数学课程设计中的数学化抽象过程显性化教学
字数 1789 2025-12-11 03:48:10

数学课程设计中的数学化抽象过程显性化教学

接下来,我将为你循序渐进地讲解这个词条,确保每一步都细致准确。

第一步:理解核心概念——“数学化抽象过程”
“数学化抽象过程”是指学习者从具体的现实世界情境或数学对象中,剥离非本质属性,抽取出共同的、本质的数学结构、关系或模式,并用数学语言(符号、公式、图表)加以表达和形式化的思维历程。它不仅是数学思想产生的源泉,也是解决数学问题的关键环节。这个过程通常从“具象”开始,经过“半抽象”的表征,最终达到“形式化”的抽象。

第二步:认识为何需要“显性化教学”
这个抽象过程通常是内隐的、高度个人化的思维活动。如果教学中不加以显性化(即让思维过程可见、可讨论),学生往往只能模仿教师呈现的抽象结果(如定义、定理、公式),而无法理解和掌握其背后的思维路径,导致“只知其然,不知其所以然”。显性化教学的目的,就是将这个内隐的思维过程外显为可观察、可分析、可模仿、可练习的步骤和策略。

第三步:设计显性化教学的层次性阶段
在课程设计中,可以按照以下递进阶段来组织教学:

  1. 展示与感知阶段:教师作为“思考示范者”,在解决具体问题时,通过“出声思维”的方式,清晰、完整地口述自己进行数学化抽象的思考过程。例如,面对一个现实问题(如优化包装盒设计),教师会说出:“我注意到这个问题关心的是在材料一定时体积最大,所以我需要找出变量——长、宽、高,以及它们之间的约束关系……这让我联想到可以用函数来表示体积,从而转化为求函数极值的问题。”
  2. 引导与共构阶段:教师创设问题情境,通过精心设计的问题链或任务序列,引导学生共同经历抽象过程。教师会使用提示性问题,如:“在这些不同的具体例子中,你发现了什么共同点?”“我们可以用什么数学符号来代表这个变化的数量?”“如何将这句话里的关系,用一个等式或不等式表达出来?”在这个过程中,师生共同将思维步骤明确下来。
  3. 提炼与建模阶段:将前两个阶段中反复出现的抽象思维步骤进行总结和命名,形成明确的思维策略或“思维工具包”。例如,可以提炼出“数学化抽象四步法”:①识别情境中的数量与关系;②筛选并定义关键变量与参数;③建立变量间的数学模型(方程、函数、图形等);④检验模型的合理性并解释其数学意义。
  4. 应用与反思阶段:学生在新情境中独立或合作应用已显性化的抽象策略解决问题。之后,必须进行“元认知反思”,不仅反思答案对错,更要反思:“我运用了哪几个抽象步骤?”“在哪个步骤上遇到了困难?”“我的抽象过程和范例或同伴的有何异同?”通过反思,将外显的策略内化为自身的思维习惯。

第四步:融入具体的课程内容与活动设计
将上述阶段融入具体教学单元。例如,在初中“函数概念”引入时:

  • 感知:展示水库水位变化、气温变化、汽车行程等多个动态变化实例。
  • 引导共构:提问:“每个例子中,有哪些量在变化?它们的变化有关联吗?一个量确定时,另一个量是否唯一确定?”引导学生用表格、图形、语言描述关联。
  • 提炼建模:从这些具体关联中,共同抽象出“两个变量间的单值对应关系”这一本质特征,并提炼出定义函数的三个关键视角(变量说、对应说、关系说),最后形式化为符号“y=f(x)”。
  • 应用反思:让学生自己举出函数和非函数的例子,并用抽象出的步骤和定义进行解释和判断。

第五步:提供支持显性化的教学工具与语言

  1. 思维可视化工具:使用概念图、思维导图、流程图来绘制从具体情境到抽象模型的思维路径。
  2. 结构化语言支架:提供句式模板,如“从……情境中,我抽象出的数学问题是……”、“我用……代表……,因为……”、“这两个量之间的关系可以模型化为……”。
  3. 对比案例分析:展示成功与不完整的抽象过程案例,让学生比较、分析,深化对关键步骤的理解。
  4. 工作单设计:设计包含“我观察到的……”、“我假设的数学关系是……”、“我建立的模型是……”、“我的模型需要调整,因为……”等栏目的学习工作单,结构化地引导思维外显。

总结数学课程设计中的数学化抽象过程显性化教学,其核心是将数学中最核心、也最隐性的思维过程——从具体到抽象的飞跃——转化为一个可见、可学、可练的清晰路径。它通过教师示范、师生共构、策略提炼、反思应用等层层递进的设计,帮助学生不仅获得抽象的数学知识,更掌握如何生成这些知识的思维方法,从而真正提升数学抽象能力与学科核心素养。

