數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)十分重要的組成部分。它是指學(xué)生依照數(shù)學(xué)教學(xué)大綱,按照一定的目的、內(nèi)容、要求,在教師的指導(dǎo)下,系統(tǒng)地掌握數(shù)學(xué)知識(shí)與技能的過(guò)程,是一個(gè)全面發(fā)展和個(gè)性發(fā)展的過(guò)程。本文就數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的特征與一般過(guò)程作一初步探討。
一、數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的特征
由于數(shù)學(xué)有其突出的特點(diǎn),所以數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的一種具體形式,也必將表現(xiàn)出一些特殊性來(lái)。
(一)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是數(shù)學(xué)語(yǔ)言的學(xué)習(xí),也是一種科學(xué)的公共語(yǔ)言的學(xué)習(xí)
數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)基本上是數(shù)學(xué)思維活動(dòng),而數(shù)學(xué)語(yǔ)言是數(shù)學(xué)思維的工具,所以掌握數(shù)學(xué)語(yǔ)言是順利地、有效地進(jìn)行數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)的重要基礎(chǔ)之一,我們要求學(xué)生應(yīng)當(dāng)把對(duì)數(shù)學(xué)語(yǔ)言的掌握同數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)緊密地結(jié)合起來(lái)。對(duì)數(shù)學(xué)語(yǔ)言的學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)從語(yǔ)義和語(yǔ)法兩個(gè)方面去進(jìn)行,做到“能說(shuō)、會(huì)寫、會(huì)用”。
數(shù)學(xué)語(yǔ)言被廣泛運(yùn)用于各門科學(xué)。無(wú)論是自然科學(xué),還是社會(huì)科學(xué),它們中的不少概念是用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)加以精確定義的,例如瞬時(shí)速度、人口增長(zhǎng)率等;它們中的不少法則和規(guī)律是用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)加以描述的,例如體積、溫度與壓強(qiáng)三者之間的相互關(guān)系等。另外,數(shù)學(xué)語(yǔ)言還能幫助我們通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理作出科學(xué)的預(yù)測(cè)。例如,1871年海王星的發(fā)現(xiàn),就與運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言有密切關(guān)系。所以說(shuō),數(shù)學(xué)還是一種科學(xué)的公共語(yǔ)言。任何一門科學(xué)都是以對(duì)數(shù)學(xué)語(yǔ)言的運(yùn)用程度來(lái)衡量其發(fā)展水平的。正如馬克思說(shuō)的那樣,只有當(dāng)科學(xué)能夠成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)時(shí),它才能達(dá)到完善的程度。
。ǘ⿺(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是一個(gè)“數(shù)學(xué)化”的過(guò)程,需要較強(qiáng)的抽象概括能力
數(shù)學(xué)是研究現(xiàn)實(shí)世界的空間形式和數(shù)量關(guān)系的科學(xué)。數(shù)學(xué)源于現(xiàn)實(shí),也必須寓于現(xiàn)實(shí),并且用于現(xiàn)實(shí),這就使數(shù)學(xué)完全脫離了具體的事實(shí),僅考慮形式的數(shù)量關(guān)系和空間形式,決定了數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是一個(gè)“數(shù)學(xué)化”的過(guò)程,從而成為學(xué)生學(xué)習(xí)的各門學(xué)科當(dāng)中一門最為抽象、最為概括的學(xué)科。
數(shù)學(xué)的高度抽象性和概括性主要表現(xiàn)在它所使用的高度形式化的數(shù)學(xué)語(yǔ)言上,例如,數(shù)的絕對(duì)值的“|a|”的定義形式,就采用了十分形式化的數(shù)學(xué)語(yǔ)言。
