【摘?要】《普通高中課程方案和語文等學科課程標準(2017年版)》的頒布,昭示指向發(fā)展學生核心素養(yǎng)的教育全面啟動。如何摒棄單純的知識教學觀而轉(zhuǎn)向素養(yǎng)教學觀?或者說如何通過知識教學來發(fā)展學生的核心素養(yǎng)?這個問題需要教師直面和應對。文章從目標精準、體驗過程、建構(gòu)知識、滲透文化四個層面,分別闡述教師如何通過知識教學來定位素養(yǎng)、滋生素養(yǎng)、塑造素養(yǎng)、孕育素養(yǎng)。
【關鍵詞】知識學習;核心素養(yǎng);教育理念;培養(yǎng)策略
【作者簡介】喻平,南京師范大學課程與教學研究所所長,教授,博士生導師,全國數(shù)學教育研究會副理事長。
長期以來,有些數(shù)學教師固守知識傳遞的教學理念,遵循把學生作為知識旁觀者的思維邏輯。諸如“我告訴你這個東西是什么,你的任務就是理解它,會用它解決數(shù)學問題”等意念,在許多教師頭腦中根深蒂固。
其實,這種教育認識論從實質(zhì)教育理論產(chǎn)生之后就深入人心了。工業(yè)革命之后,科學技術(shù)的發(fā)展給人類的生活方式帶來了天翻地覆的變化,使人們產(chǎn)生了對知識的膜拜心態(tài),“知識就是力量”成為共識。之后,隨著信息化時代的到來,人們又逐步認識到只重知識結(jié)果形態(tài)的學習培養(yǎng)出來的人難以滿足社會的需求,一個人在學校里學到的知識可能很難維持其從業(yè)一生的需求,因為知識爆炸式的增長縮短了知識實用性的使用時間。因此,“學會”的教育觀不能再主宰教育的導向,這里應當有“會學”的因素介入,或者更徹底地說,“學會”應當讓位于“會學”。而“會學”就是指人的素養(yǎng),于是素養(yǎng)教育的出現(xiàn)不可避免。
事實上,《普通高中課程方案和語文等學科課程標準(2017年版)》的頒布,昭示指向發(fā)展學生核心素養(yǎng)的教育全面啟動。這種課程、教學、學習、評價發(fā)生的變革,無疑會給中小學教師帶來巨大的沖擊,教育理念不能說是要脫胎換骨,但也必須洗心革面。課程改革撲面而來,面臨的一個實在問題是,如何摒棄單純的知識教學觀而轉(zhuǎn)向素養(yǎng)教學觀?或者說如何通過知識教學來發(fā)展學生的核心素養(yǎng)?這個問題需要教師直面和應對。
數(shù)學核心素養(yǎng)包括數(shù)學抽象、邏輯推理、數(shù)學建模、直觀想象、數(shù)學運算、數(shù)據(jù)分析,這些核心素養(yǎng)其實也是數(shù)學關鍵能力。下文談到的幾個方面,是關于如何通過知識教學來實現(xiàn)培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的基本策略。
一、目標精準:定位素養(yǎng)
《普通高中數(shù)學課程標準(2017年版)》(以下簡稱《數(shù)學課程標準》)頒布之后,許多教師產(chǎn)生了一個困惑:教學目標應當如何確定?甚至有的教師說自己不會備課了。新的課程標準沒有了三維目標的提法,教師編寫教案似乎失去了一種可以操作的指南。
教學目標從“雙基”到三維目標再到核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變,既是觀念上的變革也是技術(shù)上的革新,教師不應當把教學的重心放到學生對知識的了解、理解、掌握等關鍵詞上,而應當思考如何通過知識的學習達到數(shù)學核心素養(yǎng)的發(fā)展。這樣的思考就會涉及知識深層的東西而非知識表層的外殼。
教學目標分為單元目標和課時目標,單元目標是針對單元教學設計擬定的教學目標,課時目標指每一堂課的具體教學目標。無論是單元教學設計還是每一堂課的教案設計,在設定教學目標時,教師都要圍繞培養(yǎng)學生的數(shù)學核心素養(yǎng)來思考。教學目標必須突出數(shù)學核心素養(yǎng),這是一個基本的原則。具體地說,教學目標的設定應遵循如下幾個要點。
第一,明確本單元或課時要培養(yǎng)學生哪些具體的數(shù)學關鍵能力。一般說來,一個單元或者一堂課的內(nèi)容不可能只涉及單一的數(shù)學關鍵能力,往往會涉及多個關鍵能力。但是,這些關鍵能力必然有主次之分,不能以并列的形式出現(xiàn)。主要培養(yǎng)什么能力?次要培養(yǎng)什么能力?
