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高中数学新教材教学中开展研究性学习的思考


高中数学新教材教学中开展研究性学习的思考

内容摘要:“研究性学习” 课程已作为必修课正式开始实施了,同 时要求各门学科都要渗透研究性学习的思想, 旨在让学生以研究者的 身份在研究中学习,增强学生的主体意识,促进学生学会学习。本文 是在对高中阶段开展研究性学生的理论进行比较系统学习的基础上, 结合高中数学新教材教学中开展研究性学习的实践, 就研究性学习的 概念、特点、目标,高中数学研究性学习的含义、数学研究性学习课 题的选择、数学开放题与研究性学习、数学研究性学习中开放题的编 制方法等方面谈点肤浅的理性认识。

关 键 词:高中数学 研究性学习 思考

“研究性学习”课程已作为必修课正式开始实施了, 同时要求各门学科 都要渗透研究性学习的思想, 研究性学习就是要让学生主动地参与研 究过程,获得亲身体验,培养其良好的科学态度和学会进行科学研究 的方法,并不在乎能不能取得什么成果或发现。美国在小学阶段就开 展研究性学习了。研究性学习的素材可以是有定论的东西(如定理、 公式) 也可以是未知领域, 答案不确定、 不唯一、 丰富多彩都有可能, 但提出的课题对学生必须有价值、有意义,符合学生实际。笔者曾对 高中阶段开展研究性学生的理论进行比较系统的学习, 在此结合高中 数学新教材教学中开展研究性学习的实践谈点己见,以供同行商榷。

一. 关于研究性学习

(一)研究性学习

研究性学习是学生在老师指导下,在学科领域或现实生活情境中,通 过学生自主探究式的学习研究活动,在摄取已有知识或经验的基础 上,经过同化、组合和探究,获得新的知识、能力和态度,发展创新 素质的一种学习方式。研究性学习与社会实践、社区服务、劳动技术 教育共同构成“综合实践活动”,作为必修课程列入《全日制普通高级 中学课程计划。

实施以培养创新精神和实践能力为重点的素质教育, 关键是改变教师 的教学方式和学生的学习方式。 设置研究性学习的目的在于改变学生 以单纯地接受教师传授知识为主的学习方式, 为学生构建开放的学习 环境,提供多渠道获取知识、并将学到的知识加以综合应用于实践的 机会, 培养创新精神和实践能力。 当前, 受传统学科教学目标、 内容、 时间和教学方式的局限, 在学科教学中普遍地实施研究性学习尚有一 定的困难。因此,将研究性学习作为一项特别设立的教学活动作为必 修课纳入《全日制普通高级中学课程计划(试验修订稿)》,这将会逐 步推进研究性学习的开展,并从制度上保障这一活动的深化,满足学 生在开放性的现实情境中主动探索研究、获得亲身体验、培养解决实 际问题能力的需要。

(二)研究性学习的特点

研究性学习具有开放性、探究性和实践性的特点,是师生共同探索新 知的学习过程,是师生围绕着解决问题共同完成研究内容的确定、方 法的选择以及为解决问题相互合作和交流的过程。

1.开放性

研究性学习的内容不是特定的知识体系, 而是来源于学生的学习生活 和社会生活, 立足于研究、 解决学生关注的一些社会问题或其他问题, 涉及的范围很广泛。它可能是某学科的,也可能是多学科综合、交叉 的;可能偏重于实践方法,也可能偏重于理论研究方面。

在同一主题下,由于个人兴趣、经验和研究活动的需要不同,研究视 角的确定、研究目标的定位、切人口的选择、研究过程的设计、研究 方法、手段的运用以及结果的表达等可以各不相同,具有很大的灵活 性,为学习者、指导者发挥个性特长和才能提供了广阔的空间,从而 形成一个开放的学习过程。

研究性学习, 要求学生在确定课题后, 通过媒体、 网络、 书刊等渠道, 收集信息,加以筛选,开展社会调研,选用合理的研究方法,得出自 己的结论,从而培养了学生的创新 意识、科学精神和实践能力,它 的最大特点是教学的开放性。

(1)教学内容是开放的。天文地理、古今中外,只要是学生感兴趣 的题目,并有一定的可行性,都可作为研究课题。

(2)教学空间是开放的。强调理论联系实际,强调活动、体验的作 用。学习地点不再限于教室、实验室和图书馆,要走出校门进行社会 实践;实地勘察取证、走访专家、收集信息等等。

