数学概念具身化-符号化-形式化三阶螺旋递进教学法
字数 1855 2025-12-22 01:02:25
数学概念具身化-符号化-形式化三阶螺旋递进教学法
好的,这是一个全新的词条。我将为您循序渐进地解释这种教学法的核心思想、具体实施步骤和理论基础,确保您能清晰理解。
第一步:理解每个阶段的核心内涵
这种方法将复杂数学概念的学习过程,精细地划分为三个相互关联、循环上升的阶段:
- 具身化阶段:这是学习的起点。目标是通过学生的身体动作、感官体验、实物操作或生活情境,让抽象概念“具身”于具体的、可感知的经验中。例如,学习“体积”概念时,让学生用杯子装水比较不同容器的大小;学习“函数”概念时,让学生模拟“自动售货机”的“投币(输入)-出货(输出)”过程。其哲学基础是具身认知理论,强调认知植根于身体与环境的互动。
- 符号化阶段:这是从具体到抽象的桥梁。目标是将具身经验转化为数学特有的表征系统,如数字、字母、图形、图表、公式等。例如,将比较容器大小的活动,转化为用立方厘米、立方分米等单位进行测量和计算;将自动售货机的模拟,抽象为用
f(x)=y或箭头图来表示输入输出关系。这一阶段关注多元表征的建立和转换。 - 形式化阶段:这是抽象的最高层次。目标是脱离具体情境和特定符号的束缚,理解概念的内在逻辑、一般性定义、公理体系及其在更广泛数学结构中的位置。例如,理解体积作为“三维空间度量”的公理化定义;理解函数作为“两个集合间一种特殊对应关系”的集合论定义,并探讨其单调性、奇偶性等一般性质。
第二步:掌握“螺旋递进”的动态机制
这三个阶段并非线性一次完成,而是以“螺旋式”循环推进:
- 小螺旋(微观循环):在教授一个具体知识点时(如“一次函数”),可能先通过生活实例(具身),再画出图象、写出表达式(符号化),然后讨论它的定义域、斜率等一般性质(形式化)。这是一个完整的微循环。
- 大螺旋(宏观循环):当学生进入更高阶的学习时(如从“函数”到“导数”),会再次启动这个循环。学习“导数”时,可能会从瞬时速度、切线斜率等直观背景(新的具身化)开始,然后引入
f'(x)符号和极限表达式(新的符号化),最后上升到微分形式的严格定义和微分学理论体系(新的形式化)。每一次循环都不是简单重复,而是在更高认知水平上,对概念进行更深入、更一般的重建。
第三步:构建具体的教学实施框架
教师可以按照以下流程设计和实施教学:
- 诊断与锚定:首先评估学生已有的认知基础和经验(前概念),选择一个能引发共鸣的真实或模拟情境作为学习起点(锚)。
- 启动具身体验:设计操作活动、实验、情景剧或利用物理教具,引导学生通过“做”来感知概念的关键特征。教师通过提问引导学生观察和描述体验。
- 引导符号转化:
- 鼓励学生用自己的语言或图画记录、描述具身体验。
- 教师逐步引入规范的数学符号、术语和初步的数学模型(如图表、表达式),帮助学生将个人经验“翻译”成数学语言。
- 组织讨论,比较不同符号表征的异同,建立它们与具身经验的联系。
- 推动形式抽象:
- 在符号表征的基础上,提出更一般性的问题:“这总是成立吗?”“如果条件变化会怎样?”
- 引导学生归纳、概括,提炼出概念的定义、规则或性质。
- 将新概念与已学的其他概念建立逻辑联系,置于更广阔的知识网络中。
- 创设螺旋上升点:
- 在形式化阶段后期,设计更具挑战性或更一般化的问题情境,作为进入下一个学习循环的“跳板”。
- 当学生学习新知识遇到障碍时,主动“回退”到符号化甚至具身化阶段,提供更基础的支撑,帮助学生巩固后再次上升。
第四步:洞悉其背后的教育原理与优势
这种教学法融合了多种学习理论:
- 符合认知发展规律:从皮亚杰的“具体运算”到“形式运算”,从布鲁纳的“动作性-映像性-符号性”表征系统,都支持这种循序渐进的过程。
- 促进深度理解:通过多重经验的链接(身体经验、符号、形式逻辑),概念在学生头脑中建立了丰富而稳固的“概念意象”,而非孤立僵化的“概念定义”,有效避免机械记忆。
- 培养数学素养:学生不仅学会了知识,更经历了“数学化”(从现实到数学)和“形式化”(从特殊到一般)的完整过程,体验了数学是如何被创造和应用,从而发展出真正的数学思维。
- 增强学习动机与可及性:具身化阶段降低了入门门槛,让数学变得可触摸、可理解,激发了学生的兴趣和信心。
总而言之,数学概念具身化-符号化-形式化三阶螺旋递进教学法是一种系统性地引导学生从身体经验出发,历经符号中介,最终抵达抽象形式理解的结构化路径。它强调学习过程的层次性、循环性和建构性,旨在培养学生既扎实又灵活的数学概念体系与思维能力。