第二,明確關鍵能力應當達到的水平。依據(jù)《數(shù)學課程標準》將數(shù)學核心素養(yǎng)分為三級水平,確定本單元或本節(jié)課核心素養(yǎng)應當達到的水平。
第三,品格與價值觀要貫穿整個教學過程。
【案例】高中必修課程主題二:函數(shù)[1]
1.單元目標分析
這個主題的內(nèi)容包括函數(shù)的概念與性質(zhì),冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù),三角函數(shù),函數(shù)應用。
分析這些內(nèi)容,我們可以看到:①在初中用變量之間的依賴關系描述函數(shù)的基礎上,用集合語言和對應關系刻畫函數(shù),從集合到對應再到函數(shù),這是一個數(shù)學抽象的過程。函數(shù)的單調(diào)性、奇偶性可以用概念形成方式引入,這是數(shù)學抽象的過程,同時,函數(shù)的性質(zhì)可用圖象表征,建立數(shù)與形的對應關系,這需要直觀想象。②冪函數(shù)概念可以用特殊到一般的方式獲得,這是數(shù)學抽象過程;指數(shù)函數(shù)與對數(shù)函數(shù)是在指數(shù)概念和對數(shù)概念基礎上的一般化處理,是數(shù)學抽象過程;冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)與對數(shù)函數(shù)都涉及運算,因此與數(shù)學運算直接相關。③三角函數(shù)概念是在用銳角三角函數(shù)刻畫直角三角形中邊角關系的基礎上,借助單位圓而獲得的,再利用幾何直觀和代數(shù)運算的方法研究三角函數(shù)的周期性、奇偶性、對稱性、單調(diào)性、最大值和最小值等性質(zhì),涉及數(shù)學抽象和直觀想象。三角恒等式的證明,利用三角函數(shù)構(gòu)建數(shù)學模型,解決實際問題,涉及數(shù)學運算和數(shù)學建模。④函數(shù)應用包括二分法與方程近似解、函數(shù)與數(shù)學模型,涉及的核心素養(yǎng)是數(shù)學建模。⑤在整個單元的學習中,邏輯推理貫穿始終。
這一單元涉及的數(shù)學文化元素主要有:①數(shù)學歷史,包括函數(shù)發(fā)展史和對數(shù)發(fā)展史。②數(shù)學思想方法,包括化歸思想方法、數(shù)形結(jié)合思想方法、歸納與演繹方法。③數(shù)學美,包括簡單美和對稱美。④數(shù)學應用,包括以函數(shù)為工具建立數(shù)學模型,解決科學問題和現(xiàn)實生活中的問題。
通過上述分析,我們可以確定本單元的教學目標。
(1)通過對知識形成的體驗和對知識結(jié)果的理解,培養(yǎng)學生的數(shù)學關鍵能力:①數(shù)學抽象、直觀想象;②數(shù)學建模、數(shù)學運算;③邏輯推理。
(2)通過提出問題和解決問題的過程,使學生的數(shù)學抽象與數(shù)學建模達到三級水平;直觀想象、數(shù)學運算與邏輯推理達到二級水平。
(3)通過挖掘數(shù)學文化,使學生理解數(shù)學思想方法,崇尚科學精神,體悟數(shù)學之美,領略數(shù)學的應用價值。
2.課時目標分析:以冪函數(shù)為例
冪函數(shù)的內(nèi)容包括:冪函數(shù)的概念、性質(zhì)、圖象及應用。
設置的教學目標:(1)通過概念形成方式抽象出冪函數(shù)概念,培養(yǎng)學生的數(shù)學抽象和邏輯推理能力;通過冪函數(shù)圖象理解其性質(zhì),培養(yǎng)學生的直觀想象能力。(2)數(shù)學抽象、邏輯推理和直觀想象均達到二級水平。(3)通過知識的學習,使學生領會特殊到一般思想、數(shù)形結(jié)合思想。
