摘 要:隨著教育理念的不斷更新與發(fā)展,高中數(shù)學(xué)教學(xué)正面臨著從傳統(tǒng)的碎片化知識(shí)傳授向注重知識(shí)系統(tǒng)性與學(xué)生綜合素養(yǎng)培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。單元整體教學(xué)作為一種新興的教學(xué)模式,強(qiáng)調(diào)整體統(tǒng)籌安排單元教學(xué)內(nèi)容、設(shè)定單元教學(xué)目標(biāo),旨在打破學(xué)科知識(shí)零散的局限,提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)則以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索、解決問(wèn)題,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性,成為高中數(shù)學(xué)教學(xué)中備受推崇的教學(xué)方法。本文結(jié)合“圓錐曲線(xiàn)”一單元,分析問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下的高中數(shù)學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)策略。
關(guān)鍵詞:?jiǎn)栴}驅(qū)動(dòng);高中數(shù)學(xué);單元整體教學(xué)
“圓錐曲線(xiàn)”一單元作為高中數(shù)學(xué)的重要組成部分,其內(nèi)容具有高綜合性和高難度性。傳統(tǒng)的教學(xué)方式側(cè)重于知識(shí)點(diǎn)的逐一講解和習(xí)題訓(xùn)練,忽略了單元知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系和學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力培養(yǎng)[1]。因此,在“圓錐曲線(xiàn)”的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)中引入問(wèn)題驅(qū)動(dòng)策略,不僅幫助學(xué)生深化對(duì)圓錐曲線(xiàn)知識(shí)的理解和應(yīng)用,還能提升學(xué)生的邏輯思維能力和問(wèn)題解決能力,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)[2]。
一、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下的高中數(shù)學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)
(一)確定核心問(wèn)題
在問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下的高中數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)中,確定核心問(wèn)題是關(guān)鍵步驟之一。核心問(wèn)題的確立,能有效引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方向,提升他們的參與感和主動(dòng)性,促進(jìn)數(shù)學(xué)思維的全面發(fā)展[3]。以“圓錐曲線(xiàn)”一單元為例,首先需分析教材和課程標(biāo)準(zhǔn),以確保設(shè)計(jì)符合教育目標(biāo)和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。教材中關(guān)于圓錐曲線(xiàn)的內(nèi)容通常包括橢圓、拋物線(xiàn)和雙曲線(xiàn)的定義、性質(zhì)及其圖形表示。課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)掌握基本概念,運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。其次,教師應(yīng)對(duì)教材進(jìn)行深入的分析,識(shí)別出學(xué)生在理解圓錐曲線(xiàn)時(shí)可能面臨的具體挑戰(zhàn),如對(duì)圖形性質(zhì)的抽象思維能力的不足。結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況,教師需考慮學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、興趣及學(xué)習(xí)風(fēng)格。此外,學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差異也需要被重視。一些學(xué)生可能對(duì)代數(shù)運(yùn)算較為熟悉,而對(duì)幾何圖形的理解相對(duì)薄弱。最后,教師可通過(guò)前測(cè)和觀察,收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),針對(duì)性地設(shè)計(jì)問(wèn)題。確定核心問(wèn)題時(shí),教師應(yīng)圍繞“圓錐曲線(xiàn)的定義和性質(zhì)”設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題,如“如何通過(guò)實(shí)際生活中的例子來(lái)理解不同類(lèi)型的圓錐曲線(xiàn)”這個(gè)問(wèn)題,不僅要求學(xué)生運(yùn)用已有知識(shí),還促使他們進(jìn)行自主探究和思考,形成更深刻的理解。
