的差異,并運(yùn)用逆向思維的補(bǔ)集策略解決問題;練習(xí)5旨在結(jié)合時事熱點(diǎn)和方程思想,深化學(xué)生對概率性質(zhì)的理解. 從形式上來講,前面的“探”以學(xué)生思、問為主,后面的“練”則以學(xué)生論、寫為主. 通過巧“探”重“練”,形式互補(bǔ),達(dá)成課堂平衡.
結(jié)語
高中數(shù)學(xué)課堂應(yīng)返璞歸真. 在日常數(shù)學(xué)教學(xué)中,一線教師應(yīng)當(dāng)在時間分配和教學(xué)形式上尋求平衡,高效“探”,精選“練”,“探”“練”并進(jìn),從而優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu). 總之,教師應(yīng)始終遵循以學(xué)生為主體的原則[4],敢于放手,鼓勵學(xué)生自主探究問題;敢于等待,給予學(xué)生適量的合作實(shí)踐機(jī)會,提高教學(xué)有效性. 教師需深入鉆研教材,重視學(xué)生對知識生成及發(fā)展過程的理解,以促進(jìn)學(xué)生對數(shù)學(xué)本質(zhì)的掌握,并確保核心素養(yǎng)的培養(yǎng)得到有效實(shí)施.
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