線性代數課堂的發現教學法應用實踐研究

毛新

懷化學院經濟學院 湖南懷化 418000

線性代數課程內容較為枯燥，在傳統教學模式下，學生的學習興趣不高，教學效率和學習效率偏低[1]。隨著教育教學改革的不斷推進，線性代數課堂教學必須采用有效的教學方法，提升該門課程的整體教學質量。而發現教學法強調以問題為中心，引導學生自主探究發現問題、解決問題，由學生完成知識再創造的過程，充分體現了學生的主體性地位。為此，有必要將發現教學法應用到線性代數教學中，提升課堂教學效果。

1 線性代數課堂應用發現教學方法的優勢

1.1 發現教學法概述

發現教學法是通過創建問題情境，引導學生自主探究、自行解決問題，進而從解決問題中發現和建構知識體系的一種有效教學策略。發現教學法的應用步驟主要包括以下方面：第一步，創設問題情境，引導學生思考問題，促使學生在問題情境中產生思維碰撞；第二步，引導學生運用所學知識對問題提出解答假設；第三步，由學生自行檢驗假設，得出結論，自主發現新知識；第四步，鼓勵學生反思問題解決的過程，更加深入地掌握新知識。

1.2 發現教學法的應用優勢

線性代數是高等代數中的重要組成部分，然而從當前的課堂教學現狀來看，教師仍然采用講授式的教學方式，難以激發學生的學習興趣，阻礙了學生數學思維能力的發展。將發現教學法應用到線性代數課堂教學中，能夠有效轉變教學現狀，提高線性代數教學效果。與傳統的教學模式相比，發現教學法具備以下教學優勢：一是發現教學法以問題為中心組織教學活動，突出強調學生在學習中的主體地位，摒棄了照本宣科式的教學方式；二是教師角色定位于指導者、組織者、引導者，在教學活動中引導學生主動思考問題，獲取與問題相關的線性代數知識，幫助學生自主建構知識體系；三是學生圍繞感興趣的問題展開討論，給出假設并驗證假設，不僅有助于培養學生嚴謹的學習態度，活躍學生的思維，而且還有助于構建起生生互動、師生互動的課堂[2]。

2 發現教學法的應用實踐

下面以線性代數中的“初等變換法求逆矩陣”為例，對發現教學法的應用實踐進行分析。在應用發現教學法時，需要教師先創設問題情境，之后引導學生進行問題探究，通過自行假設和驗證得出結論，深化對“初等變換法求逆矩陣”的認識。具體的教學設計如下：

提出問題1：采用一種相對比較簡單的方法求逆矩陣。

探究問題：可依托矩陣，通過消元法對方程組進行求解，具體過程如下：

從上述矩陣的變化當中能夠發現什么規律？對于只存在唯一解的方程組通過增廣矩陣處理，便能夠求出方程組的解，可將該解暫稱為行變換；從中可以發現，經過一系列的行變換，可逆矩陣能被轉化為單位陣E。

由此可以得出如下兩個結論：一是矩陣初等變換定義；二是定理，設矩陣A為可逆矩陣，則A可經過一系列的初等行變換，轉化為單位陣。

提出問題2：問題1結論中得出的定理對解題有何啟示？

探究問題：因矩陣A為可逆矩陣，所以可將對其進行一系列行變換的效果視作為A乘以，假定是左乘，若是可以將對矩陣A的行變換效果用相應的左乘A予以實現，則矩陣的乘積為。即

由式（1）可知，通過對矩陣A進行一系列初等行變換后，能夠將A轉化為E；而式（2）表明初等行變換過程將E轉化為。

提出問題3：解決用何種矩陣左乘A實現行變換的問題。

探究問題：在解題前可以先對初等矩陣的概念及其作用進行引入，并給出初等矩陣的性質，即初等矩陣可逆，且逆陣仍為可逆的陣。依托問題1結論中得到的定理，并結合初等矩陣的作用便有：

在此基礎上，得出如下結論：可逆矩陣A能夠分解為一系列初等矩陣的乘積，對式（3）兩端右乘，可以得到：

因為式（3）和式（4）的左端行變換相同，所以可進行合并，即：

3 教學反思

在線性代數課堂上應用發現教學法應注意以下幾點：一是教師要根據教學大綱對課程內容進行精簡提煉，設計具有啟發性、探究性的問題情境，構建起以問題為中心的課堂教學體系；二是引導學生自主探究問題，讓學生自行制定問題解決方案，從而發現問題解決方法。教師要讓學生運用其所提供的再創造材料，自主完成探索、認知、發現的知識形成過程；三是教師應認清發現教學法的實質，不僅讓學生掌握知識與技能，而是更注重學生學習方式、思維方式的形成，培養學生創造性思維能力，達到全面提升學生綜合素質的最終目的；四是發現教學法是基于問題的一種教學方法，所以教師應根據教學內容設計層層遞進的問題，保證問題之間具備嚴謹的邏輯關系和可持續發展性，引導學生由淺入深地思考，逐步發現和形成完整的知識架構，進而促使學生扎實掌握新知識。

4 結語

總而言之，在線性代數課堂上運用發現教學法，對培養學生自主探究能力、自主學習能力起著重要作用。線性代數教師要將發現教學法與講授法相結合，充分發揮兩者的優勢，積極推進高等數學教學改革，構建起研究型的數學課堂，從而激發學生的學習興趣，幫助學生扎實掌握知識，促使學生形成良好的學習習慣。