李雙雙

【關鍵詞】課程目標;學科核心素養;教學案例;高中數學
《普通高中數學課程標準(2017年版)》(以下簡稱“新課標”)提出了培養學生的學科核心素養等課程目標。那么,如何理解課程目標并在課堂教學中實現它們呢?為此,筆者請教了專家也研讀了新課標相關解讀文獻,現結合蘇教版高中數學必修4第1章“三角函數”起始課的教學實踐,談談自己的一些思考。
一、對課程目標的理解
新課標對于課程目標,從數學基礎知識、基本技能、基本思想、基本活動經驗(簡稱“ 四基”),數學角度發現和提出問題的能力、分析和解決問題的能力(簡稱“四能”),數學抽象、邏輯推理、數學建模、直觀想象、數學運算、數據分析(簡稱“六大核心素養”),會用數學眼光觀察世界、數學思維思考世界、數學語言表達世界(簡稱“三會”)等不同的角度加以論述。新課標指出:“‘四基是培養學生數學學科核心素養的沃土,是發展學生數學學科核心素養的有效載體。教學中要引導學生理解基礎知識,掌握基本技能,感悟數學基本思想,積累數學基本活動經驗,促進學生數學學科核心素養的不斷提升。”[1] 因此,筆者以為它們之間的邏輯關系為“四基”是基礎,數學學科核心素養是靈魂,“四能”是抓手,“三會”是終極性目標。
1“. 四基”——課堂教學的基礎目標。
對于“四基”,在每一節課具體內容的教學中,教師一般都會思考有無夯實基礎知識、基本技能和基本思想。但是,對于“基本活動經驗”,很多教師尚未足夠重視,還需要我們在教學中充分創設問題情景,引導學生“基于原有的數學活動經驗”去“再發現”地學習數學,從而在學習的過程中不斷豐富學生的數學活動經驗。
2.數學學科核心素養——數學教學的長期目標。
數學學科核心素養(以下簡稱“核心素養”)是數學課程目標的集中體現,是“四基”的繼承和發展。核心素養的形成不是一蹴而就的,是在數學學習過程中逐步形成的。“四基”(尤其是基礎知識)緊密貼合相關的數學知識,因此就具有顯性的特征;而數學核心素養的形成隱含于數學知識的學習過程中,也就具有隱性的特征。這就需要教師根據教學內容,挖掘與教學內容相關聯的核心素養目標,并且以恰當的問題與情景為載體,培養學生的核心素養。在教學中,應當把核心素養作為一個長期的目標,融入每一節課的教學中。因此在課堂教學時,我們可以確定兩條目標主線:“明線”是“四基”;“暗線”是核心素養。
3“四能”——數學素養提升的抓手。
“四能”的核心是“問題”。課堂教學中,應當以“四能”為抓手,培養學生的問題意識。讓學生發現并提出問題、分析并解決問題,激發學生的好奇心;讓學生在數學活動中,理解數學的概念、掌握數學技能、形成數學思想方法、積累數學活動經驗,經歷邏輯推理、數學建模、直觀想象、數學運算、數據處理等過程,從而有利于“四基”和核心素養的形成。
當然,提高“四能”和“四基”與提升核心素養是相互促進的,學生一旦具備了良好“四基”和核心素養,就能夠基于已有的解決問題的活動經驗,經歷數學抽象、邏輯推理和數學建模等思維過程,發現并提出問題、分析并解決問題。
4“三會”——數學教育的終極目標。
“三會”非一朝一夕能夠形成的,它是數學教育的終極性目標。因此,“三會”這一目標并不需要我們在每一節課上去刻意地關注和落實。只要我們在平時的教學中,堅持以學生發展為本,發揮學生的主體地位,關注“四能”、夯實“四基”、發展核心素養,就能夠使學生逐步學會“三會”。
二、以課程目標為導向的教學實踐
基于上述理解,筆者執教了蘇教版高中數學必修4第1章“三角函數”第1課時,教學內容包括“章引言”和“任意角”兩個部分。主要教學環節與設計意圖如下。
1.教學目標的制訂。
根據教學內容和課程目標,確定了本節課的教學目標:
(1)初步了解周期現象和本章的主要研究內容;了解任意角、正角、負角、零角、象限角的概念,掌握與給定角α終邊相同的角的表示方法。
(2)通過改變摩天輪的旋轉方向、旋轉時間等變量,讓學生發現問題,感受學習任意角的必要性,并借助已有的數學活動經驗解決問題,建構任意角、正角、負角、零角、象限角的概念,豐富學生的數學活動經驗,發展學生數學抽象、邏輯推理和數學建模等核心素養。
【設計意圖】首先,關注“四基”。這里不僅關注到相關的基礎知識、基本技能和基本思想,更重要的是讓學生感受到學習新知識(任意角)的必要性,并借助于已有的活動經驗,自我建構新的概念,讓學生獲得更多的數學活動經驗。其次,根據本節課內容的特點,確立了培養學生數學抽象、邏輯推理、數學建模等核心素養的目標。最后,以“四能”為抓手,通過控制摩天輪的旋轉方向、旋轉時間等變量,讓學生發現問題:初中所學的角“不夠用”了,需要進一步分析問題、提出解決方案。
