《普通高中數(shù)學課程標準(2017年版2020年修訂)》關(guān)于教學內(nèi)容的修訂中明確指出:進一步精選了學科內(nèi)容,重視以學科大概念為核心,使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化,以主題為引領(lǐng),使課程內(nèi)容情境化,促進學科核心素養(yǎng)的落實?;趯W科大概念內(nèi)涵特征的把握,筆者以“函數(shù)的基本性質(zhì)”為例,探究大概念視域下單元整體教學設(shè)計。
一、大概念的內(nèi)涵特征
“大概念”是一種“專家”思維方式,是“如何認識世界的思維方式”,也是“如何創(chuàng)造新知的思維方式”。由此可見,“大概念”更強調(diào)“知識是如何產(chǎn)生的”,在反映學科內(nèi)容本質(zhì)、主要觀念、思維方式等具有統(tǒng)領(lǐng)性、核心性的學科大概念指引下,有助于聯(lián)結(jié)具有內(nèi)在邏輯關(guān)系的知識與技能,構(gòu)建完備的知識體系,提升知識的遷移能力和解決實際問題的能力,更好地實現(xiàn)知識學習到素養(yǎng)提升的轉(zhuǎn)化。
二、基于大概念的單元教學設(shè)計
單元教學設(shè)計是指將與某一主題有關(guān)的知識點重建單元,以該主題為核心,在預先設(shè)定的單元目標導引下,設(shè)置學習情境、組織教學,發(fā)展既定素養(yǎng)目標的教學模式。
有專家認為,“大概念”是教學設(shè)計的核心與基礎(chǔ),它指導教師從更高的視角出發(fā),整合教學內(nèi)容,規(guī)劃教學和評價活動。圍繞某一學科大概念展開單元整體教學設(shè)計,對于指導教學實踐有重要意義。
三、大概念視域下的教學設(shè)計示例
基于對學科大概念的內(nèi)涵特征及對單元設(shè)計的了解,筆者以“函數(shù)的基本性質(zhì)”單元中的“奇偶性”為例,提取部分教學設(shè)計片段,闡述如何在大概念視域下進行單元教學設(shè)計。
1.提煉單元大概念
以提煉大概念“變化中的規(guī)律性,變化中的不變性”為支撐,進行“函數(shù)的基本性質(zhì)”的單元整體設(shè)計。
2.確定整體單元目標和課時目標
(1)單元目標:①借助函數(shù)圖像,會用符號語言表達函數(shù)的單調(diào)性、最大值、最小值,理解它們的實際意義;②結(jié)合具體函數(shù),了解奇偶性的概念和幾何意義;③在函數(shù)性質(zhì)的探究中,充分感受“數(shù)形結(jié)合”思想,運用代數(shù)思維進行邏輯推理,感受函數(shù)性質(zhì)。
(2)課時目標:①使學生從形與數(shù)兩方面,結(jié)合具體函數(shù)理解函數(shù)奇偶性的概念及其幾何特征,體會數(shù)形結(jié)合思想,發(fā)展直觀想象能力;②經(jīng)歷奇偶性概念的形成過程,會用符號語言表達函數(shù)的奇偶性,提升由特殊到一般的歸納概括能力,發(fā)展數(shù)學抽象素養(yǎng);③能運用函數(shù)奇偶性的定義判斷一些簡單函數(shù)的奇偶性,發(fā)展邏輯推理素養(yǎng)。
3.設(shè)計梯度性教學活動
(1)單元整體觀下導入新課
引導語:函數(shù)是刻畫客觀世界運動變化的數(shù)學模型,自然要關(guān)心運動變化中呈現(xiàn)的規(guī)律性。比如,通過前幾節(jié)課的學習,研究了當自變量x的值增大時,相應的函數(shù)值y是增大還是減少的情況,對應的是函數(shù)的單調(diào)性。我們在初中認知的基礎(chǔ)上,通過觀察具體函數(shù)的圖像特征(數(shù)形結(jié)合,從形的角度獲得直觀的認識)—具體數(shù)值分析(從數(shù)的角度,尋找規(guī)律)—數(shù)學符號語言抽象表達—建立一般函數(shù)單調(diào)性的概念,遵循這樣的路徑繼續(xù)研究函數(shù)的其他性質(zhì)。
設(shè)計意圖:通過復習函數(shù)的單調(diào)性,讓學生對函數(shù)奇偶性的研究有整體的把握。
(2)提升遷移,探索新知
探究一:偶函數(shù)
問題1:觀察函數(shù)f(x)=x2和g(x)=2-|x|的圖像,從對稱性角度看有什么共同特征?
