教育技術(shù)手段培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)的核心素養(yǎng)
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［摘要］數(shù)學(xué)教學(xué)與現(xiàn)代教育技術(shù)手段的融合能夠全方位提高課堂教學(xué)效率，為落實(shí)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)提供技術(shù)支持。利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段與現(xiàn)實(shí)生活和生產(chǎn)實(shí)際相聯(lián)系創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，把抽象的數(shù)學(xué)問(wèn)題具體化，把空間圖形平面化，把統(tǒng)計(jì)問(wèn)題歸類分析，實(shí)際問(wèn)題數(shù)學(xué)建模等，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的教學(xué)目的。
［關(guān)鍵詞］數(shù)學(xué)教學(xué)；數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)；教育技術(shù)
隨著科技飛速發(fā)展，教育技術(shù)手段在教育教學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大的作用。教育部1999年6月13日了《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于深化教育改革全面推進(jìn)素質(zhì)教育的決定》中為教育信息化和教學(xué)手段現(xiàn)代化的發(fā)展提出了明確的任務(wù)：大力提高教育技術(shù)手段的現(xiàn)代化水平和教育信息化程度。陳至立部長(zhǎng)曾強(qiáng)調(diào)指出：“要深刻認(rèn)識(shí)現(xiàn)代教育技術(shù)在教育教學(xué)中的重要地位及其應(yīng)用的必要性和緊迫性；充分認(rèn)識(shí)應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展對(duì)教育的要求；是教育改革和發(fā)展的要求?！苯?jīng)過(guò)了十幾年的發(fā)展，多媒體技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用，對(duì)課程改革的推進(jìn)作用不可或缺。2014年4月，教育部印發(fā)《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見(jiàn)》，提出了培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力是教育的最終目的。數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)包括：數(shù)學(xué)抽象，邏輯推理，數(shù)學(xué)建模，直觀想象，數(shù)學(xué)運(yùn)算，數(shù)據(jù)分析。數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)學(xué)科，是以培養(yǎng)人思維能力為目的的學(xué)科，同時(shí)數(shù)學(xué)又是抽象的學(xué)科，數(shù)學(xué)教學(xué)如果借助現(xiàn)代教育技術(shù)手段進(jìn)行輔助教學(xué)，可以從多角度把抽象的數(shù)學(xué)問(wèn)題具體化，輔助學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)問(wèn)題的理解，給予教師多樣化教學(xué)手段技術(shù)支持，達(dá)到提高課堂教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力的教學(xué)目的。
一、利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段培養(yǎng)學(xué)生直觀想象的核心素養(yǎng)
蘇霍姆林斯基對(duì)直觀性的重要闡述：直觀性是年齡較小的學(xué)生的腦力勞動(dòng)一條普遍規(guī)則；直觀手段只是在促進(jìn)思維積極化的一定階段上才是需要的；應(yīng)當(dāng)逐步地由實(shí)物的直觀手段向繪畫的直觀手段過(guò)渡，然后再向提供事物和現(xiàn)象的符號(hào)描述的直觀手段過(guò)渡；要引導(dǎo)學(xué)生由繪畫的直觀性過(guò)渡到詞的形象的直觀性；直觀手段應(yīng)當(dāng)使學(xué)生把注意力放在最主要、最本質(zhì)的東西上去。1．創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生探究欲望，培養(yǎng)創(chuàng)新素養(yǎng)“情境”包括實(shí)際情境、科學(xué)情境、數(shù)學(xué)情境、歷史情境。