下面是教學過程的簡單設計。
① 給出一組實例,讓學生觀察它們的共同屬性。
② 由學生討論、概括、歸納出冪函數(shù)的定義。
③ 討論函數(shù)的定義域。
④ 作出上述函數(shù)的圖象,并觀察它們的特征和規(guī)律,從中概括出冪函數(shù)的性質(zhì)。
⑤ 舉例。
⑥ 練習。
⑦ 小結(jié)。
這個設計具有以下特征。
第一,用概念形成的方式引入冪函數(shù),觀察一些具體的實例,分析和概括它們的共同屬性,從而抽象生成概念,形成定義。這個過程既是數(shù)學抽象,同時又是一種歸納推理,體現(xiàn)數(shù)學抽象、邏輯推理的數(shù)學核心素養(yǎng)。
第二,體現(xiàn)了一種重要的數(shù)學思想方法——類思想。數(shù)學研究對象必須是類而非個別,把個別作為研究對象,是難以窮盡的,只有類思想才可能形成概念和命題。數(shù)學教學必須強調(diào)這種思想,才能彰顯數(shù)學的文化價值。
第三,這種引入方式使學生對新概念的認識會顯得自然,能體會概念產(chǎn)生的原因,合乎其認知規(guī)律。
如果教學目標不能準確定位到核心素養(yǎng)的培養(yǎng)上,那么設計出來的教學方案往往也只是停留在知識教學的層面,而要準確把握內(nèi)容中涉及的數(shù)學核心素養(yǎng),就必須對教學內(nèi)容做全面、細致和深入地分析。
二、體驗過程:滋生素養(yǎng)
完整的教學過程包括三個階段:知識從何而來、知識是什么、知識從何而去?!爸R從何而來”指知識是怎么產(chǎn)生的?它產(chǎn)生的原因是什么?它產(chǎn)生的途徑是什么?它與其他知識之間有什么聯(lián)系?“知識是什么”指這個知識的本質(zhì)屬性、內(nèi)涵、外延蘊含了什么數(shù)學思想方法?“知識從何而去”指知識的去向,從自身的體系結(jié)構(gòu)來看,它會向哪些方向發(fā)展而產(chǎn)生出新的知識?它在解決數(shù)學問題或現(xiàn)實問題中有哪些方面的應用?所謂體驗過程,就是要讓學生在整個教學活動中經(jīng)歷這三個完整的階段,感知知識的來龍去脈,積累活動過程的經(jīng)驗,滋生數(shù)學素養(yǎng)。
如果掐頭去尾,只是把目光鎖定在教學的第二個階段,那就是一種典型的知識教學。應當強調(diào),“知道是什么”十分重要,沒有知識的積累不可能生成素養(yǎng),知識是學科核心素養(yǎng)生成的本源[2],因此,第二個階段的重要性不言而喻。但是,我們更應當看到,教學的第一個和第三個階段對培養(yǎng)學生數(shù)學核心素養(yǎng)具有獨特的、不可替代的功能,因為在這兩個階段的教學情境中,學生的思維空間更具開放性和發(fā)散性,它不會拘于知識確定之后被固有的思維邊界所限定。
李潤洲認為,學科知識具有三重意蘊:知識內(nèi)容、知識形式與知識旨趣。知識內(nèi)容是看得見的概念、命題與理論,知識形式是獲得知識內(nèi)容的方法、思想與思維,而知識旨趣則是為何創(chuàng)生這樣的知識內(nèi)容而不是那樣的知識內(nèi)容的價值欲求[3]。按照這種理解,知識內(nèi)容分布在教學的第二個階段,知識形式和知識旨趣主要分布在教學的第一個和第三個階段。只有將這三個階段有機串通,方能揭示知識的三重意蘊,達到培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的目標。
