数学教学:为理解而教,为理解而学
——“懂而不会”“会而不对”的成因分析及应对策略

2018-05-26 03:13四川省攀枝花市第十二中学校张勇辉
中学数学杂志 2018年9期
关键词:向量解题思维

☉四川省攀枝花市第十二中学校 张勇辉

一、问题提出

“懂、会、对”反映学生理解问题、解决问题的不同层次,由低到高呈递进关系.“懂”是“会”的基础,“真对”是“真懂”和“真会”的必然.在数学教学中,教师们总为一个普遍现象而苦恼,那就是学生“懂而不会”“会而不对”.这种现象到底是如何形成的?如何能有效地消减这种现象?许许多多的数学教师进行了大量的探究.笔者截取了日常教学的一些教学片段,选择了高中数学学习中一些常见的例习题,来分析学生学习中“懂而不会”“会而不对”的成因,探寻教学应对策略.

二、“懂而不会”“会而不对”的成因分析

例1 已知向量a,b,c为非零向量,求证:a·b=a·c⇔a⊥(b-c).(高中数学人教A版必修4第二章《平面向量》P108习题2.4B组第一题)

学生在做这个题的时候基本上没有出错,解题思路如下:a⊥(b-c)⇔a·(b-c)=0⇔a·b-a·c=0⇔a·b=a·c.解题思路清晰流畅,向量垂直的条件、向量的数量积的运算用得到位,可以说是行云流水,这让我很放心,学生懂了!可是,一周后的一次检测,有这样一个填空题(选择正确的选择支),全班竟有的学生选择了这个选择支:已知向量a,b,c为非零向量,若a·b=a·c,则b=c.

图1

问题出在哪儿?怪学生没有记住练过的那个习题的结论?显然不能.我问了几个出错的同学,他们给出了一些理由:①没细思考,当做实数运算处理了;②没弄明白,觉得有点儿像是对的便选了!其实,他们并没有真正弄懂a·b=a·c的含义:从数的方面看,a·b=a·c⇔|a||b|cosθ1=|a||c|cosθ2⇔|b|cosθ1=|c|cosθ2,从形的方面,则意味着向量b和c在向量a上的投影相等(如图1,显然a⊥(b-c)).

结语:从“懂”到“真懂”,需要思维的飞跃.学生所谓的“懂”,很多时候只是一种感觉,缺乏具体的衡量标准,懂得多与少、思维层次的深浅等等都是相对的.从本例来看,学生刚学完向量垂直的条件和向量的运算,在条件和结论间相互转换并没有太大的难度,但是,学生对a⊥(b-c)和a·b=a·c的意义及相关性(等价性)并没有进行深入的探究,进而出现后面的解题错误.实际上,如果没有教师的进一步引导,学生对这个问题的思考恐怕也很难深入.因此,教师在教学过程中的“导”非常重要,把学生从“懂”提升到“真懂”,就是一个把浅层思维导向深层思维的过程,进而达到真正理解的目标.否则,结果只可能是只“懂”不“会”!

例2 在△ABC中,b=

本题是学完正、余弦定理后的一个习题,学生1展示了她的解题思路:

①欲求a,应先求cos A(用余弦定理可求a),或求得sin A(用正弦定理可求a);

②欲求cos A,sin A,先求sin C,cos C(利用cos A=-cos(B+C)=-cos B cos C+sin B sin C或sin A=sin(B+C));

③sin C、cos C用正弦定理显然可求,所以a可求.

实际上,在解题的思路上,她是正确的,对于余弦定理、正弦定理的运用有了一定程度的理解,可以说她是“会”了.细心地检查,我们会发现,她在求sin C时出了错,正确的是:si,计算能力的不足,导致最后解题失败.假如,她没在求sin C时出错,后面的运算也完全正确的话,她是可以得出正确答案a=4或a=5.

但此处,我引着学生去反思,她选择的方法是最好的吗?结合已知条件,求a真的必须先求A吗?有学生反应过来:选择公式b2=c2+a2-2ca cos B,可以通过解关于a的一元二次方程,快速得到a=4或a=5.

反思两种解法,反映出了对余弦定理在理解上的差异,第一种解法的思路被完全固定在了“求第三边,必须知道另两边和所求边的对角”,第二种解法则跳出了这个框框,转换了思维角度,运用方程的思想灵活把握了余弦定理的本质“三边与其中一边所对角的关系”!思维品质上了一个台阶,选择了更适合的方法,运算量因此锐减!

结语:从“会”到“真会”,还要学会对方法进行合理的选择.选择的解题方法不同,往往意味着解题过程的繁简度不同,也直接反映出解题者效率的高低,但本质上却反应出学生对一个问题的理解程度!我们可以清晰地看到:从“会”到“真会”尚有一段艰难的路要跋涉.

我不经意地问:“这下对了吗?”“对了!”声音非常整齐.我装着准备写下一个题,突然不放心似地转身问:“真的对了吗?”“当然!”声音依然响亮!但我发现已经有同学不吱声了,我决定不点破,知道有人会用行动回答我啦.

