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“教之道在于‘度’,学之道在于‘悟’”.在课标教材实验过程中,许多教师觉得这个“度”不好把握.这主要是对课标教材的研读还不够深入所致,不领悟教材就不可能把握好“度”.课本,一科之本,课堂教学应“以课本为本”.因此,我们要彻底抛弃教材简单、不值得研究的错误认识,相反,要舍得在理解教材上下功夫,唯有如此,才能教给学生清楚、自然明了的数学知识.现结合自己的教学实践,以案例分析为“抓手”,谈谈自己理解教材的一些具体做法.
一、从新旧教材的“变化”中去理解教材
与老教材相比,新教材无论是在设计理念,还是内容编排、呈现方式、栏目设置上,都发生了显著的变化.而这些变化,恰恰是理解教材的切入点.在备课时,我们可详细罗列出发生这些变化的明细表,然后,围绕这些变化提出若干问题,再在问题的驱动下,去阅读《课标》及《课标解读》.接着,通过个人或备课组的研讨、辨析、反思,明白发生这些变化是基于怎样的设计理念,并以此为切入点,制定相应的教学对策,不断完善、丰富课堂的教学设计.总之,面对新教材的变化,我们应少一点抱怨、质疑,多一点思考与探索,在变化中提出“为什么”,再去寻求“是什么”,进而明确“干什么”.
案例1 两个计数问题的求解.
问题1 将甲、乙、丙、丁、戊五名学生分到三个不同的班,每个班至少分到一名学生,则不同分法的种数是多少?
存在问题:在学习方面,初次接触该问题,大部分学生会发生下列错解:就是先从5名学生中选出3人分给3个班级,每班1人(保证每个班至少分到一个学生),共有种方法,再将剩余的2个学生分给3个班级,共有3×3=9种方法,故不同分法的种数是
×9=540种.在教学方面,不少教师在讲解时,总会采用下列对策:先举出一个反例,说明这样做会出现方法数重复,然后,再强调此类问题的解决,一定要先分组、再分配,并从中归纳出一类“分组、分配问题”模型,要求学生记忆.
困惑:间隔一段时间后,学生重新解答该问题,不少学生依然会重复发生错解.
问题2有4位同学在同一天的上、下午参加“身高与体重”、“立定跳远”、“肺活量”、“握力”、“台阶”五个项目的测试,每位同学上、下午各测试一个项目,且不重复.若上午不测“握力”项目,下午不测“台阶”项目,其余项目上、下午都各测试一人.则不同的安排方式共有________种(用数字作答).
存在问题:从高考阅卷反馈看,该考题得分率极低.而与考生交流发现,学生都能想到用分步乘法计数原理(以下简称原理)来解决,且上午的方法数容易确定,共有=24种.问题出在确定下午的方法数,表现为一味地从上午安排的一般情形入手,来推测下午的方法数,由于限制条件的增加,导致很难看清,老是纠结于“不重复”该如何处理之中,最后,只好模糊地得出一个方法数了事.
困惑:在运用原理解决问题时,面对后一步的方法数较难确定时,学生为什么想不到有效的对策,而总是显得那么的无助与无奈.
反思:与大纲版相比,人教A版选修2-3第一章“计数原理”中,原理的编写发生了下列两个变化:一是只给出分两步的原理,至于3步及n步的情形,用探究的形式要求学生自己去发现、归纳;二是增添了原理中“完成一件事需要两个步骤”的一个“旁注”:无论第1步采用哪种方法,都不影响第2步方法的选取.或许是认为原理简单、学生易于接受的缘故吧,原理中的“旁注”并未引起教师足够的重视,不少教师喜欢匆匆归纳出原理后,便让学生投入到大量的练习与训练中,缺少了对“不影响”这一原理最本质条件的剖析,也没有告诉学生如何去识别“不影响”,使得它成了原理教学中不折不扣的一个“盲点”.而正由于这个“盲点”的存在,导致学生在运用原理解决上述案例中的两类问题时,经常不知所措或发生思维紊乱的现象.