第一個階段,知識從何而來。知識的發(fā)端可能是數(shù)學知識自身生長的需要,可能是解決某個數(shù)學問題必須引入新知識的需要,可能是解決現(xiàn)實生產(chǎn)和生活中問題的需要,可能是對一類事物共性概括和抽象的結(jié)果,可能是數(shù)學家對數(shù)學的興趣或追求數(shù)學美的結(jié)果等,無論哪一種情形,都需要設計問題情境。學生從情境中抽象生成數(shù)學知識或建構(gòu)數(shù)學模型,在這個過程中,學生可能會借助直觀想象抽象數(shù)學概念,還可能會體悟數(shù)學思想方法。顯然,這樣的設計必定與發(fā)展學生的核心素養(yǎng)密切相關。反之,如果教師把知識直接展示出來,教學只是定位在對知識的解讀上,那么前面所闡述的這些教育功能便會消失殆盡。
第二個階段,知識是什么。這個階段需要教師對知識做解讀、提供概念辨析的例證、解答學生的疑惑、演示知識應用樣例等。其實,對于“知識是什么”的理解,教師是最有心得的,在如何利用解題訓練提升學生對知識的理解和技能的發(fā)展方面更是積累了系統(tǒng)的經(jīng)驗。不可否認,這樣做是有理論依據(jù)的,行為主義的刺激—反應理論,特別是該理論所鐘愛的學習律為“練得越多,效果越好”提供了基座。而且,強調(diào)“雙基”也的確是中國數(shù)學教育的一個優(yōu)勢傳統(tǒng)。然而,在追求核心素養(yǎng)教學目標的當下,以“雙基”為終極教學目標的做法顯然有失偏頗。誠然,解題訓練確實可以培養(yǎng)學生的邏輯推理、數(shù)學運算等數(shù)學核心素養(yǎng),但是,如果把解題訓練模式化、解題思維程序化,無休止地反復磨煉,則與發(fā)展學生的核心素養(yǎng)是背道而馳的。在這一階段,教學更應當突出如何引導學生探究問題解決的過程,如何啟迪學生體悟數(shù)學思想方法,如何感召學生欣賞數(shù)學美,如何協(xié)助學生建構(gòu)完整的知識體系。
第三個階段,知識從何而去。一般說來,數(shù)學知識的去向主要有兩條途徑,一是沿自身的邏輯體系自然生長,即在數(shù)學自閉的體系中發(fā)展;二是應用走向,包括在其他學科中的應用和在現(xiàn)實生活中的應用。要強調(diào)的是,數(shù)學知識在自身邏輯體系的生長并不是一棵樹的形態(tài),樹的生長只有縱向而無橫向,但知識的生長除了縱向還有橫向,它應當是一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。許多教師喜歡用知識樹來描述知識結(jié)構(gòu),這是不準確的。為什么要在教學中嵌入“知識從何而去”?簡單的理由是要求學生把握知識的來龍去脈,深層的理由是為學生開拓一個發(fā)散思維的空間。因為在這個階段,教師可以采用暗示、誘導、隱喻等方式,為學生提供一些思考問題的線索,讓他們通過想象、直覺、猜想預測知識的走向,發(fā)現(xiàn)一些新的概念或結(jié)論,從而彰顯知識旨趣,使學生養(yǎng)成合情推理意識,提升數(shù)學核心素養(yǎng)。
還要強調(diào)的是,有時“過程”比“結(jié)果”更加重要。吳正憲老師上了一節(jié)課“復式折線統(tǒng)計圖”,提出的問題是:“同學們喜愛足球運動吧,足球運動中有一項重要的技術(shù)叫發(fā)點球。五(1)班和五(2)班就有一個發(fā)點球的比賽,看看哪班同學發(fā)點球的水平高。五(1)班準備從甲、乙、丙三人中推薦一人作為代表去和五(2)班比賽,你準備推薦誰參賽?”[4]這堂課的特色很鮮明,采用問題開放教學模式。問題提出之后,教師并沒有給出答案,而是讓學生自由發(fā)揮自己的想象,借助直觀想象和邏輯推理提出自己的觀點和解決問題的方法。直至課堂結(jié)束,教師也沒有給出一個標準的答案。課堂教學目標指向發(fā)展學生的思維,特別是直觀想象、數(shù)據(jù)分析和邏輯推理,打破了解決數(shù)學問題一定要得到最終答案的固定思維邏輯,留給學生發(fā)散思維的空間。顯然,這堂課所體現(xiàn)的就是“過程”比“結(jié)果”更有價值。