第二天课前,我提前来到班上,发现教室后黑板上已经有学生给出了正确的解答:

因为si舍去,此时A+B>π),从而以下略去)

就是这样一个常见的问题,经过了几次反复,才最终“拨云见日”,难怪学生感叹:要真正做对一个题太不容易!

结语:从“对”到“真对”,需要表达能力的提升,也需要对解题过程和结果进行重新审视.从“对”到“真对”,不仅要求学生要真懂,要学会选择解题方法,还要求学生用批判的眼光审视解题的过程,去伪存真.“真对”,是有硬性的标准检验的,换句话说,“真对”,太不易.

教学是教与学的双向过程,学生“懂而不会”“会而不对”,既有学生自身的原因,也有教师教学方面的原因,两者如影随形.

(一)学生方面的原因分析

第一,知识“断面”.数学学习和任何其他学习一样,都是一种认识的过程,而认识的过程都是通过自己已知的认知结构来加工新接触的信息,也就是说从已有的知识结构中提取有效的旧知识以吸取新知识.这就需要找到新旧知识的连接点,即它们共通的地方,需要学生在头脑中对新旧知识进行不断分化和重新组合.但是由于每个学生的个人认知情况不同,有的学生在某一个问题的学习中如果不能顺利实现新旧知识对接,就产生思维阻断.一旦形成障碍,学生的思维“链条”断裂,对新知识的学习只会停留于“表象”,所谓的“懂”也只是一种表象.

第二,思维“浅层”.根据英国的S.Pirie和加拿大的T.Kieren提出的数学理解动态模型分析,许多学生的数学学习只停留于模型的第一阶段,即“初步了解”.比如,在例1的学习中,学生基本了解了两向量垂直与向量数量积为0的关系,但浅尝辄止,没能从“形”的方向深入;基本了解了a·(b-c)=0⇔a·b-a·c=0⇔a·b=a·c的推断,但没有弄清这种转换的意义,因而当同一个问题a·b=a·c在别的背景中出现时,形不成有效联系.

第三,表达“障碍”.“说数学”是一种重要的数学能力,用口说,用笔“说”,都能很好培养学生的数学语言组织、逻辑思维和创新思维能力.然而在教学中,我们经常会发现不少学生不能阐述自己所学的知识,往往词不达意、逻辑混乱,不能用规范的语言(文字、符号等)书写.究其根源,还是因为学生对所学知识的来龙去脉没有厘清,对所要解决的问题厘不清思路,找不到解决问题的途径.

第四,方法“单一”.高中新课程新增了“三视图”,是教学生多角度审视数学问题的好素材.由于学生对概念、定理、公式的运用条件和知识背景不熟悉,解题时很容易抓住一个貌似可以突破的地方入手,很难做到多角度观察和思考,找到适合自己的最佳解题路径,结果不是处处碰壁就是走了弯路.加之缺乏总结和反思,在同一问题上反复碰壁也将成为必然,“盲人摸象”的寓言在他们身上重复上演.

第五,审视“缺失”.很多学生没有真正养成审视解题过程和结果的习惯,无法从定性分析和定量运算中发现解题中的错误.比如,有的学生解题中出现sin15°+,却发现不了错误;再比如,例3中,C为△ABC的内角,学生3算出,却没有发现其中的错误.由于缺乏审视,学习过程中的错误被掩藏了.

我们不难发现,学生“懂而不会”“会而不对”的真正根源都在于对知识没有真正的理解!

(二)教师教学方面的原因分析

从教师层面看,教学缺乏针对性是造成学生“懂而不会”“会而不对”的真正原因.由于实行师班教学制,数学教师的教学任务太重,一位教师上两个班甚至三个班,面对一百多位学生,很容易出现以下两个突出问题:一是对学生的学情分析不到位,不清楚学生学习的断层所在.教学上赶进度、撒大网,备课针对性不强,不能对所出现的问题进行准确分析,更谈不上准备充分的、针对性的材料弥补学生知识断层.二是由于数学知识的理解需要在反复的思考和多次琢磨中才能完成,而一个班级学生的基础、学习能力差异很大,有的学生理解一个问题可在很短的时间内完成,而有的学生则需要很长时间,教师很难准确判定学生对相关知识的理解程度.

即便是实施一些优秀的教学模式和方法,上述两个方面的问题也不同程度地存在,需要下大力气研究才能解决.比如,“先学后教”教学模式是对传统的“先教后学、课后作业”教学模式的颠覆性改革,倡导学生自主学习、合作探究、交流展示,学生是学习的主体,教师在整个教学的过程中扮演组织者、指导者的角色,相对于传统教学有其显著的优点.在实施的过程中,我们会发现有一些问题仍然不易解决,如学生自主学习的成果展示的“话语权”容易掌握在“先行先知者”手中,当堂检测的效果难以准确统计和评判,教师“零散”的点拨难以梳理知识的来龙去脉、构建完整的知识体系,提升思维水平等等.再比如,“变式训练”作为优秀的数学教学传统被长期坚持,但如果做不到促成学生思维“渐进式”生长,浅层次的“变式训练”,只能是让学生“依葫芦画瓢”,无法触及问题的本质,引发深入思考,其结果是既浪费了时间,又无法真正将学生的思维引向深入,理解性学习成为空谈.