教學(xué)中合理創(chuàng)設(shè)情境便于學(xué)生理解學(xué)習(xí)內(nèi)容和要完成的任務(wù)，能夠激發(fā)學(xué)生的興趣和熱情，也有利于提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力。數(shù)學(xué)教學(xué)中可以應(yīng)用多媒體技術(shù)把現(xiàn)實(shí)生活、生產(chǎn)實(shí)際、宇宙探索等等學(xué)生感興趣的例子用來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，圖文并茂，聲像并舉，調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣主動(dòng)參與教學(xué)，激發(fā)學(xué)生探求問(wèn)題的積極性。例如，在《橢圓及其標(biāo)準(zhǔn)方程》第一課時(shí)的教學(xué)中，這樣創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：通過(guò)多媒體觀看有關(guān)神舟十號(hào)發(fā)射視頻動(dòng)畫，學(xué)生產(chǎn)生了濃厚的興趣，對(duì)航天員有崇拜心理，教師借機(jī)提出問(wèn)題：同學(xué)們知道天體運(yùn)動(dòng)的軌跡是什么圖形？（學(xué)生激動(dòng)的回答：橢圓）這種曲線你在現(xiàn)實(shí)生活中見(jiàn)過(guò)哪些，能舉例說(shuō)明嗎？學(xué)生參與思考回答現(xiàn)實(shí)生活中見(jiàn)過(guò)的橢圓形，教師再用媒體展現(xiàn)生活中橢圓的實(shí)例圖片，學(xué)生探索橢圓的興趣被調(diào)動(dòng)起來(lái)，興致勃勃地研究教師提出的后續(xù)問(wèn)題。這樣創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，不僅培養(yǎng)了學(xué)生愛(ài)國(guó)主義情懷，而且感知了數(shù)學(xué)的巨大價(jià)值，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性。很多教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)都需要教師借助教育技術(shù)手段進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，提高數(shù)學(xué)課堂教學(xué)趣味性和科學(xué)性。2．利用技術(shù)手段，變空間想象為幾何直觀，培養(yǎng)直觀想象的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)在立體幾何的教學(xué)中，由于空間想象能力的局限，很多學(xué)生無(wú)法想象圖形的特點(diǎn)，從而對(duì)問(wèn)題望而卻步，借助多媒體，可以把空間圖形形象直觀地展示給學(xué)生，輔助學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解。例如，立體幾何中《幾何體的結(jié)構(gòu)特征》這節(jié)課，需要學(xué)生通過(guò)觀察歸類分析各類幾何體的結(jié)構(gòu)特征，培養(yǎng)學(xué)生歸類分析和直觀想象能力。通過(guò)多媒體給出一系列代表空間幾何圖形的實(shí)物圖，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)圖形特點(diǎn)觀察歸類，培養(yǎng)學(xué)生觀察歸納的能力。歸類后，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)每一類幾何體的結(jié)構(gòu)特征，再用規(guī)范的數(shù)學(xué)語(yǔ)言總結(jié)空間幾何體的結(jié)構(gòu)特征，培養(yǎng)學(xué)生直觀感知，從具體到一般的數(shù)學(xué)抽象能力。再比如，在平面截正方體所得截面問(wèn)題時(shí)，學(xué)生無(wú)法想象出具體情況，此時(shí)利用多媒體把各種情況截面情況直觀展示然后啟發(fā)學(xué)生分析幾種情況形成的原理，從而學(xué)會(huì)分析此類問(wèn)題的方法。這就是前面蘇霍姆林斯基所說(shuō)的由實(shí)物的直觀手段向繪畫的直觀手段過(guò)渡，然后再向提供事物和現(xiàn)象的符號(hào)描述的直觀手段過(guò)渡。
二、利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段把抽象問(wèn)題具體化，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)抽象素養(yǎng)
