数学课程设计中的数学概括能力培养
数学概括能力是数学思维的核心成分之一,它指从一组具体事例中抽象出共同特征、规律或模式,并将其推广到更一般情形的能力。培养这种能力是数学课程设计的重要目标。
第一步:理解数学概括的本质与价值
首先,需要明确数学概括不仅仅是“总结”。它是一个从特殊到一般的思维飞跃过程,包括识别模式、提出猜想、验证并表达一般性结论。其价值在于,它能帮助学生超越对孤立事实的记忆,构建有组织的知识网络,从而更深刻地理解数学的本质,并提升解决新问题的迁移能力。
第二步:创设利于概括发生的学习情境
课程设计应提供精心选择的、具有共同数学结构的一组具体实例。这些实例应包含变化的因素(非本质属性)和不变的因素(本质属性)。例如,在学习“平行四边形面积”时,提供不同形状、大小、倾斜角度的平行四边形实例,让学生计算面积,引导他们发现“底×高”是恒定不变的计算模式,而非邻边长度或倾斜角度。
第三步:引导观察、比较与分类
在学生接触具体实例后,设计引导性问题或活动,促使他们进行系统的观察和比较。例如:“这些图形有什么相同点?有什么不同点?”“这些计算过程或结果中,哪些部分总是相同的?”通过比较异同,学生开始对信息进行初步加工和分类,为抽象出共同特征做准备。
第四步:促进从具体到抽象的过渡
这是概括的关键环节。课程应设计活动,鼓励学生用语言、符号或图表表达他们发现的共同特征或规律。例如,从具体数字运算(如3+5=8, 5+3=8)中,引导学生用字母表示为 a+b=b+a,从而概括出加法交换律。教师需提供“脚手架”,如提示性语言或半结构化的表达模板,帮助学生完成从具体到形式化的跨越。
第五步:鼓励表达与验证概括结论
学生提出初步的概括性结论后,课程应设计环节让他们清晰地表达出来(口头或书面),并进一步引导他们去验证这个结论是否在更广的范围内成立。这可以通过举更多例子、进行逻辑推理或尝试反例来实现。这个过程能加深对结论适用条件的理解,使概括更精确。
第六步:设计变式练习促进概括的迁移
学生形成初步概括后,需要应用该结论解决新问题来巩固和深化理解。课程应设计循序渐进的变式练习:从直接应用(模仿性练习)到情境变化的近迁移,再到需要灵活调整概括结论的远迁移问题。这能帮助学生明确概括的边界和灵活性,防止思维定势。
第七步:将概括能力培养贯穿课程始终
数学概括能力的培养不应是孤立的单元,而应作为一条暗线贯穿于整个数学课程设计中。从数的认识、运算律,到函数、几何性质,每一个数学概念的建立和定理的发现,都是进行概括能力训练的契机。课程设计者需有意识地在不同学段、不同内容领域,系统性地安排概括活动,实现能力的螺旋式上升。