数学课程设计中的数学化抽象过程显性化教学 接下来,我将为你循序渐进地讲解这个词条,确保每一步都细致准确。 第一步:理解核心概念——“数学化抽象过程” “数学化抽象过程”是指学习者从具体的现实世界情境或数学对象中,剥离非本质属性,抽取出共同的、本质的数学结构、关系或模式,并用数学语言(符号、公式、图表)加以表达和形式化的思维历程。它不仅是数学思想产生的源泉,也是解决数学问题的关键环节。这个过程通常从“具象”开始,经过“半抽象”的表征,最终达到“形式化”的抽象。 第二步:认识为何需要“显性化教学” 这个抽象过程通常是内隐的、高度个人化的思维活动。如果教学中不加以显性化(即让思维过程可见、可讨论),学生往往只能模仿教师呈现的抽象结果(如定义、定理、公式),而无法理解和掌握其背后的思维路径,导致“只知其然,不知其所以然”。显性化教学的目的,就是将这个内隐的思维过程外显为可观察、可分析、可模仿、可练习的步骤和策略。 第三步:设计显性化教学的层次性阶段 在课程设计中,可以按照以下递进阶段来组织教学: 展示与感知阶段 :教师作为“思考示范者”,在解决具体问题时,通过“出声思维”的方式,清晰、完整地口述自己进行数学化抽象的思考过程。例如,面对一个现实问题(如优化包装盒设计),教师会说出:“我注意到这个问题关心的是在材料一定时体积最大,所以我需要找出变量——长、宽、高,以及它们之间的约束关系……这让我联想到可以用函数来表示体积,从而转化为求函数极值的问题。” 引导与共构阶段 :教师创设问题情境,通过精心设计的问题链或任务序列,引导学生共同经历抽象过程。教师会使用提示性问题,如:“在这些不同的具体例子中,你发现了什么共同点?”“我们可以用什么数学符号来代表这个变化的数量?”“如何将这句话里的关系,用一个等式或不等式表达出来?”在这个过程中,师生共同将思维步骤明确下来。 提炼与建模阶段 :将前两个阶段中反复出现的抽象思维步骤进行总结和命名,形成明确的思维策略或“思维工具包”。例如,可以提炼出“数学化抽象四步法”:①识别情境中的数量与关系;②筛选并定义关键变量与参数;③建立变量间的数学模型(方程、函数、图形等);④检验模型的合理性并解释其数学意义。 应用与反思阶段 :学生在新情境中独立或合作应用已显性化的抽象策略解决问题。之后,必须进行“元认知反思”,不仅反思答案对错,更要反思:“我运用了哪几个抽象步骤?”“在哪个步骤上遇到了困难?”“我的抽象过程和范例或同伴的有何异同?”通过反思,将外显的策略内化为自身的思维习惯。 第四步:融入具体的课程内容与活动设计 将上述阶段融入具体教学单元。例如,在初中“函数概念”引入时: 感知 :展示水库水位变化、气温变化、汽车行程等多个动态变化实例。 引导共构 :提问:“每个例子中,有哪些量在变化?它们的变化有关联吗?一个量确定时,另一个量是否唯一确定?”引导学生用表格、图形、语言描述关联。 提炼建模 :从这些具体关联中,共同抽象出“两个变量间的单值对应关系”这一本质特征,并提炼出定义函数的三个关键视角(变量说、对应说、关系说),最后形式化为符号“y=f(x)”。 应用反思 :让学生自己举出函数和非函数的例子,并用抽象出的步骤和定义进行解释和判断。 第五步:提供支持显性化的教学工具与语言 思维可视化工具 :使用概念图、思维导图、流程图来绘制从具体情境到抽象模型的思维路径。 结构化语言支架 :提供句式模板,如“从……情境中,我抽象出的数学问题是……”、“我用……代表……,因为……”、“这两个量之间的关系可以模型化为……”。 对比案例分析 :展示成功与不完整的抽象过程案例,让学生比较、分析,深化对关键步骤的理解。 工作单设计 :设计包含“我观察到的……”、“我假设的数学关系是……”、“我建立的模型是……”、“我的模型需要调整,因为……”等栏目的学习工作单,结构化地引导思维外显。 总结 : 数学课程设计中的数学化抽象过程显性化教学 ,其核心是将数学中最核心、也最隐性的思维过程——从具体到抽象的飞跃——转化为一个可见、可学、可练的清晰路径。它通过教师示范、师生共构、策略提炼、反思应用等层层递进的设计,帮助学生不仅获得抽象的数学知识,更掌握如何生成这些知识的思维方法,从而真正提升数学抽象能力与学科核心素养。