(二)科學(xué)設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈
在高中數(shù)學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈?zhǔn)顷P(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,問(wèn)題鏈不僅能幫助學(xué)生理清知識(shí)脈絡(luò),還能在探究的過(guò)程中培養(yǎng)他們的邏輯思維能力和創(chuàng)新意識(shí),為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。尤其以“圓錐曲線(xiàn)”一單元為例,為有效提升學(xué)生的思維發(fā)展和問(wèn)題解決能力,針對(duì)圓錐曲線(xiàn)的核心問(wèn)題,首先應(yīng)當(dāng)圍繞其定義、性質(zhì)及應(yīng)用展開(kāi)。1.引入階段:激發(fā)興趣,初識(shí)圓錐曲線(xiàn),可設(shè)計(jì)問(wèn)題:探照燈反射鏡是什么形狀的?為什么選擇這種形狀?通過(guò)實(shí)際例子引入圓錐曲線(xiàn)的概念,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。或行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道是什么形狀的?進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)圓錐曲線(xiàn)在自然界中的應(yīng)用,為后續(xù)學(xué)習(xí)鋪墊。2.探究階段:深入理解,構(gòu)建知識(shí)體系。以橢圓為例,可設(shè)計(jì)問(wèn)題:若平面內(nèi)有兩定點(diǎn)、,且,動(dòng)點(diǎn)到兩定點(diǎn)的距離之和為,則點(diǎn)的軌跡是什么?引出橢圓的定義,并引導(dǎo)學(xué)生思考其幾何特征。接著,如何根據(jù)橢圓的定義建立其標(biāo)準(zhǔn)方程?引導(dǎo)學(xué)生利用坐標(biāo)法建立橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,體會(huì)數(shù)形結(jié)合的思想。然后,橢圓的焦點(diǎn)、長(zhǎng)軸、短軸、離心率等概念如何定義?它們之間有何關(guān)系?進(jìn)一步理解橢圓的性質(zhì),為后續(xù)學(xué)習(xí)雙曲線(xiàn)和拋物線(xiàn)做準(zhǔn)備。3.應(yīng)用階段:鞏固知識(shí),提升能力。教師可設(shè)計(jì)問(wèn)題:如何利用圓錐曲線(xiàn)的性質(zhì)解決實(shí)際問(wèn)題?(如航天器的運(yùn)行軌跡問(wèn)題),培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí),將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題。接著提出問(wèn)題:在解決圓錐曲線(xiàn)相關(guān)問(wèn)題時(shí),如何優(yōu)化解題策略?(如利用韋達(dá)定理、點(diǎn)差法等),以提升學(xué)生的解題能力和數(shù)學(xué)思維能力。4.綜合應(yīng)用階段。教師可設(shè)計(jì)問(wèn)題:如何利用圓錐曲線(xiàn)的性質(zhì)解決實(shí)際問(wèn)題,如求最值、范圍等?圓錐曲線(xiàn)之間有哪些聯(lián)系和區(qū)別?如何通過(guò)設(shè)未知數(shù),建立方程來(lái)解決圓錐曲線(xiàn)的綜合問(wèn)題?在解決圓錐曲線(xiàn)問(wèn)題時(shí),有哪些常見(jiàn)的錯(cuò)誤和注意事項(xiàng)?通過(guò)這樣的問(wèn)題鏈設(shè)計(jì),引導(dǎo)學(xué)生逐步深入地學(xué)習(xí)圓錐曲線(xiàn)的知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維和解決問(wèn)題的能力。
(三)規(guī)劃教學(xué)活動(dòng)
在規(guī)劃“圓錐曲線(xiàn)”一單元的教學(xué)活動(dòng)時(shí),應(yīng)全面考慮教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,搭建一個(gè)富有層次感的教學(xué)框架。在問(wèn)題導(dǎo)入階段,通過(guò)實(shí)際生活中的應(yīng)用案例引入圓錐曲線(xiàn)的概念,如展示衛(wèi)星軌道、拋物線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)軌跡等,這些實(shí)例能夠激發(fā)學(xué)生的興趣,促使他們思考圓錐曲線(xiàn)的實(shí)際意義。在此過(guò)程中,教師可以提出以下問(wèn)題:“你能想到哪些場(chǎng)景涉及圓錐曲線(xiàn)?”以調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與度。