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数学教学中的四种问题情境
2005年06月08日 08:06:24 来源:山东省蒙阴第一中

建构主义认为知识是教不会的,教师传递的只是信息,只有通过学生的主动建构,教师传递的信息才能变成学生认知结构中的知识。即只有突出学生学习的主体地位,才能促使学生主动建构知识。学生学习的主体性主要表现为他们在数学学习过程中的主动性、积极性与学习兴趣。而教师合理、有效地创设问题情境,可以有效突出学生的主体性。本文谈谈数学教学中的四种问题情况。

       一、认知冲突型

       数学认知结构包括学生的数学知识水平结构,逻辑推理结构和心理结构等。数学认知冲突是指目标问题超出了认识主体原有的认知结构范围,而引起学生的认知冲突。所谓认知冲突型问题是指能引起学生认知冲突的问题。

       心理学研究表明:“认识矛盾是动机的根源。”创设认知冲突型问题可以激发学生探索的动机,提高学生学习效益。

       例如,在学习直线与平面垂直的判定时,教师可先设计以下问题情境:让学生准备一块三角形纸片(设为ABC),过顶点A及BC边上一点D,将纸片沿AD所在直线折叠。问:当D点在何处时,AD与B、C、D三点所确定的平面垂直?为什么?学生已有的知识只是线面垂直定义,要他们用定义来解决问题,确实困难。教师可以让学生动手操作,从实际出发来研究问题。通过实践,学生很容易就发现,当AD为BC边上的高时,纸片就能直立于桌面,也就说明了AD与平面BCD垂直。新的问题又出现了,这是为什么呢?此时,教师可建议学生仔细分析演变过程,看看哪些结论是必然的,哪些又是偶然的。通过分析,学生能够理清思维的顺序:D点在变化过程中,AD不一定与BC边垂直,不符合线面垂直定义,因而不可能得到结论:当AD与BC垂直时,在折叠过程中,结论好象成立了,也就是说,在AD⊥BD,AD⊥CD时,似乎有AD⊥平面BCD成立。此时,教师再鼓励学生加以证明,并由此进一步得出线面垂直的判定定理。学生能够从一个简单的实例着手,到完整推证出定理,根本原因是问题超出了学生原有的认知结构,与他们的认知结构产生了矛盾。在这一过程中,学生不仅锻炼了动手能力,也培养了猜想、归纳和逻辑思维能力,还增添了获得成功的信心。事实上,矛盾无处不在,无时不有,教师只要善于发现并利用好学生的认知冲突,就能引导好学生,培养好学生。

       二、引趣型

       对于引趣型问题情境,关键是一个“引”字,也就是要在目标问题中发现“趣”,要能使问题吸引学生。事实上,从发现“趣”到问题解决的过程巳不再是一个单纯的智力因素作用过程,而是有更大比例的非智力因素的投入过程。

       兴趣是最好的老师,也是进行一件事情正式的起点。学习兴趣是学生学习动机中最活跃的成分,是推动、激励学习的最有效、最直接的动力。教师忽视兴趣对学生的影响,将抵消自己在教育教学中的种种努力,而教师自己却可能浑然不知。因此,数学课堂需要创设引趣型问题情境。

       例如在讲线性规划问题前,先创设以下问题:兄弟两人配制两种饮料出售。哥哥的饮料每杯分别用咖啡、果汁8克、5克;弟弟的饮料每杯则分别用7克、9克。已知每天原料的使用限额为:咖啡2000克,果汁3000克,如果哥哥的饮料每杯能获利0.55元,弟弟的每杯能获利0.60元,每天配制的饮料能全部售出,兄弟俩每天各配制多少杯饮料能获利最多?学生对此问题既觉新鲜,又贴近生活,一时却不知如何下手。设置了这样的问题情境,同学们自然就有了兴趣,并试图拿出“自己的”结果。教师则可以宣布,孰是孰非,学好线性规划的内容便可知晓。如此一来,学生就会带着问题去听课,提高学习质量。

       三、铺垫型

       所谓铺垫型问题就是为了解决目标问题而采用的与之密切相关的、学习主体又相对熟悉的、处于学习主体已有认知结构当中的过渡性问题情境。这里的密切相关是指两类问题的解决模式、思维方法相似,主要区别在于目标题与铺垫题对学习主体的刺激程度不一样,即它们距离认知主体最近发展区的远近不同。寻求这种铺垫型问题与目标题之间的联系的过程,就是突出学生主体性的过程,这需要学生强烈的学习愿望和主动性。创设铺垫型问题情境,不仅可为学生增添获得成功的信心,也可培养学生思维的连贯性与严谨性,从而有效调动学生思维与行为的积极性。

       例如,将问题:1.过点P(2,1),作直线l交x轴、y轴的正向于A、B两点,求△AOB面积最小时的直线l的方程;2.已知定点P(m,n)与定直线l1:y=k1x,过P点的直线l与l1交第一象限内于Q点,与x轴的正半轴交于M点,求使△OQM面积最小的直线l的方程。分别让高二某班两个小组的各10名学生解答,其中,组1是先答问题1,收完后再答问题2,组2则正相反,先答问题2,后做问题1.结果,组1、组2两个问题的得分率分别为84%,71%和87%,43%,这充分说明了铺垫型问题情境对学生的启迪作用。创设该类问题情境的注意事项是,所创设的铺垫问题不能过易、过多。教师在教学中创设铺垫型问题的目的还在于培养学生寻找、利用铺垫型问题的意识,使他们在解题过程中能够自觉地建构铺垫型问题情境,并在此基础上实现对目标题的解决。

       四、开放型

       所谓数学开放问题,就是问题的条件多余、不完全或结论开放的问题。它具有反映思维灵活性、不同思维起点和深度、试题情景公平的优点,同样利于解答者自主选择展示自己水平的途径与方式。[1]正因为如此,我们可以将这类问题作为资料或题源,必要时,从中选取原料加以改编,就可形成各种适合教学需要的问题情境。目前,风靡全球的教学建模竞赛试题就是典型的开放性问题,参赛者可以根据个人能力、认知水平等,提出种种假设,再按照这些假设条件进行解答,这个过程称为建模,其实质就是建构。很明显,在这一过程当中,每个人都会产生自己的想法,都是在按自己的意图去解决问题。因此,这个过程也是他们的主体性得以自由、充分发挥的过程。数学教学中,教师可以根据实际情况创设开放型问题。

       例如,将问题:已知ABC中,三边a,b,c成等差数列,问你能得出多少条数学结论?让高二学生作答。这是一道结论不定的开放题,高二学生因已学完数列内容而均能回答,由于他们学习的成绩程度不同而使答案五花八门。但有一点是肯定的,在知识水平相当的学生中,自主性与主动性发挥得越充分,得到的结论就越多、越新。也许正是数学开放题这种的有助于主体参与性的特点,才是它将得到逐步重视的原因之一。

       有人说,讲授式中未必没有启发。但更需要说明的是,教师讲得再明白,分析得再透彻,也代替不了学生的思考。突出学生学习主体性,教师必须要在教学中创设必要的问题情境,促使学生思考。当然,本文仅仅是初步探讨了数学教学中的一些问题情境,数学教学中还有哪些问题情境?问题情境与教学内容有何关系?问题情境与学生个性有何关系?问题情境与创新精神有何关系等问题将是需要进一步研究的。

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