2.章引言課的教學
章引言課的教學,能夠幫助學生厘清知識的來龍去脈、縱橫聯系和可能應用,形成全章知識概覽和認知思路框架。
筆者由摩天輪引入“周期現象”,經過數學抽象,設計了如下問題,進而開啟對任意角的研究。
問題1:如圖1所示,已知某摩天輪的直徑為100m,按逆時針方向勻速旋轉,6分鐘轉過1 周。若小明從點A 處乘坐摩天輪,旋轉1分鐘時小明所在的位置記為點P,請你用恰當的方法來表示點P的位置(相對于點A)。
【設計意圖】(1)通過章引言課的教學,讓學生從整體把握數學內容,幫助學生厘清“三角函數”這一章的內容與邏輯關系,整體把握本章的教學內容:幫助學生發現并初步領會“周期現象”這一數學規律;通過研究圓O 上點P 位置的三種不同表達方法——P(r,α),P(r,l)和P(x,y),為本章將要繼續學習的內容做好鋪墊。
(2)著力培養學生的數學學科核心素養。首先,通過摩天輪這一實例,讓學生經歷數學抽象的過程,發現“摩天輪旋轉”這一實例背后所蘊含的周期現象;其次,通過對平面內圓O 上點P 位置的3種不同表示方法的研究,在培養學生核心素養的同時,讓學生全面而深刻地理解數學,能夠運用不同的方法表達具體的問題。
(3)通過“摩天輪旋轉”這一實例引入三角函數的學習,能夠讓學生體會到數學來源于生活,并為今后運用三角函數知識來解決與“摩天輪旋轉”相類似的應用題埋下伏筆。
3.任意角概念的教學。
筆者在上面問題1的基礎上,繼續追問。
追問1:經過多長時間后,小明還會再一次回到點P 位置?小明第2次到達點P 時,一共轉過了多少角度?第3次呢?
追問2:若摩天輪按順時針方向旋轉(其他條件不變),旋轉1分鐘時小明所在位置記為點Q,從點A 到點Q,轉過的角度是多少?第2次、第3次到達點Q位置時一共轉過了多少角度呢?
問題2:從剛才的摩天輪旋轉的實例中,我們發現過去所學的角已經“不夠用”了,于是我們需要將角的范圍加以擴大,如何來擴大角的范圍呢?
【設計意圖】(1)讓學生明白為什么要學習“任意角”。由追問1讓學生發現初中所學習的0°~360°的角已經“不夠用”了,認識到將角的范圍進行擴充的必要性;再由追問2讓學生產生認知沖突,并依據已有的數學活動經驗,用正角、負角表示按照不同方向旋轉所形成的角。(2)通過改變摩天輪的旋轉方向、旋轉時間等變量,讓學生發現并提出問題,并經過自己的思考,初步給出解決問題的方案。在這一學習過程中,培養學生數學抽象與類比推理等素養,調動學生學習數學的積極性。進一步豐富學生的數學活動經驗。
4.終邊相同角的教學。
(1)建立恰當的坐標系表示角。
問題3:本章我們將要研究三角函數,根據
我們前面研究函數的經驗,我們需要在坐標平面內研究角。你打算如何建立適當的坐標系來研究角呢?有什么好處?
(2)探究終邊相同角之間關系。
問題4:角-300°,-150°,-60°,60°,210°,300°,420°分別是哪個象限角?其中哪些角的終邊相同?
追問1:從問題4,你發現終邊相同的角彼此之間有什么關系?你能寫出與60°角終邊相同的角的集合嗎?
追問2:與角α 終邊相同的角的集合是什么呢?
【設計意圖】(1)問題3讓學生思考“如何建立坐標系來研究角”,在這一過程中,有利于培養學生分析問題、解決問題的能力,促進學生邏輯推理能力的提高和數學建模意識的形成。(2)問題4 及追問1 和2,體現了“從特殊到一般”的數學思維過程,符合學生的認知特點,讓學生在得到與角α 終邊相同的角的集合的表達形式的同時,理解數學的思維方法。(3)在得到了“與角α 終邊相同的角的集合為{β|β=α+k·360°,k∈Z}”后,提出問題“代數表達式α+k·360°(k∈Z)表示的意義是什么?這里反映了一個什么現象?”讓學生學會從“數”與“形”兩個角度思考問題,領會這一表達式中所蘊含的“周期現象”,加深對周期現象的理解。
三、教學反思
以上介紹了筆者自己學習運用課程目標的體會和教學案例。對于這一節課,如果我們不去深入挖掘教材內容背后所蘊含的學科核心素養,僅僅關注知識目標,那么對學生學科核心素養的形成是極為不利的,長此以往,課程標準提出的課程目標也就難以得到全面落實。因此,在教學中,要大力培養學生的問題意識,讓學生思考“為什么學(研究價值)、學什么(研究內容)、如何學(研究方法)”,以期實現這一輪課程改革提出的課程目標。