在自主探究環(huán)節(jié),學(xué)生分組進(jìn)行查閱資料、實(shí)驗(yàn)或使用數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行模擬,深入理解圓錐曲線(xiàn)的性質(zhì)。每組選擇不同類(lèi)型的圓錐曲線(xiàn)進(jìn)行研究,例如橢圓、拋物線(xiàn)和雙曲線(xiàn),并探討其定義、方程及圖形特征。在此過(guò)程中,教師應(yīng)適時(shí)提供指導(dǎo),確保學(xué)生能夠有效利用資源。在合作學(xué)習(xí)階段,學(xué)生以小組為單位,分享各自的研究成果,進(jìn)行相互評(píng)價(jià)和反思。安排每組展示其研究的圓錐曲線(xiàn)類(lèi)型,討論其應(yīng)用實(shí)例及數(shù)學(xué)性質(zhì)。通過(guò)這種方式,學(xué)生不僅能鞏固所學(xué)知識(shí),還能提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和表達(dá)能力。在總結(jié)歸納時(shí),教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)圓錐曲線(xiàn)在不同領(lǐng)域中的重要性。采取提問(wèn)的方式讓學(xué)生歸納出各類(lèi)圓錐曲線(xiàn)的共同特征與不同點(diǎn),幫助他們形成系統(tǒng)的知識(shí)框架。在拓展延伸部分,可設(shè)計(jì)一些與圓錐曲線(xiàn)相關(guān)的課外活動(dòng)或項(xiàng)目,同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生探索更多的實(shí)際應(yīng)用,如天文學(xué)中的行星軌道、建筑設(shè)計(jì)中的拱形結(jié)構(gòu)等。引導(dǎo)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行圓錐曲線(xiàn)的動(dòng)態(tài)演示,進(jìn)一步加深對(duì)其性質(zhì)的理解[5]。
(四)評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)
在問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下的高中數(shù)學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)中,多元化的評(píng)估方式,能全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,避免單一評(píng)估方式帶來(lái)的局限性。多元化的評(píng)估方式與問(wèn)題導(dǎo)向的評(píng)估內(nèi)容,更全面反映學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的成長(zhǎng)與變化,促進(jìn)他們的深度學(xué)習(xí)與全面發(fā)展[6]。為此,可采取多種評(píng)估方法,包括課堂表現(xiàn)、作業(yè)、項(xiàng)目展示、測(cè)試等,形成一個(gè)立體的評(píng)估體系。1.課堂表現(xiàn)評(píng)估及時(shí)反饋學(xué)生在參與討論與互動(dòng)中的表現(xiàn)。教師通過(guò)觀察學(xué)生在小組討論中的參與度和表達(dá)能力,判斷其對(duì)圓錐曲線(xiàn)概念的理解程度。這一過(guò)程不僅考查學(xué)生的知識(shí)掌握情況,也有助于激勵(lì)他們的思維能力與合作精神。2.作業(yè)則是對(duì)學(xué)生獨(dú)立思考能力的考查。設(shè)計(jì)與圓錐曲線(xiàn)相關(guān)的課后作業(yè),涵蓋計(jì)算題、應(yīng)用題和開(kāi)放性問(wèn)題。通過(guò)這些作業(yè),教師能夠評(píng)估學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力,鼓勵(lì)學(xué)生在課后進(jìn)行深入思考,促進(jìn)知識(shí)的鞏固與延伸。3.項(xiàng)目展示則提供了一個(gè)綜合性評(píng)估的機(jī)會(huì)。學(xué)生以小組為單位,圍繞圓錐曲線(xiàn)的實(shí)際應(yīng)用或相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究與展示,不僅檢驗(yàn)學(xué)生的研究能力和團(tuán)隊(duì)合作能力,還能提升他們的表達(dá)與溝通能力。通過(guò)展示,學(xué)生將理論與實(shí)踐結(jié)合,深化對(duì)知識(shí)的理解。4.測(cè)試是評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)成果的傳統(tǒng)方式。通過(guò)設(shè)計(jì)與圓錐曲線(xiàn)相關(guān)的測(cè)試題,可以有效測(cè)量學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。在測(cè)試中,除選擇題和填空題外,可加入應(yīng)用題和綜合性題目,鼓勵(lì)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題。5.以問(wèn)題為導(dǎo)向的評(píng)估內(nèi)容則更具針對(duì)性。評(píng)估內(nèi)容應(yīng)圍繞核心問(wèn)題展開(kāi),關(guān)注學(xué)生在解決這些問(wèn)題過(guò)程中的思考方式與解決策略。教師可分析學(xué)生在解決問(wèn)題時(shí)所采用的方法,評(píng)估其邏輯思維能力和創(chuàng)新能力。例如,若學(xué)生通過(guò)不同的數(shù)學(xué)工具和方法解決同一個(gè)圓錐曲線(xiàn)相關(guān)問(wèn)題,顯示出其靈活運(yùn)用知識(shí)的能力。
