高質量發展背景下中等職業數學教學情境的理論與實踐研究

畢漁民,陸 明

(1.黑龍江教師發展學院,哈爾濱 150080;2.高等教育出版社,北京 100000)

黨的二十大報告提出“教育是國之大計、黨之大計。培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人是教育的根本問題。育人的根本在于立德。全面貫徹黨的教育方針,落實立德樹人根本任務,培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人”。新時代背景下,國家對于職業教育的要求有了新的變化,伴隨著教育教學理念的變化,教學情境的創設也要與時俱進,以滿足落實立德樹人根本任務的需要,滿足培養學生核心素養的需要,滿足教學改革的需要。

一、數學教學情境的意義

1.落實立德樹人根本任務的核心因素

中職數學課程作為中職學校各專業學生必修的公共基礎課程,除了培養學生的基礎數學知識、基本數學技能、基本思想方法和基本的活動經驗外,還要豐富學生的數學文化、優秀的歷史底蘊和與時俱進的時代素材,以及數學課程具有的社會價值、學科價值和育人價值,是落實立德樹人根本任務的有效載體。挖掘數學知識背后的素材,創設情境,適時、適量、適當地引入教學過程,讓知識傳授、價值引領與能力培養相結合。在教學過程中傳播正能量,寓道于教,寓德于教,寓教于樂,讓融入在數學課程中的思政元素成為學生求學、做人、做事的參照,從而實現全員、全過程、全方位、立體化育人的目的,踐行立德樹人根本任務。

2.培養學生核心素養的必然要求

數學核心素養反映的是數學本質、數學思想與數學思維方法,它是在學生參與數學學習活動過程中逐漸形成的,在解決問題的同時讓學生從數學的角度,用數學的思維方法去思考、分析、理解和解決問題。培養學生的數學核心素養離不開特定的情境,只有通過合適的情境才有利于學生感悟、理解,形成和發展核心素養。因此,創設真實的、具體的、富有啟發性的教學情境就成了課堂教學的重要環節,教師有目的、有意識地創設各種情境,可以促使學生去質疑問題,并引起強烈的思考動機。

3.落實新課程改革的迫切需要

中職數學課程改革必須關注教學情境的創設,教材的編寫、表述方式和數學課堂教學實施,都應凸顯這一要求。課程改革要遵循數學教育規律,圍繞課程目標,發展和提升數學學科核心素養,按照課程內容確定教學計劃,創設教學情境,完成課程任務。數學課程標準的教學提示中多次提及“情境”,十分重視以創設數學教學情境來塑造學生的思維和培養學生的數學核心素養。比如:“教師應當以學生學過的數學內容為載體,以學生熟悉的情境和問題引入集合及有關概念”;“教師可以從實際問題入手,引出比較兩個實數大小的作差比較法,選擇學生熟悉的實例,引導學生領會不等式在生活與學習中的應用”;“教師可以引導學生在初中函數知識的基礎上,由熟悉的情境引出兩個變量的對應關系”。中職數學教材在每一單元均創設了“情境與問題”板塊,這也是新教材顯著的變化,更加注重從已有情境中提出問題,分析問題和解決問題。

二、教學情境的研究

教學情境的概念最早是由布朗、柯林斯和杜吉德等在《情境認知與學習文化》一文中提出的。我國最早開始研究情境教學的是李吉林老師,她認為情境本質上是教學和教育過程所創設的“有情之境”,是一種人為優化的適于兒童需要的典型環境,是指能夠促進兒童能動地活動與調動兒童興趣的優化環境。在教學中,“情境”是指經過教師創設、優化各種教育情境要素之后能夠激發學生的學習動機,具有積極學習意義的充滿師生與生生互動的一種環境。好的教學情境往往兼有以下幾個特征:有利于激發學生的學習動機;能切入學生的生活,讓學生有感;有助于相關知識和技能的學習。

所以,教學情境是指由教師創設能夠培養與激發學生學習動機、樹立正確觀念、形成關鍵能力的教學環境和教學過程。教學情境可以包括生活情境、數學情境、科學情境。

1.生活情境

生活情境是指人們親身經歷的、原始的、真實的生活世界。它不僅強調場地和事物的真實性,還關注行為的真實性[1]。數學課堂教學過程中,在講解一些抽象的概念、原理時,要創設學生熟悉的實際生活情境,讓抽象問題簡單化,拉近學生與數學知識之間的距離,使其更容易被學生理解。生活情境將數學理論知識與實際生活聯系起來,能極大地豐富數學課堂教學,有效提高學生的學習主動性。比如,在講“平面的基本性質”時,設置這樣的生活情境:“學校想買學生桌椅,需要考慮桌椅四條腿的下端都要在同一個平面上。在教學過程中,教師基于這種生活情境,可以提出問題,你能挑選出一套平穩的桌椅嗎?”以一個開放性的生活情境問題導入課題,激發學生學習數學的興趣。教師通過創設生活情境,提升教學內容的“親和力”,讓學生將理論知識與實際運用完美結合,使其對所學知識有更加深刻理解的同時,也能充分體會數學來源于生活又服務于生活的道理。