三、建構(gòu)知識:塑造素養(yǎng)
從知識論上看,客觀主義和建構(gòu)主義相互對峙。
客觀主義的基本觀點可以概括為:①知識的客觀性。知識是客觀存在的,科學研究的任務是發(fā)現(xiàn)這些客觀規(guī)律,不能帶有科學家自身的價值觀,發(fā)現(xiàn)的結(jié)果只能是對現(xiàn)實存在的真實寫照,不能帶有代表社會群體意識和利益的價值取向。②知識的確定性。數(shù)學知識、科學知識是人類探求自然得到的真理,不會因為時間的變化、地域的不同而改變其確定性,是放之四海而皆準的真理,是絕對真理。③知識的靜態(tài)性。知識一旦被發(fā)現(xiàn),它們就變成了一種產(chǎn)品,一種科學家制造的產(chǎn)品,會被放入人類的知識寶庫中貯存起來,作為人類的文化代代傳承,教學的過程是由教師把這些知識傳遞給學生,探究、發(fā)現(xiàn)知識的活性成分蕩然無存,體現(xiàn)作為結(jié)果的知識的靜態(tài)性特征。④二元認識論。在認識信念上,二元論是一種絕對主義知識觀,認為知識依賴權(quán)威的仲裁,被分為真與假兩類;在道德信念上,二元論指一切行為都只有對與錯之分,是一種二歧性結(jié)構(gòu)觀。
基于這種認識論,學習的基本形態(tài)表現(xiàn)為:第一,將學習看作人腦對知識的復制。人的學習過程是個體認識這些客觀事物,將客觀知識轉(zhuǎn)化為主觀知識的過程。學習的本質(zhì)是通過建立客觀現(xiàn)實與個體頭腦的映射,將客觀知識復制到頭腦中,這種復制應當是準確無誤的。第二,學習是一種無條件的接受。經(jīng)過一批人發(fā)現(xiàn)的知識,還要通過另一批人精心打磨最終以真理的形態(tài)表征出來。學生要學習的東西就是這些最終的結(jié)果,教師的任務就是為學生建構(gòu)一個知識復制的場域,提供一種知識傳遞的情境,并且用證實的思維解讀教材,目的是要讓學生相信這些事實并接受它。顯然,這種教學邏輯封閉了學生的個人見解,扼殺了他們對知識的懷疑態(tài)度,使學習成為一種無條件的接受過程。第三,學習內(nèi)容表現(xiàn)出“冰冷的”形態(tài)。其實,知識產(chǎn)生的過程充滿了發(fā)現(xiàn)者火熱的思考,潛藏著科學家追求真理的堅定信念和執(zhí)著、艱辛的探究歷程,這些思維的精華才是最有教育價值的元素,但是它們被最終形成的“冰冷的”結(jié)果性知識掩蓋而蕩然無存。
與客觀主義不同,建構(gòu)主義認為知識是發(fā)展的,是個體內(nèi)在建構(gòu)的,同時也是以社會和文化為中介的社會建構(gòu)過程。學習者在認知、解釋、理解世界的過程中建構(gòu)自己的知識,在人際互動中通過社會性的協(xié)商進行知識的社會建構(gòu)。
建構(gòu)主義的興起,使人們對知識、學習和教學的認知都產(chǎn)生了根本性的轉(zhuǎn)變。在對知識的理解方面,建構(gòu)主義認為知識并不是對現(xiàn)實的準確表征,而只是一種解釋和假設。學習者根據(jù)自己的經(jīng)驗背景,以自己的方式建構(gòu)知識的理解,不存在唯一標準的理解。因而,知識不能靠灌輸、強加,要靠學生以自己的經(jīng)驗、信念,在對新知識分析、檢驗和批判的基礎上實現(xiàn)建構(gòu)。在對學習活動的理解方面,建構(gòu)主義認為知識不是個體通過感覺或接受建構(gòu)起來的,而是認知主體主動建構(gòu)起來的,通過新舊經(jīng)驗的相互作用實現(xiàn)。因而,學習活動不是由教師向?qū)W生傳遞知識,而是由學生自己建構(gòu)知識的過程,學習者不是被動地接受信息,而是主動地建構(gòu)信息的意義,同時把社會性的互動作用看作促進學習的源泉。在新的學習中,學生總是基于以往的經(jīng)驗推出合乎邏輯的假設,新知識是以已有的知識經(jīng)驗為生長點而生長起來的。