二、教學(xué)效果分析
(一)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性
在“圓錐曲線(xiàn)”一單元的教學(xué)中,以問(wèn)題為導(dǎo)向,從實(shí)際生活中的現(xiàn)象引出關(guān)于圓錐曲線(xiàn)的核心問(wèn)題,如“如何用圓錐曲線(xiàn)的知識(shí)描述和解決實(shí)際生活中的問(wèn)題?”這種方式讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)與生活的緊密聯(lián)系,激發(fā)了他們的好奇心。學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中,開(kāi)展自主探究和合作學(xué)習(xí),積極參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中。在自主探究階段,他們閱讀教材、查閱資料,嘗試用不同的方法推導(dǎo)圓錐曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程等,這種主動(dòng)探索知識(shí)的過(guò)程讓學(xué)生有成就感,進(jìn)一步提高了學(xué)習(xí)興趣。在合作學(xué)習(xí)中,學(xué)生交流討論、共同解決問(wèn)題,增強(qiáng)了參與感。
(二)學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力和問(wèn)題解決能力得到提升
在學(xué)習(xí)圓錐曲線(xiàn)的過(guò)程中,學(xué)生需要從具體的實(shí)際問(wèn)題中抽象出數(shù)學(xué)模型。通過(guò)這種訓(xùn)練,學(xué)生的抽象思維能力得到提高。他們學(xué)會(huì)了將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題,用數(shù)學(xué)語(yǔ)言和方法進(jìn)行分析和解決。同時(shí),問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下的單元整體教學(xué)要求學(xué)生圍繞問(wèn)題鏈進(jìn)行思考和推理。從圓錐曲線(xiàn)的定義到標(biāo)準(zhǔn)方程的推導(dǎo),再到幾何性質(zhì)的應(yīng)用,每個(gè)環(huán)節(jié)都需要學(xué)生進(jìn)行邏輯推理。在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí),學(xué)生要分析問(wèn)題的條件和要求,選擇合適的圓錐曲線(xiàn)知識(shí)進(jìn)行求解。這種訓(xùn)練有助于提高學(xué)生的邏輯思維能力,使他們能夠有條理地思考和解決問(wèn)題。此外,為提升學(xué)生的創(chuàng)新思維能力,在單元整體教學(xué)中,鼓勵(lì)學(xué)生提出不同的解決方案和創(chuàng)新的思路。這種創(chuàng)新思維的培養(yǎng)不僅有助于學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中取得更好的成績(jī),也為他們未來(lái)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
(三)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和合作意識(shí)增強(qiáng)
單元整體教學(xué)要求學(xué)生進(jìn)行自主探究,促使學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)的方法和技巧。在自主探究過(guò)程中,學(xué)生需要獨(dú)立思考、制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃、選擇學(xué)習(xí)資源,并對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)估。例如,在推導(dǎo)圓錐曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程時(shí),學(xué)生通過(guò)查閱資料、嘗試不同的方法,不斷嘗試和反思掌握知識(shí),這種自主學(xué)習(xí)的經(jīng)歷讓學(xué)生逐漸提高了自主學(xué)習(xí)能力。此外,合作學(xué)習(xí)是單元整體教學(xué)的重要環(huán)節(jié),在小組合作中,學(xué)生學(xué)會(huì)了與他人合作、交流和分享。他們共同解決問(wèn)題,互相啟發(fā)、互相幫助,培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神。例如,在討論實(shí)際生活中的問(wèn)題時(shí),學(xué)生分工合作,有的負(fù)責(zé)收集資料,有的負(fù)責(zé)分析問(wèn)題,有的負(fù)責(zé)提出解決方案。通過(guò)合作學(xué)習(xí),學(xué)生不僅能提升學(xué)習(xí)效果,還增強(qiáng)了合作意識(shí)和人際交往能力。
