随着新课程标准的落地和新教材的推出,如何理解新课程标准的理念并贯彻实施新课程标准的要求,成为一线教师亟待解决的问题.在研究课程标准,改进教学实践的过程中,我们逐步认识到,学习标准的关键是要有主线,实践标准的关键是要有抓手.抓手是什么?这是本文要讨论的问题. 新课程标准指出,数学教育引导学生“会用数学眼光观察世界,会用数学思维思考世界,会用数学语言表达世界”,这“三会”是数学教育的终极目标,其中数学思维的主要表现是逻辑推理.在此基础上,新课标把“三会”具体化,赋予其核心素养的内涵,其中,逻辑推理“是数学严谨性的基本保证,是人们在数学活动中进行交流的基本思维品质”,包含归纳、类比、演绎等形式.为了更具体地将培养数学核心素养的理念贯彻到数学教学中,新课标将传统数学教育中的“双基”发展为“四基”,凸显了数学基本思想的重要性,使数学思想成为贯穿于高中数学内容的“灵魂”.因此,我们认为:实践新课标的抓手是数学思想.为此,我们需要重新梳理传统数学教学,理清数学思想的脉络,并由此来重组数学教学,以期学生在整体上把握数学内容,形成良好的数学认知结构.下文以椭圆定义教学中的“类比思想”为例详细阐明我们的思考过程.当然,以下的一些思考仅仅是笔者的一些拙见,如有不当,请予以指出. 我们知道,“椭圆及其标准方程”在解析几何的学习中具有承前启后的功能.一方面,在学习椭圆之前,学生已经初步掌握了研究解析几何问题的基本方法,学习了直线和圆这两个基本的曲线,而椭圆的定义和部分几何性质与圆有高度的类似性,利用圆的某些性质可类似得到椭圆的相应性质,此为“承前”;另一方面,椭圆的研究方法最大化地反映了解析几何的本质,即用代数方法研究曲线的几何性质,这是研究圆锥曲线的基本方法之一,椭圆的学习为接下来学习双曲线、抛物线提供了基本模式和理论基础.进一步,由于圆锥曲线的统一性,利用椭圆的某些性质可类似得到双曲线和抛物线的相应性质,此为“启后”.从这个角度看,“椭圆”的学习连通了解析几何的基础理论与圆锥曲线的核心内容. 另外,“椭圆及其标准方程”的学习有三条主线,一是“内容主线”,即椭圆的定义、性质、标准方程,以及直线与椭圆的交点问题;二是“思想方法主线”,包括坐标法、类比等;三是“核心素养主线”,如“数学抽象”(椭圆定义的形成)“直观想象”(椭圆对称性的分析)“数学运算”(椭圆标准方程的推导).而在这三条主线中,“思想方法主线”正是前述椭圆“连通功能”的基本途径,其中“类比”的功能尤为关键,其关键性不仅体现在椭圆与圆的类比过程中,也体现在椭圆与双曲线和抛物线的类比过程中,可以说,“类比”是椭圆学习过程中的灵魂. 我们以“椭圆”和“教学”为主题搜索了中国知网,得到了2657条结果,从中随机抽取了20篇文章,并就其中的17篇文章进行了重点研究,研究的内容围绕引入椭圆定义的类比对象或教具展开,包括生活情境(如油罐车截面、鸡蛋截面等)、自然科学(如卫星轨道等)、数学实验(如椭圆规、折纸、细绳实验等)、数学对象(如圆、Dandelin球等),得到了下页的表格.
从上表中可以看出,在引入椭圆定义的环节中,所有的教学设计都采用了“类比”的方式,其中以生活情境和细绳实验居多,这是可以理解的,因为生活情境具有起点低,容易观察和理解等特点.根据教学经验,按照理解的难易程度,将上述类比对象从易到难排序,结果依次为:生活情境、自然科学、平面截圆柱(锥)、细绳实验、Dandelin球、折纸.这也与人们对椭圆认知的历史过程基本一致.但就具体的类比对象而言,其类比价值的高低、引入时机的把握等问题,还是值得进一步探讨的. 问题1 借助生活情境,要合情合理,更要深入考证. 我们知道,“抽象”是数学的基本特征之一,其思维过程是从一组对象中,抽取最本质的数学特征,进而形成概念,并且运用概念进行数学推理和逻辑判断.那么,油罐车的截面、鸡蛋的截面的数学特征是什么?它们与卫星轨道的数学特征是否一致?卫星轨道遵循严格的自然规律和数学规律,其形状为椭圆,尚可理解.而油罐车为人造物,且造型不一,横截面一般有圆形、椭圆形、方圆形等(详细技术要求可参见文[18]),将其作为椭圆的类比对象似乎没有科学依据.一般说来,人们对椭圆的认知应该和我国古代人的理解很相似,在古代,“椭”是“长圆形”的意思,如《史记·平淮书》中记载“三曰复小,椭之”.以油罐车罐体横截面作为椭圆的类比物,实际上关注的主要是其“扁”的特征,这与数学意义上的椭圆还是有较大距离的. 鸡蛋的截面是否与椭圆有可类比性?生活经验告诉我们,鸡蛋的横截面边界应该接近于圆,而纵截面边界应该接近于数学中的卵形线,以鸡蛋的截面边界作为椭圆的类比对象,不如用圆来类比,更加直接,更加明确.其他生活对象如镜子、倾斜水杯中的水面、光线下篮球的投影等,都需要教师在对象的数学特征描述上进行仔细地推敲.文章[8]以下面的醒酒杯中的水面作为类比对象,似乎有些欠妥.