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全景式教学理念下的中职数学课堂情境创设策略

2023-10-29张文彬

教育科学论坛 2023年30期
关键词:全景数学知识创设

■张文彬

2022 年新修订的 《中华人民共和国职业教育法》指出,要坚持面向实践、强化能力,坚持面向人人、因材施教。国务院印发的《国家职业教育改革实施方案》强调要狠抓教师、教材、教法改革,打一场职业教育提质升级攻坚战。对于中职数学教学来说,要落实好教师、教材、教法“三教”改革,教师需要根据学生的特点采用不同的教法,激发学生学习数学的兴趣,增强学生学好数学的信心,让学生“学数学、爱数学、用数学”,让课堂教学有料、有趣、有爱、有效,进而提高中职数学教学质量。

全景式教学理念是以“全景”育“全人”,以建设更为全面、完整、跨界和更具文化综合性的数学课程为核心,使学生数学核心素养得到充分、全面的培养和发展,让学生学会用智慧、多元的数学眼光观察世界,学会用完整、深刻的数学思维分析世界,学会用丰富、有趣的数学语言表达世界。全景式的课堂教学要求营造全景环境,全时空、全方位打造“全景”教学情境,为学生提供全景的思维土壤,让学生全身心体验“真实”的数学,全力地解决数学实际问题,塑造全面发展的人。张宏伟老师说:“全景式教学的第一件事是尽可能设置好教学情境,数学活动与孩子的生命发生直接连接,设法融入学生更多的欲望和本能,让学习成为自身迫切的需求,把数学学习转化成自己的事。”可见,全景理念下的数学教学注重问题、思维、应用情境的创设。

《中等职业学校数学课程标准》 指出:“数学学科核心素养是具有数学基本特征的思维品质、关键能力以及情感、态度与价值观的综合体现。”中职数学核心素养可以分为感性、理性、心智三个维度,从三个维度创设真实情境是学生数学核心素养培养的有效途径。结合中职学校的特点,体现公共基础课的基础性和职业性,全景理念下的中职数学课堂情境创设要以培养学生数学核心素养为主线,创设具有中职特色的课堂情境。

一、创设让学生在全景环境中感性地“观察”世界的课堂情境

在中职数学教学中,教师要有大眼界,创设贴近学生既有经验又符合学生兴趣的特定的全时空的情境,让学生从直观和感性上观察专业中和生活中的数学。在保证安全和条件允许的情况下,拓宽空间,设置多场景教学环境,可以创设教室、操场、实训室等真实的情境,也可以设置虚拟的情境,让学生在全景情境中通过看一看、摸一摸、数一数,感受真实的数学,便于将抽象的数学知识具体化,从具象中抽象出新知识,从而培养学生直观想象和数学抽象核心素养。

(一)立足层次化的具体情境,实现从“具象”到“抽象”的转化

对于概念和命题的教学,教师须认真地剖析和理解它,就像洋葱一样,一层一层地剥开概念和命题的神秘面纱。根据知识的特点、数学的发展史、学生的兴趣,基于真实的问题生成真实情境,提高学生的内在驱动力,加强学生的“卷入感”,帮助学生层层递进地理解它的内涵,进而培养学生数学抽象核心素养。

1.创设适用数学的专业情境

根据学生所学的专业,查阅相关专业教材和书籍,寻找数学与专业的连接点,创设专业化的真实情境和虚拟情境,引导学生用数学知识去解决专业问题,体会数学的使用价值,从而激发学生学习数学的兴趣。例如,在农学专业进行一元二次不等式的概念教学时,先播放课前录制的智慧猪舍的视频,让学生了解智慧猪舍的规模和建设情况,再由视频中的猪舍老板抛出实际任务:“本县实施‘党支部+合作社+农户’合作养猪模式,为了扩大养殖规模,需扩建一栋矩形育肥舍,采用防寒保暖新型材料。假设不考虑屋顶,每栋育肥舍的长是宽的4 倍多8 米,要使猪舍面积大于320 平方米,请同学们计算育肥舍的宽为多少米合适? ”学生从情景中构建一个关于猪舍的一元二次不等式,通过观察结构认识不等式,抓住不等式的关键点,自主生成概念,求解得到宽的范围。再如,在棱柱和棱锥教学时,对于烹饪专业的学生,可以在真实的烹饪实训室,采用烹饪的基本刀法,利用萝卜切出棱柱和棱锥,让学生真真切切地认识它们。还可以通过切割实验,探究等底等高的棱柱和棱锥体积之间的关系。