(四)學(xué)生核心素養(yǎng)落實(shí)與達(dá)成效果分析
數(shù)學(xué)抽象素養(yǎng)方面,通過(guò)一系列問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生從圓錐曲線(xiàn)的實(shí)際背景和實(shí)例中抽象出橢圓、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)的定義及特征,使其能夠用數(shù)學(xué)語(yǔ)言精確描述這些曲線(xiàn),理解其本質(zhì)內(nèi)涵,擺脫具體情境的束縛,學(xué)會(huì)構(gòu)建抽象的數(shù)學(xué)模型,為后續(xù)數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
邏輯推理素養(yǎng)上,在推導(dǎo)圓錐曲線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)方程以及探究其性質(zhì)的過(guò)程中,問(wèn)題鏈激發(fā)學(xué)生深入思考,依據(jù)已有的定義、定理和數(shù)學(xué)規(guī)則,逐步推導(dǎo)出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論,培養(yǎng)了他們有條理、有依據(jù)地進(jìn)行思考和推理的能力,從簡(jiǎn)單的邏輯判斷上升到復(fù)雜的邏輯論證,提高了思維的縝密性。
數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)得以提升,在解決實(shí)際問(wèn)題如衛(wèi)星軌道、橋梁設(shè)計(jì)等與圓錐曲線(xiàn)相關(guān)的應(yīng)用問(wèn)題時(shí),學(xué)生能夠在問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下,將實(shí)際情境轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題,建立圓錐曲線(xiàn)模型,并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)求解,體會(huì)數(shù)學(xué)與現(xiàn)實(shí)世界的緊密聯(lián)系,學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)工具解決實(shí)際問(wèn)題,提高了學(xué)以致用的能力。
直觀想象素養(yǎng)也有長(zhǎng)足進(jìn)步,借助圖形繪制、動(dòng)態(tài)演示等手段,學(xué)生在腦海中構(gòu)建起圓錐曲線(xiàn)的直觀表象,能夠從圖形的角度理解抽象的數(shù)學(xué)概念和關(guān)系,通過(guò)對(duì)圖形的觀察、分析和變換,預(yù)測(cè)和解決問(wèn)題,提升了空間想象能力和幾何直觀洞察力,使得他們?cè)诿鎸?duì)復(fù)雜的幾何問(wèn)題時(shí)能夠迅速把握關(guān)鍵,找到解題思路,有力地促進(jìn)了學(xué)生在“圓錐曲線(xiàn)”單元學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的整體。
結(jié)束語(yǔ)
問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下的高中數(shù)學(xué)單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)以核心問(wèn)題為引領(lǐng),將相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地整合在一起,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性,提升了教學(xué)效果。在“圓錐曲線(xiàn)”一單元的教學(xué)中,通過(guò)確定核心問(wèn)題、設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈、規(guī)劃教學(xué)活動(dòng)和評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)等環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的整體性和連貫性,培養(yǎng)了學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力、問(wèn)題解決能力和自主學(xué)習(xí)能力。探索問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)在其他數(shù)學(xué)內(nèi)容板塊中的應(yīng)用,為高中數(shù)學(xué)教學(xué)改革提供更多的經(jīng)驗(yàn)和參考。
參考文獻(xiàn)
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本文系教育部福建師范大學(xué)基礎(chǔ)教育課程研究中心2022年開(kāi)放課題“指向核心素養(yǎng)的高中數(shù)學(xué)精準(zhǔn)教學(xué)實(shí)踐研究”(課題編號(hào):KCA2022175)的研究成果。