(3)学习方法、思维方式是开放的。针对不同目标,选择与之适应 的学习形式,如问题探讨、课题设计、实验操作、社会调查等。要综 合运用多门学科知识,分析问题、解决问题的能力 增强了,思维方 式从平面到立体,从单一到多元,从静态发展到动态,从被动发展到 主动,从封闭到开放。

(4)收集信息的渠道是开放的。不是单纯从课本和参考书获取信息, 而是从讲座、因特网、媒体、人际交流等各种渠道收集信息。

(5)师生关系是开放的。学生在研究中始终处于主动的地位,教师 扮演着知道者、合作者、服务者的角色。提倡师生的辩论,鼓励学生 敢于否定。

2.探究性

在研究性学习过程中,学习的内容是在教师的指导下,学生自主确定 的研究课题:学习的方式不是被动地记忆、理解教师传授的知识,而 是敏锐地发现问题,主动地提出问题,积极地寻求解决问题的方法, 探求结论的自主学习的过程。因此,研究性学习的课题,不宜由教师 指定某个材料让学生理解、记忆,而应引导、归纳、呈现一些需要学 习、探究的问题。这个问题可以由展示一个案例、介绍某些背景或创

设一种情景引出,也可以直接提出。可以自教师提出,也可以引导学 生自己发现和提出。 要鼓励学生自主探究解决问题的方法并自己得出 结论。

3.实践性

研究性学习强调理论与社会、科学和生活实际的联系,特别关注环境 问题、现代科技对当代生活的影响以及社会发展密切相关的重大问 题。要引导学生关注现实生活,亲身参与社会实践性活动。同时研究 性学习的设计与实施应为学生参与社会实践活动提供条件和可能。

(三)研究性学习的目标

研究性学习强调对所学知识、技能的实际运用,注重学习的过程和学 生的实践与体验。需要注重以下几项具体目标: 1.获取亲身参与研究探索的体验

研究性学习强调学生通过自主参与类似于科学研究的学习活动, 获得 亲身体验,逐步形成善于质疑、乐于探究、勤于动手、努力求知的积 极态度,产生积极情感,激发他们探索、创新的欲望。

2.培养发现问题和解决问题的能力

研究位学习通常围绕一个需要解决的实际问题展开。在学习的过程 中,通过引导和鼓励学生自主地发现和提出问题,设计解决问题的方

案,收集和分析资料,调查研究,得出结论并进行成果交流活动,引 导学生应用已有的知识与经验,学习和掌握一些科学的研究方法,培 养发现问题和解决问题的能力。

3.培养收集、分析和利用信息的能力

研究性学习是一个开放的学习过程。在学习中,培养学生围绕研究主 题主动收集、加工处理和利用信息的能力是非常重要的。通过研究性 学习,要帮助学生学会利用多种有效手段、通过多种途径获取信息, 学会整理与归纳信息,学会判断和识别信息的价值,并恰当的利用信 息,以培养收集、分析和利用信息的能力。

4.学会分享与合作

合作的意识和能力,是现代人所应具备的基本素质。研究位学习的开 展将努力创设有利于人际沟通与合作的教育环境, 使学生学会交流和 分享研究的信息、创意及成果,发展乐于合作的团队精神。 5.培养科学态度和科学道德

在研究性学习的过程中,学生要认真、踏实的探究,实事求是地获得 结论,尊重他人想法和成果,养成严谨、求实的科学态度和不断追求 的进取精神,磨练不怕吃苦、勇于克服困难的意志品质。

6.培养对社会的责任心和使命感

在研究性学习的过程中,通过社会实践和调查研究,学生要深入了解 科学对于自然、社会与人类的意义与价值,学会关心国家和社会的进 步,学会关注人类与环境和谐发展,形成积极的人生态度

二、高中数学研究性学习

(一)数学研究性学习

数学研究性学习是学生数学学习的一个有机组成部分,是在基础性、 拓展性课程学习的基础上, 进一步鼓励学生运用所学知识解决数学的 和现实的问题的一种有意义的主动学习, 是以学生动手动脑主动探索 实践和相互交流为主要学习方式的学习研究活动。 它能营造一个使学 生勇于探索争论和相互学习鼓励的良好氛围,给学生提供自主探索、 合作学习、 独立获取知识的机会。 数学研究性学习更加关注学习过程。