2.创设实际数学的生活情境

数学来源于生活,很多数学知识与生活息息相关,可创设联系学生生活实际的课堂情境,引导学生在真实生活中认识、辨别、顿悟数学,形成数学概念。例如,在教学任意角的概念教学时,教师可以准备几个挂钟,让学生分组亲自动手拨动分针或者时针,通过动一动、看一看、想一想,感受顺时针和逆时针,体会生活中的正角和负角。通过数学与生活的联系,学生能够调动已有的生活经验,为数学学习奠基并消除对数学学习的神秘感和畏难情绪,激发数学学习兴趣,降低数学学习难度,加深对数学知识的理解和掌握,从而促进学生对数学的学习。

3.创设传统数学的文化情境

在数学史学习中,有着丰富的传统数学文化。这些传统文化,能让学生感受时间的长度,领略数学家的风采,感悟数学精神,能够对学生学习数学产生积极的影响和促进作用。在中职数学教学中融入中国传统数学文化,例如将数学知识与数学史、数学应用、数学精神、数学之美等结合,形成基于传统数学文化的情境,让学生在数学传统文化的熏陶感染和支持下学习数学,能激发学生数学学习的动机,增强数学学习自信,借助数学传统文化理解数学知识,有助于提升学生的数学学科核心素养。例如,球的体积计算方法与柱体、椎体不一样,在教学中教师可以介绍我国南北朝时期的伟大数学家祖,他经过大量的实践与证明,得出计算原理。通过对这一数学体积相关数学传统文化的了解,学生就能加深对球体积公式的来历及公式内涵的理解,从而帮助学生学习和掌握球的体积公式,同时数学家的故事能激发学生的学习积极性。

(二)创设可视化的直观情境,实现从“静态”到“动态”的转化

可视化能够将抽象的、内隐的、复杂的数学知识、数学原理转化为具象的、外显的、简单的数学知识、数学原理,从而帮助学生直观形象、简单明了地学习和掌握相应的数学知识。例如,在进行“简单几何体”和“立体几何”教学时,在概念和定理的探究过程中,可以借助GeoGebra 软件,将概念和定理等抽象的数学知识转化为直观形象的数学知识,从而突破教学难点,让学生感知事物的形态与变化的思维形式,培养学生直观想象的数学核心素养。再如,教学圆柱侧面积公式的教学时,借助GeoGebra 制作侧面展开图的动画,让学生体会展开的运动规律,以及形状的变化,得出圆柱的侧面展开图是个矩形,通过矩形的面积计算公式推导出圆柱侧面积公式,实现直观到抽象的升华,促进学生对相关知识的理解和掌握。

二、创设让学生用全景思维理性地“思考”世界的课堂情境

众所周知,核心素养的文化基础就是人文底蕴和科学精神,而人文底蕴和科学精神的关键是思维,思维是核心素养的重要组成部分。随着智能时代的到来,人们更加注重改变思维与提升思维,包括批判思维、创新思维、系统思维、模块思维等。在全景式教学理念下,从思考空间和思维时序两个方面发展学生的全景思维。教师要找准学生思维的生长起点,拓展学生思考的空间;要启迪学生思维的生长疑点,及时有效链接其他知识;要理顺学生思维的生长节点,适时有效转换成新知识,让学生全身心以大空间、系统的思维去思考问题,促使数学运算与逻辑推理两大数学学科核心素养的培养。

(一)展示过程化的多变情境,让学生全方位地思考问题

数学的多变可体现在一题多变的美妙上。从前、后、左、右等方面全景地展示数学,充分展示数学知识的完整结构,把书写求解过程的权利还给学生,让学生说出自己的想法,写出求解过程,并完全展示在课堂上,可以促进学生对数学的学习和掌握。由于不同的学生有不同的思考,一道题会有不同的求解方法和过程。通过展示过程的多变,有利于提高学生演绎的能力,逐步提升学生数学思维和数学运算素养。例如,求sin150°的值,可以选择180°-α 这一组诱导公式来求解。向前面改题,把角变成210°,那可选择180°+α 这一组诱导公式来求解;向后面改题,把角变成-30°,那可选择-α 这一组诱导公式来求解;向左边改题,可把sin150°变成cos150°或者tan150°;向右边改题,如sinα=1/2,求在0°~360°范围内角α 的值。通过这样全方位的变化,让学生经历多变的过程,使知识模块化,从而准确识别运算法则,发展批判思维和演绎思维,提升数学运算素养。