史寧中教授說(shuō)：“數(shù)學(xué)教學(xué)的最終目標(biāo)，是要讓學(xué)習(xí)者會(huì)用數(shù)學(xué)的眼光觀察現(xiàn)實(shí)世界，會(huì)用數(shù)學(xué)的思維思考現(xiàn)實(shí)世界，會(huì)用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界。而數(shù)學(xué)的眼光就是抽象，數(shù)學(xué)的思維就是推理，數(shù)學(xué)的語(yǔ)言就是模型?！背橄笫菑脑S多實(shí)物中舍棄個(gè)別的、非本質(zhì)屬性，得到共同的本質(zhì)屬性的思維過(guò)程，是形成概念的必要手段。數(shù)學(xué)抽象是數(shù)學(xué)的基本思想，是形成理性思維的重要基礎(chǔ)，反映了數(shù)學(xué)的本質(zhì)特征，貫穿在數(shù)學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用的過(guò)程中。數(shù)學(xué)中很多抽象的問(wèn)題學(xué)生無(wú)法想象，致使學(xué)生的思維不能達(dá)到理解的高度，也就無(wú)法獨(dú)立解決問(wèn)題，為此，可以借助媒體技術(shù)，把抽象問(wèn)題具體化來(lái)化解這個(gè)難題。例如，在《雙曲線簡(jiǎn)單的幾何性質(zhì)》教學(xué)中，雙曲線漸近線的引入是教學(xué)難點(diǎn)，學(xué)生無(wú)法想象有這樣的直線與雙曲線無(wú)限接近并且永遠(yuǎn)不相交，這時(shí)使用多媒體用幾何畫板演示，曲線上的點(diǎn)向外延伸時(shí)，與兩條直線的距離逐漸接近，但永遠(yuǎn)不相交。教師適時(shí)給出：我們把這兩條直線叫做雙曲線的漸近線，也就是說(shuō)雙曲線與它的漸近線無(wú)限接近，永不相交。學(xué)生才能夠很好地理解漸近線的概念，并且初步奠定“逼近”的數(shù)學(xué)思想。研究雙曲線的幾何性質(zhì)就要對(duì)幾何圖形上有充分認(rèn)識(shí)。在雙曲線離心率對(duì)雙曲線形狀的影響方面，可以通過(guò)學(xué)生對(duì)數(shù)分析，得出相應(yīng)的結(jié)論后，讓學(xué)生在電腦上用“幾何畫板”操作直觀驗(yàn)證學(xué)生自己得出結(jié)論的科學(xué)性，引發(fā)學(xué)生對(duì)研究的濃厚興趣。抽象問(wèn)題具體化，借助現(xiàn)代教育技術(shù)手段解決學(xué)生思維認(rèn)識(shí)高度，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)抽象的素養(yǎng)。
三、利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，把統(tǒng)計(jì)問(wèn)題的數(shù)據(jù)歸類分析，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)
當(dāng)下已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)處理和分析能力成為數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)之一。在數(shù)學(xué)課程中，加入了統(tǒng)計(jì)內(nèi)容，面對(duì)大量的樣本數(shù)據(jù)分析處理得出統(tǒng)計(jì)結(jié)論，學(xué)生比較茫然，對(duì)數(shù)據(jù)分析處理能力的培養(yǎng)需要借助教育技術(shù)手段。例如，統(tǒng)計(jì)案例《獨(dú)立性檢驗(yàn)的基本思想及其初步應(yīng)用》的教學(xué)，有這樣的例子：有關(guān)醫(yī)學(xué)研究表明，許多疾病，例如：心臟病、癌癥、腦血管病、肺病等都與吸煙有關(guān)，吸煙已成為繼高血壓之后的第二號(hào)全球殺手。這些疾病與吸煙有關(guān)的結(jié)論是怎樣得出的呢？我們看下面一個(gè)問(wèn)題：為調(diào)查吸煙是否對(duì)肺癌有影響，某腫瘤研究所進(jìn)行隨機(jī)調(diào)查，得到如下結(jié)果問(wèn)題提出后，學(xué)生無(wú)法理解這些數(shù)據(jù)如何分析處理，此時(shí)，教師借助媒體技術(shù)將列聯(lián)表中的數(shù)據(jù)輸入到Excel表格中，將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)到圖形中。借助三維柱形圖和二維條形圖的展示，使學(xué)生直觀感覺(jué)到吸煙和患肺癌可能會(huì)有關(guān)系。從中能清晰地看出各個(gè)頻數(shù)的相對(duì)大小。其中淺色條高表示不患肺癌的人數(shù)，深色條高表示患肺癌的人數(shù)。從圖中可以看出，吸煙者中患肺癌的比例高于不吸煙者中患肺癌的比例。通過(guò)分析數(shù)據(jù)和圖形，學(xué)生看到的直觀印象是“吸煙和患肺癌有關(guān)”。教師在這時(shí)提出問(wèn)題：當(dāng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題作出推斷時(shí)，我們不能僅憑主觀意愿作出結(jié)論，那么我們是否能夠以一定的把握認(rèn)為“吸煙與患肺癌有關(guān)”呢？學(xué)生在教師的引導(dǎo)下用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理獨(dú)立性檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)方法來(lái)推斷并檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)論。在媒體技術(shù)的支持下，學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了對(duì)數(shù)據(jù)的處理分析，還學(xué)會(huì)了獨(dú)立性檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)方法，為培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析的核心素養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