2.數學情境

數學情境并不局限于現實生活,也可以來源于數學問題,在解決數學問題的過程中,可以設置數學問題的情境。例如,通過數學文化、數學發展史、數學與生活中的聯系等情境的設計,介紹與數學內容相關的歷史人物和數學發生發展中的重大事件。鮮活的案例有利于激發學生學習數學的興趣,讓學生體會數學的文化,數學的歷史,數學中蘊含的美,增進學生對數學知識的理解和掌握。

創設數學情境的根本意義是激發學生學習動機、誘發學生提出數學問題,在學習數學的過程中實現數學“再創造”,在做數學中學數學,重展數學家之路,從而真正理解數學[2]。比如,在“指數函數圖像及性質”的教學中,在得出了指數函數的一般形式后,設置數學問題情境:“如何研究指數函數的性質?”學生經歷探究問題的過程,不僅掌握了指數函數的圖像和性質,還滲透了數形結合的思想。在此過程中,教師利用情境問題引導學生“數學化”地去思考,學生通過對典型內容的深度探究,獲取了符合自身經驗的探究方法。

3.科學情境

科學是為了觀察和解釋已有的客觀世界,幫助人們認識世界、解釋自然界的客觀規律。數學是人們對客觀世界定性的把握與定量的刻畫,逐漸抽象概括、形成方法和理論并進行廣泛應用的過程,是技術與科學的基礎工具。數學教育和科學教育,兩者能夠相互滲透,并彼此提供知識和能力的支持。一方面,數學為科學提供了計算的方法,數學的嚴密邏輯性又確保了科學研究的準確性;另一方面,科學拓寬了數學的發展空間,科學領域涌現出的新問題不斷為數學領域指引新的研究方向,為數學的發展和進步創造了重要條件。

在數學課程教學中借助豐富的科學情境和素材,通過科學實例的引入使學生加深對數學概念和定理的理解,讓學生感受到數學的應用價值;同時數學與科學融合可以對學生進行科學教育,有利于學生科學素養的提高。比如,在“函數的應用”教學中,設置科學情境:“放射性元素在衰變過程中,其放射性核的數目衰變到原來的一半所需的時間稱為放射性元素的半衰期。”將這樣一個科學情境融入教學中,為學生提供了一種“了解真相”的思考路徑,讓他們切實感受到數學知識的實用性;同時,以數學與科學融合的跨學科教學能夠克服單一學科的知識局限,為學生提供較為全面的觀點,使學生掌握的知識更綜合、知識體系更完備。

三、數學教學情境設置的實現路徑

在數學學科核心素養的落實與發展中,創設教學情境應堅持以下原則:抓住數學內容的本質;符合教學內容要求;貼近學生的實際;具有探究性和探索性;具有直觀性和生動性[3]。從數學情境的來源來看,數學情境設計要符合時代背景下的國家要求,要遵循學生認知規律,要兼顧學生生活環境和專業背景,主要從學生的生活現實、其他學科和數學自身三個方面綜合考慮[1]。

1.設計教學情境要融入思政教育

中職數學課程是中職學校的一門重要的公共基礎課程,對于訓練和培養學生的思想政治素養、數學素養、理性思維、邏輯推理能力等都有著無可替代的作用。中職學生正處于樹立世界觀、人生觀和價值觀的關鍵時期,其認識問題、分析問題和解決問題的能力還有待提升。因此,中職數學教學應圍繞“知識傳授、能力培養與價值引領相結合”,以“立德樹人”作為教學的出發點和落腳點。

數學課程由于自身的獨特性,其中的思政元素往往是隱性的,需要教師進行深入研究和挖掘課程思政元素,教學過程中體現隱性知識與顯性知識相統一,并把思政元素有機地融入其中。創設情境要“以生為本”,時時與學生互動探討交流,結合所教的知識點,因勢利導,畫龍點睛,融入思政元素,傳授知識的同時進行價值引領,使學生對知識能夠逐漸地感悟、理解、消化與運用的同時,塑造健全的人格和高尚的情操,使之成為合格的有用的人才,有效地發揮數學的育人功能。

(1)在教學情境中融入中華傳統數學文化。文化是一個民族寶貴的物質和精神財富,是一個國家歷史的積淀和傳承,文化自信是一個國家、一個民族發展中更基本、更深沉、更持久的力量。在中華民族悠久的歷史長河中,數學文化積淀深厚、源遠流長。我國古代數學著作《數書九章》、《周髀算經》、《測圓海鏡》等記錄的數學成就,遠遠超過了同時代其他國家和地區的數學水平。算籌運算、勾股定理、天元術、重差術等中國古代數學理論展示著我國古代數學思想的深邃。將相關的數學史、數學家故事適時、適量、適當地引入課堂,激發學生的好奇心與求知欲,可以使學生在課程中領悟中華傳統文化的偉大智慧,培養學生不畏艱難、勇于克服困難的良好精神品質,感受中華文明的博大精深,中國文化的深厚底蘊,滋養學生民族自豪感,堅定其文化自信。