诊断与对策:问题1中,正由于“盲点”的存在,导致学生误以为一件事只要是分先后完成,就是“分步”,就能用原理.而对分步必需是各步的方法数互不影响的判断,毫无“意识”,虽说教师举出了反例,才知道错了,但为何错却不甚了了,再次出错也就在所难免.那么,对一些较难看清步骤间的方法数有无影响的“分步”时,我们能不能找到衡量“不影响”的一个“标尺”,使得学生可识别与判断.答案是肯定的,就是将各步骤的方法串联在一起的方法是不是各不相同,若出现相同的方法,则说明步骤间的方法数是有影响的,即貌似“有序”中产生“无序”的结果,就不能运用原理.面对学生的错解,可反问学生:这样的“分步”能否保证前后的方法数互不影响?在学生交流、讨论的基础上,教师可让学生取一些前后步骤串联的方法,看看会出现什么结果.此时,学生会发现有相同的方法出现.教师追问:还能用原理吗?从而进一步说明原理中“分步”的本质.接着,教师再问:正确的分步是什么呢?学生会想到,应把人先分好,再分给班级,并形象地称先“打包”、再分配,从而保证前后的方法数互不影响.那么,把5个人打成3包,有多少种不同的方法呢?可打成3,1,1三包,有=10种方法,或打成2,2,1三包,有
=15种方法,故不同的分法是(10+15)
=150种.问题2中,说到底,问题恰恰出在对原理的本质的认识.只有“不影响”的分步,才保证对前一步的每一种方法而言,后一步都取到相同的方法数,故最后完成一件事的方法数是各步的乘积.这就意味着,一旦碰到较难确定后一步的方法数时,我们不妨取出前一步的一种方法,并清楚地把它标记出来,这样,后一步方法数的确定就变得清晰而易于操作.为问题叙述的方便,记4位同学为甲、乙、丙、丁,“身高与体重”、“立定跳远”、“肺活量”三个项目为①、②、③,“握力”、“台阶”为A,B.取上午的一种安排方法,如甲测①、乙测②、丙测③、丁测B,下面,就是按将4人安排到①、②、③、A四个项目,每项目1人,但甲、乙、丙3人的项目不能重复.若安排甲、乙、丙3人中的1人去测A,则丁必测①、②、③中的1个,剩下的2人就唯一确定了,共有3×3=9种方法,若甲、乙、丙3人仍测①、②、③三个,则有2种方法,而丁必测A,即下午共有11种方法,由原理知,总的测试方法共有
×11=264种.
二、慎重看待“用教材教”
也许是新课改理念对传统的数学教学方式带来了极大的冲击,眼下,“不是‘教教材’,而是‘用教材教’”成为很流行的一句话.然而,如何真正领悟与把握“用教材教”的内涵,却值得我们深思.笔者认为,下列两点是“用教材教”的原则与准绳,任何时候都不得偏离:一是教材决定了“教什么”,这是任何人不能违背和割裂的,任何脱离教材的教学行为只会造成教学目标的失控,教学效率的低下甚至无效.因此,认真钻研教材,准确领会教材的编写意图,弄清需达成的教学目标,是“用教材教”的前提和保证,是需要花大力气进行研究的,毕竟“教什么永远比怎么教重要”;二是“创造性地使用教材”时,一定要想清楚理由(章建跃博士语).意思是说,在明确“教什么”的前提下,可结合自己学生的特点,就“怎么教”对教材进行适度的开发和“再加工”,但开发和“再加工”一定要慎重,要有充分的理由“劝说”自己是“为什么”.
案例2 线面垂直性质定理的教学.
人教A版必修2“立体几何初步”的学习,涉及4个性质定理的证明,其中,尤以线面垂直性质定理的证明为最难(以下简称定理),与此相反的是,无论是借实物验证,还是从长方体中直观感知,定理的结论却特别容易接受与理解.于是,在实际教学中,有教师采取了下列对策:通过“直观感知、操作确认”来得到定理而不加证明,那么,这种做法是否妥当呢?
反思:要回答上述问题,有必要先弄清:新旧教材对定理的证明究竟发生了什么变化?而这些变化又基于什么原因?只有这样,才能找到问题的答案.说到定理的证明,需要提及垂线的唯一性性质(以下简称性质):过空间任意一点,有且只有一条直线和已知平面垂直.大纲版对定理的证明,是先直接给出性质(不加证明),再依据性质,用反证法证明:如图1,假定b不平行于a.设b∩α=O,b’是经过点O与直线a平行的直线.因为a//b’,a⊥α,所以b’⊥α,即经过同一点O的两条直线b、b’都垂直于平面α,而这是不可能的.因此,b//a.
课标版教材则直接给出证明:如下页图2,假定b与a不平行,且b∩α=O,b’是经过点O与直线a平行的直线.直线b与b’确定平面β,设α∩β=c,则O∈c.
因为a⊥α,b⊥α,所以a⊥c,b⊥c.又因为b’//a,所以b’⊥c.这样在平面β内,经过直线上同一点O就有两条直线b,b’与c垂直,显然不可能.因此b//a.接着,在教材第72页出现这样一句话:“我们知道,过一点只能作一条直线与已知平面垂直.”
从课标版对定理的证明过程不难看出:证明了定理也就证明了性质,因此,教材采用“留白”的方式——“我们知道,……”让学生自己去独立思考,发现性质.而大纲版由性质来论证定理,虽降低了证明的难度,但从知识的发生过程来看,由于对性质不加证明,不得不说是个缺憾,也有失严谨.由此可见,课标版中对定理与性质的处理,呈现以下几个特点:①完善大纲版教材编写时的缺陷,即对性质未加证明,从而使教材编写更加规范与科学,并与立体几何初步中“对性质定理都加以逻辑证明”的处理保持一致;②通过留白“我们知道……”让学生发现性质,可谓是新教材编写的一个“亮点”,教材中对公理2的三个推论也是用同样的方式处理的,目的是既减轻学生记忆过多性质的负担,又给学生独立探索、思考留下了一定的空间;③教材中多次用“旁注”的形式,强调空间问题平面化这一核心的思想方法,定理的证明再次印证了它的重要性.如此看来,定理必须证!
