《高等数学教学法的理论与创新研究》:
这是教师在新课程实施中遇到的一个挑战。为此,我们首先要认识和理解为什么要增加这些新的内容,在此基础上,把握好“标准”对这些内容的定位,积极探索和研究如何设计和组织教学。
随着科学技术的发展,现代社会的信息化要求日益加强,人们常常需要收集大量的数据,根据新获得的数据提取有价值的信息,做出合理的判断。统计是研究如何合理地收集、整理和分析数据的学科,为人们制定决策提供依据;随机现象在日常生活中随处可见;概率是研究随机现象规律的学科,它为人们认识客观世界提供了重要的思维模式和解决问题的方法,同时为统计学的发展提供了理论基础。因此,可以说在高中数学课程中统计与概率作为必修内容是社会的必然趋势与生活的要求。例如,在高二“排列与组合”和“概率”中,有一部分重要内容“独立重复试验”,作为这部分内容的自然扩展,该章中安排了二项分布,并介绍了服从二项分布的随机变量的期望与方差,使随机变量这部分内容比较充实一些。该章第二部分“统计”与初中“统计初步”的关系十分密切,可以认为,这部分内容是初中“统计初步”的十分自然的扩展与深化,但由于学生在学习初中的“统计初步”后直到学习该章之前,基本上没有复习“统计初步”的内容,对这些内容的遗忘程度会相当高,因此,该章在编写时非常注意联系初中“统计初步”的内容来展开新课。再如,在讲抽样方法的开始时重温:在初中已经知道,通常我们不是直接研究一个总体,而是从总体中抽取一个样本,根据样本的情况去估计总体的相应情况,由此说明样本的抽取是否得当对研究总体来说十分关键,这样就会使学生认识到学习抽样方法十分重要。又如在讲“总体分布的估计”时,注意复习初中“统计初步”学习过的有关频率分布表和频率分布直方图的有关知识,帮助学生学习相关的内容。另外,在学习统计与概率的过程中,将会涉及抽象概括、运算求解、推理论证等能力,因此,统计与概率的学习过程是学生综合运用所学的知识,发展解决问题能力的有效过程。
由于推理与证明是数学的基本思维过程,是做数学的基本功,是发展理性思维的重要方面;数学与其他学科的区别除了研究对象不同之外,最突出的就是数学内部规律的正确性必须用逻辑推理的方式来证明,而在证明或学习数学过程中,经常要用合情推理去猜测和发现结论、探索和提供思路。因此,无论是学习数学、做数学,还是对于学生理性思维的培养,都需要加强这方面的学习和训练。因此,增加了“推理与证明”的基础知识。在教学中,可以变隐性为显性、分散为集中,根据以前所学的内容,通过挖掘、提炼、明确化等方式,使学生感受和体验如何学会数学思考方式,体会推理和证明在数学学习和日常生活中的意义和作用,提高数学素养。例如,可通过探求凸多面体的面、顶点、棱之间的数量关系,通过平面内的圆与空间中的球在几何元素和性质上的类比,体会归纳和类比这两种主要的合情推理在猜测和发现结论、探索和提供思路方面的作用。通过收集法律、医疗、生活中的素材,体会合情推理在日常生活中的意义和作用。
(二)教学中应使学生对基本概念和基本思想有更深的理解和更好的掌握在数学教学和数学学习中,强调对数学的认识和理解,无论是基础知识、基本技能的教学、数学的推理与论证,还是数学的应用,都是为了帮助学生更好地认识数学、认识数学的思想和本质。那么,在教学中应如何处理才能达到这一目标呢?首先,教师必须很好地把握诸如函数、向量、统计、空间观念、运算、数形结合、随机观念等一些核心的概念和基本思想。其次,要通过整个高中数学教学中的螺旋上升、多次接触,通过知识间的相互联系,通过问题解决的方式,使学生不断加深认识和理解。比如对于函数概念真正的认识和理解,是不容易的,要经历一个多次接触的较长的过程,要通过提出恰当的问题,创设恰当的情境,使学生产生进一步学习函数概念的积极兴趣,帮助学生从需要认识函数的构成要素;需要用近现代数学的基本语言——集合的语言来刻画函数概念;需要提升对函数概念的符号化、形式化的表示等三个主要方面来帮助学生进一步认识和理解函数概念;随后,通过基本初步函数——指数函数、对数函数、三角函数的学习,进一步感悟函数概念的本质,以及为什么函数是高中数学的一个核心概念;再在“导数及其应用”的学习中,通过对函数性质的研究,再次提升对函数概念的认识和理解;等等。这里,我们要结合具体实例(如分段函数的实例,只能用图像来表示等),结合作为函数模型的应用实例,强调对函数概念本质的认识和理解,并一定要把握好对于诸如求定义域、值域的训练,不能做过多、过繁、过于人为的一些技巧训练。
(三)加强对学生基本技能的训练
熟练掌握一些基本技能,对学好数学是至关重要的。例如,在学习概念中要求学生能举出正、反面例子的训练;在学习公式、法则中要有对公式、法则掌握的训练,也要注意对运算算理认识和理解的训练;在学习推理证明时,不仅仅是在推理证明形式上的训练,更要关注对落笔有据、言之有理的理性思维的训练;在立体几何学习中不仅要有对基本作图、识图的训练,而且要从整体观察入手,从整体到局部与从局部到整体相结合,从具体到抽象、从一般到特殊的认识事物的方法的训练;在学习统计时,要尽可能让学生经历数据处理的过程,从实际中感受、体验如何处理数据,从数据中提取信息。在过去的数学教学中,往往偏重于单一的“纸与笔”的技能训练,以及在一些非本质的细枝末节的地方,过分地做了人为技巧方面的训练,如对函数中求定义域过于人为技巧的训练。特别是在对于运算技能的训练中,经常人为地制造一些技巧性很强的高难度计算题,比如三角恒等变形里面就有许多复杂的运算和证明。这样的训练学生往往感到比较枯燥,渐渐地学生就会失去对数学的兴趣,这是我们所不愿看到的。我们对学生基本技能的训练,不是单纯为了让他们学习、掌握数学知识,还要在学习知识的同时,以知识为载体,提高他们的数学能力,增加他们对数学的认识。事实上,随着科技和数学的发展,数学技能的训练,不仅是包括“纸与笔”的运算、推理、作图等技能训练,还应包括更广的、更有力的技能训练。
例如,我们要在教学中重视对学生进行以下的技能训练:能熟练地完成心算与估计;能正确地、自信地、适当地使用计算机或计算器;能用各种各样的表、图、打印结果和统计方法来组织、解释、并提供数据信息;能把模糊不清的问题用明晰的语言表达出来;能从具体的前后联系中,确定该问题采用什么数学方法最合适,会选择有效的解题策略。也就是说,随着时代和数学的发展,高中数学的基本技能也在发生变化。教学中也要用发展的眼光、与时俱进地认识基本技能,而对于原有的某些技能训练,随着时代的发展可能被淘汰,如以前要求学生会熟练地查表,像查对数表、三角函数表等。当有了计算器和计算机以后,就要用能使用计算机或计算器这样的技能替代原来的查表技能。
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