明确路径,有序探究
众所周知,数学探究是一种寻求新知的过程,同时也一种教学模式,是一种在教师指导下学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程.数学探究教学在激发学习动机、丰富学生学习方式、增强学习效果、培养创新人才上具有其他教学方式不可替代的功能.但当前的数学探究教学也存在形式化及无序性等弊端.例如,探究的问题要么过于简单,使得探究过程流于形式,要么探究的问题过难,学生无处探究;在探究过程中,要么教师过度干预,探究成为了教师的“表演”,要么教师指导缺位,学生盲目探究.若要从根本上解决探究教学中存在的这些弊端,首先必须要让学生明确探究的路径,从而使得数学探究成为一种有序的学习活动.最近,笔者观摩了一堂市级数学教学公开课,教学的课题是“线面垂直的性质定理”.本文结合这堂课的教学过程,谈谈对数学探究教学的一点认知.
1探究教学过程简介
首先,教师让学生回顾上节课学习的内容,复习线面垂直的判断定理,然后问学生,类比前面的学习顺序,接下去要学习什么?学生自然想到应该学习“性质定理”,接着教师又问,是怎么样的性质定理?对于这个问题,学生众说纷纭,有的认为应该研究线线垂直,有的则认为面面垂直.看到回答内容有些混乱,教师就直接给出了性质定理“同垂直于同一平面的两条直线平行”.
接下去就是定理的证明环节,首先教师让学生把用文字语言描述的定理转化为符号语言“已知直线a⊥平面α,直线b⊥平面α,则a//b”,然后就让学生自主探究证明的过程.利用线面垂直的判断定理,就很容易证明这个定理.最后,就进入了性质定理的应用环节,这也是本节课的重点强调,一节课中的三分之二时间都花在这个环节上.
笔者认为,虽然本节课进行了所谓的“探究”教学,但实际上探究的过程只留于表层,或者说探究的层次非常的浅.首先,在判断定理的猜想环节,学生处于一种“盲猜”状态,因为大多学生根本不知道究竟什么是性质,什么是性质定理,最后教师只能自己给出定理的内容;其次,定理证明环节,并不是学生独立的探究发现过程,更多的是在教师引导下的一种常规证明;而且,本节课也没有对性质定理再进一步深入的探究,而是把大量的时间花在学生习题训练上.
2探究教学路径要义
数学探究目的就是引导学生以自主探索、合作交流的学习方式,使学生经历数学知识产生、形成、展开和应用的过程,在探究中感受数学、体验数学和理解数学,发展解决问题的策略.倘若没有设计好探究路径的指示牌,就会造成学生探究方向不明,探究效率低下,从而探究活动难以达到预期的效果.
对于数学探究,首先应该明确开展数学探究教学本身的总路径,即提出问题-猜测结论-制定方案-验证(证明)结论-应用结论.这是区分数学探究教学与常规教学的标志,是确保数学探究课具备“探究”意义的关键.在大路径明确的前提下,还要进一步明确针对不同数学对象如何开展探究的基本路径.比如,数学概念构建的路径、推理证明的路径、数学解题的路径等.数学概念的建构过程是按照“背景—概念—性质—应用”;解题探究的过程是按照“尝试—碰撞-优化-应用”等过程.再进一步细化,还需要明确研究某一个知识模块的路径,比如,研究立体几何的“直观感知-操作确认-思辨论证-度量计算”的路径,研究向量运算的“运算背景-运算规则-运算性质-运算定律”的路径,研究解析几何的“几何问题代数化,代数式子坐标化”的路径等.继续细化,还需明确探究某个知识点的路径,比如,利用“图像直观”来研究函数性质的路径、利用“数形结合”来研究函数零点的路径、利用“单位圆的对称性”来研究三角函数诱导公式的路径.只有对研究路径的不断细化,数学探究的路径才会逐步清晰,从而被纳入学生的“已有经验”中,真正实现有序探究的目的.
3探究教学改进建议
对于“线面垂直性质定理”探究教学,其关键是必须明确三个问题.首先,何为性质?所谓的性质就是线面垂直的一个必要条件,即已知“直线与平面垂直”能推出什么样的结论,但“性质”有很多,到底哪个性质才被称为“定理”,要明确探究的第二个问题,也即“何为性质定理”.一般地,立体几何中,性质定理的产生一般都基于两个方面的需求.一是,解决实际问题的需求,比如,在证明线面平行时,需要在平面内找到一个直线与平面外的直线平行,但有时平面内的这条直线不好找,怎么办?这可以从必要性的角度去分析,去找线索,即如果直线已经与平面平行了,它会具备怎样的性质,而这个性质刚好能够帮助找到所需要的“平面内”的直线.另一个需求就是数学知识自我完善的需求,例如,线面平行的判断定理已经解决了从“线线平行”到“线面平行”推理,那么能不能倒推呢?如果能够倒推,就形成了逻辑推理的“闭环”.基于这两个方面的思考,于是线面平行的性质定理就是“已知直线平行平面,若过这条直线的平面与已知平面相交,那么这条直線与交线平行”,即从“线面平行”推出了“线线平行”.面面平