一点感悟:有些教师为什么会有定理可以不证的想法呢?究其原因有二:一是对立体几何初步中,通过“直观感知、操作确认”来得出判定定理的设计理念,存在不恰当的理解,以致产生性质定理也可以同样处理的曲解;二是认为在选修1和选修2中,还要专门学习反证法,这里就不用讲了.对此,笔者谈谈自己的两个认识.
(1)新课程中的立体几何的结构体系有了重大改革,目的是:适当减轻几何论证的难度,降低立体几何学习入门的门槛,提高学生学习立体几何的兴趣.但如果因这个变化,就认为《课标》降低了对推理论证的要求,是不够全面的,定理证明的变化可验证这一点.只是与旧教材相比,《课标》对推理论证的要求不是一步到位,而是分阶段、分层次、多角度的.另外,在立体几何初步中,由“直观感知、操作确认”来获取相关的判定定理,虽不要求证明,但也不能仅停留在观察、实验操作等层面上,其间应加大“说理”的成分,让学生更信服.若有学生表现出想“证明”的热情与欲望,教师更应保护与支持,并进行必要的说明与引导.
(2)从《课标》对反证法的要求来看,要让绝大部分学生掌握它,似乎并不现实.但可以做的是:在不刻意追求形式化论证的基础上,突出让学生理解反证法的思维方式,即蕴含其中的“说理”思想,这对学生理性思维的培养是有帮助且必需的.因此,在立体几何初步的教学中,应不失时机地向学生渗透反证法的思想方法.如可引导学生由定理来证明性质:假定过点P有两条直线与平面垂直,则两直线平行,这是不可能的.再如教材第73页练习第1题中需判断命题:如果平面不垂直于平面,那么平面内一定不存在直线垂直于平面.虽然说学生从直观能迅速判断是真命题,但如果配之以下面的说理,无疑能更好地理解命题:假定平面内存在一条直线垂直于平面,则两个平面垂直,这是不可能的.
三、从学生的视角去理解教材
作为学习主体的学生,他们同样拥有理解教材的发言权.而教师要做的是,学会倾听和善于捕捉来自学生的信息,再通过积极的反思去理解教材.
案例3 人教A版选修2-1第三章3.2节“立体几何中的向量方法”中一个例题的教学.
教师讲解例4:如图3,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,侧棱PD⊥底面ABCD,PD=DC,点E是PC的中点,作EF⊥PB交PB于点F.
(1)求证:PA//平面EDB;第(2)、(3)略.
课本对第(1)问提供了下列证法.
教师按上述证法讲解时,学生中发出了一阵嬉笑声,追问何故?竟异口同声说:“多此一举!”理由是:既然在平面EDB内作出了直线EG,且在△PAC中,由中位线性质易得PA//EG,可直接推证线面平行,何必再用向量!
反思:面对学生对课本证法的质疑和对证法的再探究,笔者觉得有必要对例题的证法及问题的设置提出下列修改建议:第(1)问宜直接呈现上述的证法1,为学生提供利用空间向量,特别是借助平面的法向量,证诸如线面平行、面面平行(包括垂直)的范例,以弥补教材(104页)虽给出了用法向量判定线面位置关系的结论,而无相应配套例题的缺陷,从而确保教材的可读性和工具、示范作用.同时,宜用旁白的形式给出思考题:你还有其他用空间向量证线面平行的方法吗?你能用综合法证明吗?然而,章建跃博士指出:“提议用旁白形式提醒学生用综合法证明.这种表现很有代表性.事实上,很多老师由于对立体几何课程改革的敏感性不够,导致对向量法的使用举棋不定,有的甚至认为中学应取消向量法.”并进一步指出:“高中几何应以向量几何为主,综合法应在初中平面几何中得到更好的训练.目前的问题是大家对向量法的优美和力量注意不够,需要我们加强研究,改变习惯思维和做法,使向量几何真正融入高中数学,成为主角.”由此看来,站在学生的视角,在专家的引领下,我们才能更好地去理解教材,并且促进自己的专业成长.
宋朝著名理学家朱熹说过:“观书,先须熟读,使其言皆出于吾之口;继而精思,使其意若出于吾之心;然后有所得耳.”因此,钻研理解教材是每一个教师走入课堂必备的“前奏曲”,是提高课堂质量的“催化剂”.尤其在新课程实施的今天,每一个数学教师更应该通过钻研、理解教材,进而理解新课程,更新理念,变换思维,杜绝经验型、片面型、陈旧型的教学心理的蔓延,努力提高课堂效益.
总之,提高对教材的研究水平,是教师做好教学工作的基本前提,也是教师专业成长的必由之路.钻研教材,就是要先“入”教材,再“出”教材.没有对教材的“深入”,也就没有对教材的“浅出”,更没有对教材的“超越”.教师把教材钻研得深,悟出来的道理就透彻,对教材就能正确理解、准确把握.教材对教学的影响,不是“束缚”,而是“引领”;不是“可有可无”,而是“必不可少”.
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