数学课程设计中的数学过程性理解深化
字数 2514 2025-12-15 05:26:33
好的,根据你的要求,我将为你讲解一个在数学课程设计中非常重要,且尚未出现在列表中的词条。
数学课程设计中的数学过程性理解深化
这个概念强调,数学课程的设计不仅要让学生知道某个数学结论或掌握计算技能(即程序性理解),更要引导学生理解这些结论是如何产生的、为什么是正确的、以及在不同情境中如何被灵活运用和联系的。这是一个致力于促进学生数学思维深度发展的教学导向。
为了让你能清晰地理解这个概念,我将按照以下循序渐进的步骤进行讲解。
第一步:区分两种理解——程序性理解与过程性理解
这是理解该词条的基础。
- 程序性理解:指的是知道“怎么做”。学生能够按照既定步骤、规则或算法(比如公式、定理)执行操作并得出正确答案。例如,学生知道求解一元二次方程的求根公式,并能正确代入数值进行计算。这种理解是必要的,但停留在“知其然”的层面。
- 过程性理解:指的是知道“为什么这么做”以及“这个知识从何而来”。它关注数学对象的意义、概念的形成过程、原理的推理和证明逻辑、以及不同知识之间的联系。例如,在学习求根公式时,过程性理解要求能理解公式是如何通过配方法从标准形式的方程推导出来的,并能解释判别式的几何或代数意义。
课程设计不能止步于程序性理解,必须设计路径引导学生走向过程性理解。
第二步:过程性理解的三大核心维度
在课程设计中,深化过程性理解通常围绕以下三个维度展开:
- 概念的形成与演进过程:数学概念并非凭空而来。课程设计应揭示概念产生的必要性、历史背景和逐步抽象化的历程。例如,在学习“负数”时,不应直接定义,而是通过设计“收入与支出”、“海拔高度”、“温度零上零下”等现实情境,让学生体验相反意义的量的表示需求,从而理解负数引入的必然性。
- 原理的推导与证明过程:数学定理、公式、法则的教学,重点应是其推导逻辑,而非仅仅记忆结论。例如,在教授“三角形内角和为180°”时,可以通过剪纸、拼接等探索活动让学生发现规律,再引导他们进行严谨的几何证明(如作平行线),理解其背后的公理和定理基础。
- 知识网络的构建与联结过程:过程性理解强调将新知识与旧知识、不同领域知识主动联系起来。例如,学习“勾股定理”时,不仅要会计算,还要理解它与直角三角形三边关系的本质,并将其与坐标系中两点间距离公式、三角函数中的恒等式(sin²θ+cos²θ=1)建立联系,形成一个相互支撑的知识网络。
第三步:在课程设计中实现过程性理解深化的具体策略
知道了是什么之后,我们来看在具体的课堂教学环节设计中如何落实。
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情境创设与问题驱动:
- 设计:避免直接呈现“干净”的数学定义或公式。而是设计一个蕴含数学问题的、开放的、真实或拟真的情境。
- 例子:学习“一次函数”时,不是先给出定义。可以设计一个“手机套餐选择”问题:A套餐月租30元,通话每分钟0.1元;B套餐无月租,通话每分钟0.2元。请分析如何根据通话时长选择更省钱的套餐。学生在列表、计算、画图比较的过程中,自然接触到了变量、关系式,并直观感受到一次函数(直线)的斜率和截距的实际意义。
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探究式活动设计:
- 设计:提供关键的材料(实物、图形、数据等)和引导性问题,让学生通过动手操作、观察、归纳、猜想等“准数学家”的活动,亲自经历知识的“再创造”过程。
- 例子:探索“多边形的外角和”。给学生不同形状的三角形、四边形、五边形,让他们用量角器依次量出每一个外角并求和。重复几次后,学生会惊奇地发现结果总是接近360°。此时再引导他们思考为什么:可以将这些外角通过平移拼接成一个圆周角。这个过程让学生深刻理解了“外角和恒为360°”这个结论的直观和逻辑来源,而非死记硬背。
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表征转换与多元联系:
- 设计:鼓励学生用多种方式(语言叙述、符号表达、图形图表、实物模型)表示同一个数学概念或关系,并指导他们进行不同表征间的转换。
- 例子:对于二次函数
y = x² - 4x + 3。- 符号表征:写出函数表达式。
- 图像表征:画出抛物线,标出顶点、对称轴、与坐标轴的交点。
- 数值表征:列出x和y的对应值表。
- 语言/情境表征:描述它可能代表一个抛物线形拱桥的截面。
课程设计时应安排任务,让学生从一种表征出发去推导或解释另一种表征。例如,“根据函数表达式,你能预测它的图像大致形状和关键点吗?”或者“观察图像,你能说出函数在哪些区间递增、递减吗?”这种转换过程极大地促进了学生对函数本质的理解。
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反思性讨论与表达:
- 设计:在探究或解决问题后,专门设计环节让学生“说出来”或“写下来”:他们是怎么想的、遇到了什么困难、如何调整策略、得到的结论和已有的什么知识相关。
- 例子:在解决一个几何证明题后,让学生撰写“解题反思”,不仅要写出步骤,还要写出“第一步我想到连接这条辅助线,是因为观察到……”、“这个定理在这里使用,关键是因为条件中出现了……”。这种元认知活动将内隐的思维过程外化,是深化过程性理解的关键一环。
第四步:教学评估如何体现过程性理解
课程设计的评估环节也必须与之匹配。
- 避免仅限:单一的标准化选择题或直接套用公式的计算题。
- 积极采用:
- 开放性问题:如“请用两种不同的方法证明……”
- 解释性题目:如“小明认为这个公式在……情况下也成立,你认为对吗?请阐述理由。”
- 建模小项目:让学生用所学的函数、统计等知识分析一个实际小问题,并撰写报告。
- 概念图绘制:要求学生绘制某一单元(如“四边形”)相关概念、性质、判定之间的关系图。
这些评估方式更能考察学生是否真正经历了思考过程,是否理解了知识的内在逻辑和联系。
总结
数学课程设计中的数学过程性理解深化,其核心目标是将数学教学从“知识传递”转变为“思维发展”。它要求课程设计者像一个导游,不是直接把学生送到山顶(结论),而是规划一条能领略沿途地质地貌、植被变化、历史遗迹(概念形成、原理推导、知识联系)的登山路径。通过精心设计的情境、探究活动、表征转换和反思环节,引导学生亲历数学知识的生长过程,最终构建起深刻、稳固、可迁移的数学理解。这是培养学生数学核心素养,特别是逻辑推理、数学抽象和数学建模能力的必由之路。