顯然,從上面反映出來的教學觀可以看到,在與發(fā)展學生核心素養(yǎng)的聯(lián)系方面,建構(gòu)主義認識論與其直接相關,客觀主義認識論與其相距甚遠。
那么,什么樣的學習叫作建構(gòu)性學習?簡單地說,把知識的結(jié)果直接告訴學生,學生在課堂上沒有話語權(quán),只有無條件接受的義務,學習行為囿于被動地、機械地練習,這是接受性學習的表現(xiàn)形態(tài)。反之,教師做到知識形成過程與知識形成結(jié)果在教學中的相互關照,使學生能夠充分體會知識的發(fā)生、發(fā)展過程,讓他們通過探究的方式自我概括、歸納形成概念和命題,在學習共同體中有充分的發(fā)言權(quán),能夠?qū)岩?、批判、證偽等思維形式融入學習,這是建構(gòu)性學習的表現(xiàn)形態(tài)。舉一個更簡單的比喻,給學生一堆積木,讓學生模仿教師的操作搭建房子,是接受學習;讓學生根據(jù)自己的想法搭建房子,是建構(gòu)學習。前者搭建的房子是千人一面,后者搭建的房子往往是形式多樣,這就是“接受”與“建構(gòu)”的差異。
四、滲透文化:孕育素養(yǎng)
數(shù)學既是科學又是一種文化。就廣義的文化分類而言,任何科學都屬于文化的一部分。數(shù)學在推動科學技術(shù)和社會發(fā)展的同時,也為人類的思想寶庫留下了珍貴的遺產(chǎn)。事實上,數(shù)學作為一種文化,是單純把數(shù)學理解為科學的拓展。數(shù)學文化包括數(shù)學知識、數(shù)學思想方法、數(shù)學精神、數(shù)學信念、數(shù)學價值觀和數(shù)學審美。
如果說問題是數(shù)學的心臟,那么思想方法則是數(shù)學的靈魂。數(shù)學思想方法如同血液一樣流淌在數(shù)學這個活體中,支撐著數(shù)學理論的生成和發(fā)展。數(shù)學知識的產(chǎn)生、數(shù)學問題的解決、數(shù)學理論的應用都會受到思想的誘導和方法的制約。數(shù)學價值觀指人們對數(shù)學價值的認同。如果教師能夠?qū)⒖茖W價值觀和人文價值觀融于一體的數(shù)學價值觀貫通到教學過程,就能使學生潛移默化地感悟從而形成全面的數(shù)學價值取向。數(shù)學精神指數(shù)學家對科學真理追求的堅定不移信念、為探求真理而不畏艱難的意志品格。數(shù)學精神是莊重的、嚴肅的、令人景仰的,貫穿數(shù)學歷史的長河。數(shù)學美的實質(zhì)從兩個方面表現(xiàn)出來:理性精神和結(jié)構(gòu)美[5]。在價值追求方面,數(shù)學審美是引導人們追求盡善盡美的數(shù)學真理的一種理性精神;在表現(xiàn)形式方面,數(shù)學美是以數(shù)學語言呈現(xiàn)出來的以秩序、和諧、對稱、奇異、簡潔等為主要內(nèi)容的結(jié)構(gòu)美。數(shù)學審美可以陶冶情操,數(shù)學美作為評價標準還是推動數(shù)學發(fā)展的一種源動力。