三、关注理解性教学和学习是消减“懂而不会”“会而不对”的可行途径

美国国家研究理事会在《人是如何学习的》报告中,总结了国际近30年从脑科学、神经科学、行为科学、心理学和教育学等多个学科角度对人类学习的研究成果,提出了学习科学的概念,其中有三条突出的基本学习原则:(1)原有的理解;(2)事实性知识和概念框架对理解的作用;(3)自我监控的重要性.在此研究基础上,更进一步地提出了七个理解性学习的原则:(1)围绕学科的主要概念和原理形成结构;(2)运用已有的知识建构新理解;(3)运用元认知促进学习;(4)学习者之间存在差异;(5)学习者的动机;(6)在实践活动的情境中学习;(7)社会交互学习的共同体.这些原则同样适合数学学习.新课程改革,倡导建构性的学习过程观,把学习过程的重点从对事实的记忆转向了对过程的理解.理解性学习关注学生的学习基础,也关注过程的学习,重在获得对学科核心概念和原理的深层理解,是一种有效的、有意义的学习.

“懂而不会”“会而不对”的真正症结正是在于学生对知识和方法的理解程度不够.因此,要消减这种现象,必须关注理解性学习,并把它切切实实落实在教学的每一个环节中.

首先,稳扎稳打练基础.基本知识是解题的基础,我们每一位教师都能认识到基础知识的重要性,在教学过程中也都注重打基础,但是,很多时候、很多地方我们做得不够.一些值得推荐的做法有:(1)在学习新知识之前检测学生学前知识的掌握程度,它是进一步理解的基础,关系到学生对知识的建构;(2)坚持“日清”“周清”“月清”;(3)循环检测学生基础知识的掌握程度;(4)制订过关的标准,精心编制基础知识过关测试题,对学生进行逐级过关,界定学生基础知识掌握的层次,为进一步夯实基础提供有信度的依据.这项工作非常重要,不仅要求教师要掌握一定的测量理论,还必须具备非常扎实的专业功底,需要教师集体协作才有可能完成.

其次,活学活用练方法.基本知识和方法是分割不开的,前者是解题基础,后者是解题的策略、手段和途径,解题反过来又促进知识的内化、方法的活化.在学生掌握基础知识的同时,强化对学生进行解题方法训练.“一题多解”并不是说方法越多越好,最重要的是在学生理解掌握通性通法的基础上,选择最适合自己的、最佳的解法并固化下来,反复训练,才能有效地迁移.以一场经典羽毛球赛为例,我们常常惊叹球员精湛的球技,精准的击发、到位的防守令人叹为观止.这一切精彩的表现无不来自于球员艰苦的训练.发球、勾球、吊球、杀球,无不经过千万次反复训练,才能做到球到眼到、眼到心到、技由心生.数学学习也是如此.

第三,从从容容提能力.提能力是学生的期待,也是教师的责任,教师在提升能力方面起着非常重要的作用.需要强调的是,不能将打基础、练方法同能力培养割裂开来,夯实基础、熟练方法本身就能使学生获得能力,也是学生进一步提高能力的基础.学生能力的形成是“渐进式”的、“动态化”的,因此教师要把握好教学的进度和节奏,不能因为急于完成教学任务而加快学习进度,加大教学容量,超出学生理解的程度,而是要适时地为学生提供思考的机会,让学生拥有思考空间去思考有能力思考的问题,不断获得更好的理解.同时学生理解力的提高还需要交流和表达,要让学生积极参与交流,表达自己的观点和认识,促进学生对理解的反思,在反思的过程中对自我认知进行辨别和调整,促进能力的自然形成和提高.所谓“从从容容”,就是要顺其自然,拒绝拔苗助长!

理解是一种复杂的心理现象,理解性教学和理解性学习是一个复杂的过程.通过学生问题解决的表现去分析学生的理解程度,找出学生在理解上存在的困难,分析困难产生的原因,制定相应的辅助措施,才能真正促进学生对知识的理解,有效消减“懂而不会”“会而不对”现象.总之,懂、会、对——在理解中提升!

1.涂荣豹.数学建构主义学习的实质及其主要特征[J].数学教育学报,1999(4).

2.朱曼丽.基于理解的数学教学[J].中学数学月刊,2012(2).

3.罗新兵,石雪梅.数学理解性学习的条件分析[J].中学数学教学参考,2012(12).

4.胡青友.关注理解性学习[J].教育科学论坛,2008(2).H

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