(二)建立结构化的图像情境,让学生系统性地思考问题

理解结构化知识是培养数学学科核心素养的前提,实现知识结构化是促进学生数学学科核心素养发展的关键。教师在教学中应注重知识间横向和纵向的关联,按照一定的逻辑把零散的知识串联起来,建立思维导图,实现知识的结构化和系统化,进而促进逻辑推理核心素养的培养。例如,在“一元二次不等式”解法的教学时,可以按照学生的认知和知识的特点,横向补充一元二次方程和二次函数的相关知识,让学生会求方程的根和会画函数的图像,纵向联系一元一次不等式的求解方法,让学生归纳、类比、演绎,探究出一元二次不等式的求解步骤,根据一元二次方程根的情况进行分类推导,借用X-mind 软件完善求解的思维导图。这样,学生通过纵向和横向的联系、拓展,可以在头脑中形成结构化的知识图像,从而将零散的数学知识结构化,加深对相应数学知识的系统理解和整体把握,从而准确识记和运用相应的数学知识。并能够以此为基础,缩小低阶知识与高阶知识之间的差距,促进对其他数学知识的学习和理解。

三、创设让学生在全景应用中智慧地“表达”世界的情境

数学的应用分成内部的应用和外部的应用,内部的应用是使用数学的思想和方法实现知识的迁移,外部的应用是生活的、职场的、跨学科的应用,以解决实际问题。所学知识没有学以致用,就不能完成数学学科的基本要求,也就不能使数学核心素养落地。所以只有在“做真事”“真做事”过程中,从实际生活中抽象数学模型,利用数据分析解决实际问题,增强学生解决问题的能力,培养学生的创新意识,塑造学生敢于探索、严谨求实、求真务实的品质,让数学建模和数据分析等数学学科核心素养落地、开花、结果。因此,创设能够让学生在全景应用数学中智慧“表达”世界的情境,也是至关重要的。

(一)利用多样化的真实情境,实现“内部”到“外部”应用的联结

数学学习源于生活,最后要回归生活。教学中,不仅要抓数学内部应用,更要抓数学外部的应用,注重学生“用数学”能力的培养。在实际应用情境中,让学生能全身心地投入,通过动脑、动口、动手,准确地用数字、图形、符号的数学语言将数学问题转化成实际问题,采用正确的数学思想和方法建立模型,充分体会“建模—解模—释模”的过程,树立多题一类型的数学思想。例如,在“二次函数”的实际应用教学中,教师可以利用最大面积、产品最大利润、球抛的最大高度、汽车刹车的最大距离等实际应用情境,借助各种各样的联系生活实际的应用情境,帮助学生准确判断、理解和建立二次函数模型,将数学知识用于解决实际问题,从而培养学生数学建模核心素养。

(二)构造信息化的虚拟情境,实现价值从“不变”到“放大”的转化

随着数字化时代的到来,数学的应用除了真实的,还有虚拟仿真的应用场景。例如,VR 虚拟仿真的应用场景、计算机的虚拟世界等。在教学时,可以使用大数据实现数学概率统计的应用,提高学生对数据的分析和处理能力,探索数据的不变与变,放大数据的真正价值,促使数据分析等数学学科核心素养的培养。通过场景创设,在应用数学知识解决问题的过程中,塑造学生严谨、理性、细心等数学思维品质。例如,针对统计图表的教学,可以到计算机实训室上课,学生分组输入实际应用情景的数据到Excel 表格中,使用“函数”命令快速绘制频率分布直方图,根据样本各组数据的分布情况,推断和估计总体中事件发生的概率,这样的直观图,可以估计产品不合格率、判断质量分布状况等,为生产和生活调查提供了很大参考价值。这样的应用情境,既培训了学生合作交流的能力、大数据分析的能力,又培养了学生的辩证唯物主义方法论,促使学生全面地发展,充分发挥数学学习的价值。

在全景式教学理念下,中职数学课堂教学情境的创设需要教师有“大格局、大情怀、大视野”,能创设让学生在全景环境中感性地“观察”世界、用全景思维理性地“思考”世界、在全景应用中智慧地“表达”世界的多样化的课堂情境,激发学生数学学习兴趣和求知欲,增强学生数学学习信心,使中职数学课堂“动起来、活起来”,让学生在做数学、思数学、用数学的过程中提升数学学习能力,发展数学学科核心素养,进而实现从数学学科教学到育人的跨越,更好地落实中职数学“三教”改革。

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