数学认知融合教学法
数学认知融合教学法是一种将学生的直觉认知与形式化数学知识系统整合的教学方法。该方法强调通过有意识的教学设计,帮助学生将非正式的数学直觉、生活经验与严谨的数学概念、符号和原理进行有效连接,从而构建连贯且深刻的理解。
第一步:识别与激活学生的直觉认知
在教学开始时,教师的首要任务是识别并激活学生已有的、与即将学习的数学主题相关的直觉认知。这些直觉可能来源于日常生活经验、游戏活动或先前学习中的非正式理解。例如,在学习“比例”概念前,学生可能已有“混合物颜色深浅”、“配方加倍”等生活直觉。教师可以通过提问(如“怎样让柠檬水变得更甜?”)、展示图片或进行简短活动,引导学生表达出这些非正式的思路和想法。这一步的目标是使内隐的、模糊的直觉显性化,为后续的整合奠定基础。
第二步:呈现形式化数学知识
在学生的直觉被激活后,教师需要清晰、准确地引入对应的形式化数学知识,包括标准术语、定义、符号和原理。例如,正式介绍“比例”的定义、表示方法(如 a:b 或 a/b)以及其基本性质。此时的讲解应简洁明了,避免过度复杂化,重点在于呈现知识的规范形态。教师可以使用教科书、板书或多媒体资源来展示这些内容,确保信息的准确性。
第三步:引导认知对比与桥接
这是认知融合的核心环节。教师需要设计特定的教学活动,引导学生有意识地将第一步中激活的直觉认知与第二步中呈现的形式化知识进行对比和分析。例如,引导学生讨论:他们的“柠檬水变甜”的直觉方法,如何用“糖和水的比例”这一数学概念来精确描述?直觉中的“相等”或“一样”在数学上对应怎样的比例关系?通过提问、小组讨论或对比案例(如直观判断比例相等与数学计算证明比例相等的案例),帮助学生发现直觉与形式化知识之间的相似点、差异点以及联系。教师在此过程中提供“认知桥接”语言,例如,“你刚才说的‘味道一样’,在数学上就是指这两个比值相等”。
第四步:促进整合与结构化
在对比桥接的基础上,教师需引导学生将直觉认知整合到形式化的数学知识结构中。这意味着学生不仅要理解形式化知识本身,还要理解其背后的直观意义和来源。例如,通过练习,让学生不仅会计算比例,还能用比例概念解释生活中的现象,并理解比例模型如何从具体情境中抽象出来。可以运用图示(如比例模型图)、实物操作或数学写作等方式,帮助学生构建一个既有直观支撑又有逻辑结构的完整知识图式。教师应鼓励学生反思整合过程,例如,“现在你如何用数学语言来解释你最初的猜想?”
第五步:应用与迁移中的巩固
最后,教师设计不同情境的应用任务,让学生运用已经整合了直觉与形式化知识的新认知结构去解决问题。这些任务应包括贴近直觉的简单情境和需要形式化推理的复杂情境。通过应用,学生能体会到融合后的认知在解决问题时的力量——既不失直观的洞察力,又具备数学的严谨性。教师提供反馈,重点关注学生是否能在推理中自如地调用直觉理解与形式化工具,并引导他们进行迁移,思考所学知识还能应用于哪些新领域。
通过以上五个步骤的循序渐进,数学认知融合教学法旨在减少直觉与形式化知识之间的割裂感,促进学生形成更牢固、更灵活、更具迁移性的数学理解。