要實現(xiàn)發(fā)展學生數(shù)學核心素養(yǎng)的教學目標,單純的知識教學是力所不能及的。數(shù)學學科教學要培養(yǎng)學生的數(shù)學核心素養(yǎng),必須考慮數(shù)學文化,因為它扮演著一個不可缺少的角色。文化取向的教學關注的不僅僅是知識,而且包括知識在內(nèi)的整個文化;不再以知識為中心,以知識為本,而是以人為中心,以人為本;不再僅僅局限于讓學生學習和掌握現(xiàn)有的知識,從而成為舊知識的接受者,而是讓學生受到包括知識在內(nèi)的整個文化的全面熏陶,從而不僅是舊知識的接受者,更是新知識的創(chuàng)造者。[6]數(shù)學知識是數(shù)學文化不可分割的組成部分,數(shù)學文化比數(shù)學知識具有更寬泛的蘊意,如果把數(shù)學知識作為數(shù)學文化的形而下,那么數(shù)學的思想、精神、理念、價值觀等就是數(shù)學文化的形而上,是數(shù)學文化中更深刻、更本質(zhì)的內(nèi)核。
如何將數(shù)學文化融入教學?我們認為,教師在教學設計時要思考三個問題:①人們?yōu)槭裁匆芯窟@個問題?②人們是怎么研究這個問題的?③這個知識有什么價值和意義?思考這三個問題,或者說自問這三個問題,能有效地提煉出教材中隱藏的數(shù)學文化元素。[7]
教師在教學設計時要思考的第一個問題是:為什么要研究這個問題?或者說人們?yōu)槭裁匆芯窟@個問題?追根溯源,自然要回歸到數(shù)學的歷史中去尋因。數(shù)學史是一部記錄史,它描繪了數(shù)學這棵大樹的主干與枝葉,記載了這棵大樹成長的歷程,銘刻了這棵大樹經(jīng)歷的風風雨雨;數(shù)學史是一部傳記,一部數(shù)學思想史,記錄著數(shù)學家探究問題的歷程和艱辛,飽含著數(shù)學家追求真理的信念和精神,貫穿著潛在于數(shù)學理論深層的數(shù)學思想,涵蓋著發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方法。同時,數(shù)學史又留下了許多美麗的故事。將數(shù)學史與數(shù)學知識有機融合,是實施數(shù)學文化教學比較好的材料。這種滲透可以體現(xiàn)在概念教學、命題教學和解題教學的各個層面,也可以在課外活動中進行。
教師在教學設計時要思考的第二個問題是:這個問題是怎么研究的?或者說人們是怎么研究這個問題的?研究數(shù)學問題必然與數(shù)學方法有關,與數(shù)學思想相聯(lián)。教師在教學中通過知識的生成過程或者命題的證實過程,充分揭示蘊含于知識的數(shù)學思想方法,就是在展示數(shù)學的文化元素。
教師在教學設計時要思考的第三個問題是:這個知識有什么價值和意義?首先,這個知識有什么科學價值?這里所說的“科學價值”是一種狹義的理解,指這個知識在教材體系或者教學單元中的作用和價值。數(shù)學知識總是以邏輯關系構(gòu)成體系,表現(xiàn)出網(wǎng)絡形式。在某個知識網(wǎng)絡中,如果一個知識點與其他諸多知識都有聯(lián)系,即概念的入度和出度大,那么說明這個知識點的基本性和重要性程度都比較高,在教學中應當高度關注。其次,這個知識有什么應用價值?包括數(shù)學在現(xiàn)實生活中的應用和在其他學科中的應用。一般說來,凡是有現(xiàn)實生活背景或者科學背景的概念、命題,它們都有其應用價值,因此,我們在設計這類知識的教學時,可以考慮加入應用問題。但要注意的是,問題設置應當是真實的而非虛構(gòu)的。一般說來,應用問題的設計有兩種思路,一是從現(xiàn)實問題抽象出數(shù)學問題,二是將數(shù)學結(jié)論用于解決現(xiàn)實問題。
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