問題2:圖像具有的這種特征,反映到數(shù)量關(guān)系上有什么特征?不妨取幾個值觀察一下。
問題3:我們?nèi)绻蝗∵@幾組數(shù)值,能保證“函數(shù)圖像關(guān)于y軸對稱”這一圖像特征嗎?借鑒我們對單調(diào)性的研究經(jīng)驗,如何說明上述結(jié)論具有一般性?
問題4:對于一般的函數(shù)f(x),我們?nèi)绾谓⑴己瘮?shù)的概念呢?
問題5:你能舉出幾個偶函數(shù)的例子嗎?為什么說它們是偶函數(shù)呢?
設(shè)計意圖:先數(shù)形結(jié)合,從圖像上整體感知偶函數(shù)的幾何特征,再通過運算來發(fā)現(xiàn)規(guī)律,從而印證圖像表征,通過問題引導,喚起研究經(jīng)驗,為用符號語言精確描述“函數(shù)圖像關(guān)于y軸對稱”這一特征進行鋪墊。至此,完成了“將從形上發(fā)現(xiàn)的規(guī)律,反映到數(shù)量關(guān)系上尋找規(guī)律,最后用抽象的數(shù)學符號刻畫這樣的變化規(guī)律”的探究過程。
補充:新教材給出的定義與舊教材不同,強調(diào)了“定義域關(guān)于原點對稱”,將舊教材定義中的一個隱性條件顯性化了。本設(shè)計的處理先不給出這個被顯性化的條件,前期集中精力把奇偶性概念的框架搭建起來,有利于學生清晰地把握概念的核心,后期集中進行概念深化,使學生對概念有更為全面、深刻的認識。建立偶函數(shù)概念后,教師以舉例子方式使學生回歸概念、抓住本質(zhì)。借助信息技術(shù)工具創(chuàng)設(shè)教學情境、直觀演示,幫助學生自主探究和解決問題。
探究二:奇函數(shù)
問題6:觀察函數(shù)f(x)=x和g(x)=1/x的圖像,從對稱性角度看有什么共同特征?你能用符號語言精確地描述這一特征嗎?請學生類比偶函數(shù),進行自主探究。
設(shè)計意圖:教師放手讓學生展開自主探究活動,鼓勵學生觀察圖像,動手計算,仿照偶函數(shù)概念的建立過程,經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)、猜想與證明的全過程,建立奇函數(shù)的概念。
探究三:概念深化
問題7:奇偶性定義與單調(diào)性定義中“任意”的指向范圍有何區(qū)別?
問題8:既然奇偶性是函數(shù)的整體性質(zhì),奇偶函數(shù)的定義域有什么特征?
問題9:將奇函數(shù)、偶函數(shù)的定義進行比較,總結(jié)一下它們的共同點和不同點。
設(shè)計意圖:把相關(guān)概念放在一起,進一步認識,為用定義解決問題夯實基礎(chǔ)。
整體設(shè)計單元教學內(nèi)容,需要教師對相關(guān)內(nèi)容進行深度加工,讓碎片化的知識在“大概念”的統(tǒng)領(lǐng)下成為一個整體。教師在大概念視域下開展單元整體教學,有利于發(fā)展學生的思維品質(zhì)。
(本文系2023年度河南省教育科學規(guī)劃課題“基于人教A版高中數(shù)學新舊教材的比較與教學實踐研究”的研究成果,課題編號:2023YB0764)
(責 編 黎 潔)