用于数学研究性学习的材料应是建立在学生现有知识经验基础之上, 能够激起学生解决问题的欲望,体现数学研究的思想方法和应用价 值,有利于营造广阔的思维活动空间,使学生的思路越走越宽,思维 的空间越来越大的一种研究性材料。

数学研究性学习的材料不仅仅是教师自己提供的, 而且教师应鼓励学 生通过思考、调查、查阅资料等方式概括出问题,甚至可以通过日常 生活情景提出数学问题,进而提炼成研究性学习的材料。在研究性学 习的过程中, 学生是学习的主人, 是问题的研究者和解决者, 是主角, 而教师则在适当的时候对学生给予帮助,起着组织和引导的作用。

数学研究性学习的评价不仅仅关心学习的结果, 而且更重要的是关注 学生参与学习的程度、思维的深度与广度,学生获得了哪些发展,并 且特别注意学生有哪些创造性的见解, 同时对学生的情感变化也应予 以注意。为了使评价能够真实可靠,起到促进学生发展的目的,因此 要充分尊重学生自己对自己的评价以及学生之间的相互评价。 既要有 定量的评价也要有定性的评价。

(二)数学研究性学习课题的选择

数学研究性学习课题主要是指对某些数学问题的深入探讨, 或者从数 学角度对某些日常生活中和其他学科中出现的问题进行研究。 要充分 体现学生的自主活动和合作活动。 研究性学习课题应以所学的数学知 识为基础, 并且密切结合生活和生产实际。 新高中数学新教材将按 《新 大纲》的要求编入以下课题,供参考选用,当然教学时也可由师生自 拟课题。提倡教师和学生自己提出问题。

新高中数学新教材研究性学习参考课题有六个: 数列在分期付款中的 应用,向量在物理中的应用,线性规划的实际应用,多面体欧拉定理 的发现;杨辉三角,定积分在经济生活中的应用。 其教学目标是: (1) 学会提出问题和明确探究方向; (2) 体验数学活动的过程; (3) 培养创新精神和应用能力;(4)以研究报告或小论文等形式反映研 究成果,学会交流。

(三)数学开放题与研究性学习

研究性学习的开展需要有合适的载体, 即使是学生提出的问题也要加 以整理归类。 作为研究性学习的载体应有利于调动学生学习数学的积 极性,有利于学生创造潜能的发挥。实践证明,数学开放题用于研究 性学习是合适的。

自 70 年代日本、美国在中小学教学中较为普遍地使用数学开放题以 来, 数学开放题已逐渐被数学教育界认为是最富有教育价值的一种数 学问题,因为数学开放题能够激起学生的求知欲和学习兴趣,而强烈 的求知欲望浓厚的学习兴趣是创新能力发展的内在动力。80 年代介 绍到我国后, 在国内引起了广泛的关注, 各类刊物发表了大量的介绍、 探讨开放题的理论文章或进行教学实验方面的文章, 并形成了一个教 育界讨论研究的亮点。

高考命题专家也敏锐地觉察到开放题在考查学生创新能力方面的独 特作用, 近几年在全国和各地的高考试题中连续出现具有开放性的题 目。例如高考数学题中,1993 年的存在性问题,1994 年的信息迁移 题,1995 年的结论探索性问题,1996 的主观试题客观化,1997 年填 空题选择化,1998 的条件开放题,1999 年的结论和条件探索开放。

数学开放题的常见题型,按命题要素的发散倾向分为条件开放型、方 法开放型、结论开放型、综合开放型;按解题目标的操作摸式分为规 律探索型、量化设计型、分类讨论型、数学建模型、问题探求型、情 景研究型;按信息过程的训练价值分为信息迁移型、知识巩固型、知

识发散型;按问题答案的机构类型分为有限可列型、有限混沌型、无 限离散型、无限连续型。

数学开放题体现数学研究的思想方法,解答过程是探究的过程,数学 开放题体现数学问题的形成过程,体现解答对象的实际状态,数学开 放题有利于为学生个别探索和准确认识自己提供时空,便于因材施 教,可以用来培养学生思维的灵活性和发散性,使学生体会学习数学 的成功感,使学生体验到数学的美感。因此数学开放题用于学生研究 性学习应是十分有意义的。