四、利用媒體技術(shù)，解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模的核心素養(yǎng)
數(shù)學(xué)建模的過(guò)程是從實(shí)際情境中抽象出數(shù)學(xué)問(wèn)題，并提出假設(shè)，建立模型，求解模型，討論驗(yàn)證，必要時(shí)修正模型，使之更切合實(shí)際。在此過(guò)程中，學(xué)生要查閱資料，收集信息，整理加工，分析論證，開展研究，從而改善學(xué)習(xí)方式，提高創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。數(shù)學(xué)教學(xué)通常給學(xué)生的感覺(jué)與日常生活有一定的距離，學(xué)生總是困惑學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)究竟有什么用，所以在新課程改革中，課標(biāo)教材增加了一些數(shù)學(xué)建模的內(nèi)容，需要教師利用教育技術(shù)手段培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模的核心素養(yǎng)。例如，《三角函數(shù)模型的簡(jiǎn)單應(yīng)用》這節(jié)課，以數(shù)學(xué)建模的思想方法貫穿始終，拋出了“天安門廣場(chǎng)升旗的時(shí)間隨著日期的不同呈現(xiàn)出規(guī)律的變化”這個(gè)實(shí)際問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生研究這個(gè)規(guī)律，利用多媒體技術(shù)，借助幾何畫板利用描點(diǎn)法較為精確地畫出這個(gè)規(guī)律的散點(diǎn)圖.讓學(xué)生觀察散點(diǎn)的分布規(guī)律和特點(diǎn)，提出問(wèn)題：通過(guò)觀察，你認(rèn)為可以選擇哪種函數(shù)模型來(lái)擬合所給數(shù)據(jù)呢？引出了學(xué)生探究的欲望和后面的研究方法手段。在判斷擬合數(shù)據(jù)是否很好時(shí)，要借助于計(jì)算機(jī)的作圖功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，在具體解決問(wèn)題過(guò)程中，由于涉及到的計(jì)算較繁，也要用到計(jì)算機(jī)讓學(xué)生親自動(dòng)手，親身體會(huì)創(chuàng)造過(guò)程，在做中學(xué)，在學(xué)中做，做到真正提高能力，而不是把現(xiàn)成的結(jié)論直接拋給學(xué)生，從而培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模的思想。為了增強(qiáng)數(shù)學(xué)的應(yīng)用性和時(shí)代感，教學(xué)中讓學(xué)生用數(shù)學(xué)的眼光去關(guān)注分析和解釋環(huán)保、人口、金融、軍事、體育等社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，提高學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用和創(chuàng)新意識(shí)。數(shù)學(xué)教學(xué)有了現(xiàn)代教育技術(shù)手段的支持，不再是抽象乏味的，而是充滿了趣味性，實(shí)用性和探究性。教師在數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，把現(xiàn)代教育技術(shù)手段融合到設(shè)計(jì)中，抽象問(wèn)題具體化，空間問(wèn)題直觀化，數(shù)學(xué)問(wèn)題生活化，為學(xué)生的思維搭設(shè)“最近發(fā)展區(qū)”，調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺(jué)、聽覺(jué)等感官，積極主動(dòng)地參與到課堂教學(xué)中，以學(xué)生為本，把數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)落實(shí)到課堂教學(xué)中，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力的教學(xué)目的。
［參考文獻(xiàn)］
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［2］史寧中．?dāng)?shù)學(xué)的抽象［J］．東北師大學(xué)報(bào)：哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版，2008（5）．
作者:陳艷華 單位:牡丹江市教育教學(xué)研究院