(2)在教學情境中融入社會時政。數學來源于生活,又應用于生活,用數學的眼光理性地看待社會時政事件,不僅能讓學生體會到數學在生活中的實際應用、加深學生對數學知識點的理解、塑造學生的數學核心素養,也能讓學生了解社會時政,使其堅定理想信念,增強責任擔當,以此達到思政教育的目的。

(3)在教學情境中融入生產生活實踐應用。“數學無處不在”,數學在日常生產生活和實踐中有著廣泛的應用,數學已經深入滲透到科學和技術中,滲透到航天、交通、建設、網絡等各個領域。目前很多問題可以通過數學的思想和方法,利用數學建模抽象為數學問題進行處理。如直線與圓的方程應用中的情境問題:有一種速度叫做中國速度,有一種奇跡叫做中國奇跡。中國高速公路的總里程已躍居于世界第一。中國完成了人類橋梁史上的工程奇跡。在生產生活實踐應用中多角度拓展數學知識與專業對接,以問題為導向進行教學設計,將工匠精神融于教學中,使學生在學到知識的同時,也學會做人、做事,最終將學生的知識、能力升華為數學素養。

(4)在教學情境中融入數學之美。在數學情境中培養學生認識美、創造美。數學中概念的嚴謹性、公式的簡潔性、定理的深刻性、推理的科學性、圖形的勻稱性、理論的和諧性、應用的廣泛性充分展示著數學之美。在數學教學中教師不斷挖掘數學之美,為學生呈現數學學科豐富的文化底蘊、人文精神內涵,可以提升學生美學修養與科學鑒賞能力。如橢圓的方程及其圖像中的情境問題:視頻播放我國自主研發的“嫦娥三號”月球探測器發射過程片段,引導學生發現數學符號的簡潔美,推理的嚴謹美、圖形的對稱美,公式的和諧美、觀點及想法的奇異美,讓學生從欣賞角度學習數學,在潛移默化中培養學生高尚的審美情操。

2.設計教學情境要遵循學生認知規律

數學情境的創設要符合不同年齡段學生的心理特點和認知規律,要符合學生的專業特點和職業類型教育的要求。中職學生在心理和認知上趨于成熟,但是數學知識本身的系統性與抽象性,仍會讓他們在數學學習中存在畏難心理。學生對新知識的學習是在已有知識的基礎上引申和發展起來的,由舊知識重新組織或轉化而成,能夠喚醒學生的已有知識、經驗,有效降低學習難度,提高學習效率[4]。

(1)數學知識的內涵及思維過程。數學是關于數和形的科學,“數”和“形”都抽象地存在于人的理性思維世界。從根本上說,數學對象來源于現實世界,是具體事物的抽象。也有許多數學知識顯示出超驗性、合情性或程序性的特征。這些特征,對數學教學具有特殊的要求。設計教學情境時遵循學生的認知規律,從學生的已有知識出發,為學生學習新知識搭建“腳手架”。幫助學生更加清晰地將認知結構中原有的知識和新的學習任務關聯。

(2)數學能力的內涵及提升過程。數學能力本質上是一種以抽象符號為載體的高層次的思維能力,包括“空間想象、直覺猜想、歸納抽象、符號表示、運算求解、演繹證明、體系構建”等諸多方面[5]。數學能力是以概括為基礎,將運算能力、空間想象能力、邏輯思維能力與思維的深刻性、靈活性、獨創性、批判性、敏捷性相結合所組成的開放性動態系統結構[6]。從數學的學科特點出發,數學能力是指基本運算能力、空間想象能力、邏輯思維能力[7]。

(3)數學素養的內涵及形成過程。數學核心素養包括直觀想象、數學抽象、數學運算、邏輯推理、數據分析、數學建模六個方面。當前,數學課堂教學改革的目的就是全面培養學生的數學核心素養。而根據學生的認知規律創設真實情境,讓學生在提出問題與解決問題過程中,不斷形成思維的碰撞,助力數學核心素養的形成。

3.設計教學情境要符合學生生活背景

數學來源于生活,又廣泛應用于生活,這為以生活為背景創設情境提供了保證。如果從日常生活中的數學出發,從學生熟悉的生活經驗出發,創設學生熟悉的、感興趣的、符合教學內容的情境,則可以大大激發學生的求知欲和探究熱情,讓他們感受到課堂的魅力,對課堂產生親切感,從而有效提高課堂教學效率。