(四)数学研究性学习中开放题的编制方法

无论是改造陈题,还是自创新题,编制数学开放题都要围绕使用开放 题的目的进行,开放题应当随着使用目的和对象的变化而改变,应作 为常规问题的补充, 在研究型课程中适合学生研究性学习的开放题应 具备起点低、入口宽、可拓展性强的特点。

用于研究性学习的开放题尽量能有利于解题者充分利用自己已有的 数学知识和能力解决问题。 编制的开放题应体现某一完整的数学思想 方法,具有鲜明的数学特色,帮助解题者理解什么是数学,为什么要 学习数学,以及怎样学习数学。开放题的编制不仅是教师的任务,它 的编制本身也可以成为学生研究性学习的一项内容。

数学开放题的编制方法:

1. 以一定的知识结构为依托,从知识网络的交汇点寻找编制问题的 切入点。能力是以知识为基础的,但掌握知识并不一定具备能力,以 一定的知识为背景,编制出开放题,面对实际问题情景,学生可以分 析问题情景,根据自己的理解构造具体的数学问题,然后尝试求解形 成的数学问题并完成解答.

2. 以某一数学定理或公设为依据,编制开放题。数学中的定理或公 设是数学学习的重要依据, 中学生的学习特别是研究性学习常常是已 有的定理并不需要学生掌握,或者是学生暂时还不知道,因此我们可 以设计适当的问题情景,让学生进行探究,通过自己的努力去发现一 般规律,体验研究的乐趣。 3. 从封闭题出发引申出开放题。我们平时所用习题多是具有完备的 条件和确定的答案,把它称之为封闭题,在原有封闭性问题基础上, 使学生的思维向纵深发展, 发散开去, 能够启发学生有独创性的理解, 就有可能形成开放题。在研究性学习中首先呈现给学生封闭题,解答 完之后,进一步引导学生进行探究,如探究更一般的结论,探究更多 的情形,或探究该结论成立的其它条件等。

4.为体现或重现某一数学研究方法编制开放题。数学家的研究方法 蕴涵深刻的数学思想, 在数学研究性学习中让学生亲身体验数学家的 某些研究,做小科学家,点燃埋藏在学生心灵深处的智慧火种。以此 为着眼点编制开放题,其教育价值是不言而喻的。

5.以实际问题为背景,体现数学的应用价值编制开放题。在实际问 题中,条件往往不能完全确定,即条件的不确定性是自然形成的或是 实际需要,其不确定性是合理的。如包装的外型,花圃的图案,工程 的图纸这些是需要设计的,而由于考虑的角度不同,设计者的知识背 景、价值判断不同,得出的方案也会不同。

以实际问题为背景,编制出设计类型的开放题,用于研究性学习,可 以培养学生创新精神和实践能力。第 19 届国际数学教育心理会议的 公开课问题:“在一块矩形地块上,欲辟出一部分作为花坛,要使花坛 的面积为矩形面积的一半,请给出你的设计。”是一道公认的开放题, 花圃的图案形状没有规定性的要求,解题者可以进行丰富的想象,充 分展示几何图形的应用, 这种以实际问题为背景编制的开放题往往有 趣而富有吸引力。

将数学开放题作为数学研究性学习的一种载体, 首先必须有适合的问 题,如何编制能够用于研究性学习的开放题,这是值得研究的。在研 究性学习的教学实践中,有充满活力和创造力的学生的参与,必将促 进对这一问题认识的深化和提高。

目前, “研究性学习”仍属于初创、 实验阶段, 还存在许多方面的问题, 同时也给我们广大教师提出了新的挑战,让我们共同走进“研究性学 习”吧!

参考文献:

1、 李建平、普通高中如何实施研究性学习、中国教育报,2001,5, 31 2、 李建平、研究,从这里起步、中国教育报,2001,3,23 3、 程太生、普通高中开设“研究性学习”的实践与思考 、教育理论 与实践,2001,5

4、 霍益萍,张人红,我们对“研究性学习”的理解、教育发展与研究, 2000,11 5、《普通高中研究性学习案例》,第一辑/张民生主编,上海科技教育 出版社,2001,4


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