數(shù)學(xué)學(xué)科的這一高度抽象概括特性,容易給學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中造成表面的形式理解,具體表現(xiàn)在只記住內(nèi)容豐富的形式符號(hào),而不能真正理解它的本質(zhì)含義;僅能掌握形式的數(shù)學(xué)結(jié)論,而不知道結(jié)論背后的豐富事實(shí);僅能夠解答與例題類似的習(xí)題,而不能靈活運(yùn)用解題方法,達(dá)到舉一反三。從而出現(xiàn)形式和內(nèi)容的脫節(jié),具體和抽象的脫節(jié),感性和理性的脫節(jié)。因此,在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中特別需要進(jìn)行抽象概括,只有通過(guò)逐步地從具體到抽象的概括,才能使學(xué)生真正地掌握數(shù)學(xué)知識(shí),不僅掌握形式的數(shù)學(xué)結(jié)論,而且掌握形式結(jié)論背后的豐富事實(shí)。
。ㄈ⿺(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是一個(gè)邏輯推理的過(guò)程,需要較強(qiáng)的邏輯推理能力
推理是人類思維的一種重要表現(xiàn)形式,它是由一個(gè)或幾個(gè)判斷推出另一個(gè)判斷的思維形式。數(shù)學(xué)是一門建立在公理體系基礎(chǔ)上,其結(jié)論需加以嚴(yán)格證明的科學(xué)。數(shù)學(xué)推理的嚴(yán)格性和數(shù)學(xué)結(jié)論的確定性是大家所共知的。學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)時(shí),無(wú)論是概念的學(xué)習(xí),還是命題的學(xué)習(xí),或是定理的證明,習(xí)題的解決,都離不開邏輯推理,即數(shù)學(xué)證明。而數(shù)學(xué)證明所采用的邏輯形式中,最基本、最主要的就是演繹推理中的三段論。學(xué)生在整個(gè)中學(xué)階段的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中,反復(fù)學(xué)習(xí)、使用三段論來(lái)解答各種數(shù)學(xué)問(wèn)題,并且還要求他們能夠達(dá)到熟練掌握的程度,這對(duì)于他們演繹(邏輯)推理能力的發(fā)展無(wú)疑是極其有利的。所以從思維過(guò)程來(lái)說(shuō),數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)就是一個(gè)邏輯推理的過(guò)程。
(四)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是一個(gè)再創(chuàng)造的過(guò)程,需要較強(qiáng)的非邏輯思維能力
數(shù)學(xué)既是演繹科學(xué),又是歸納科學(xué);既是理論科學(xué),又是實(shí)驗(yàn)科學(xué)。因此,數(shù)學(xué)思維具有“實(shí)驗(yàn)、猜測(cè)、想象、直覺、靈感”等特點(diǎn)。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是一個(gè)再創(chuàng)造的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程要求學(xué)生除了必須具有一定的邏輯推理能力外,更需要具有非邏輯思維能力。
。ㄎ澹⿺(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是能使學(xué)習(xí)者形成良好心理品質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、富于創(chuàng)造開拓精神和良好素質(zhì)的一種學(xué)習(xí)
數(shù)學(xué)除了能使學(xué)習(xí)者獲得知識(shí)、發(fā)展智力和能力、形成數(shù)學(xué)觀念外,還具有突出的思想品德教育功能。首先,數(shù)學(xué)中含有許多可進(jìn)行愛國(guó)主義教育的內(nèi)容,例如可結(jié)合數(shù)學(xué)內(nèi)容,適當(dāng)介紹一些我國(guó)古今數(shù)學(xué)家的偉大成就,使學(xué)生樹立愛國(guó)主義思想。其次,數(shù)學(xué)中充滿了辯證法,蘊(yùn)涵著豐富的辯證唯物主義觀點(diǎn),例如對(duì)立統(tǒng)一(有理數(shù)的減法轉(zhuǎn)化為加法)、量變質(zhì)變(圓的割線繞圓外一點(diǎn)逐漸旋轉(zhuǎn)變成切線的過(guò)程)、普遍聯(lián)系(有序?qū)崝?shù)對(duì)與平面內(nèi)的點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系)、運(yùn)動(dòng)變化(數(shù)的概念的發(fā)展)等。再次,數(shù)學(xué)是一門特別費(fèi)思考、嚴(yán)要求、重訓(xùn)練的學(xué)科。因此,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)有助于學(xué)生形成愛科學(xué)、有頑強(qiáng)意志、良好的思考習(xí)慣和勤于探索、追求真理的科學(xué)態(tài)度。最后,數(shù)學(xué)具有很大的魅力,例如數(shù)與形的完美統(tǒng)一、和諧簡(jiǎn)潔等,足以把學(xué)習(xí)者帶入一個(gè)五彩繽紛的世界,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)他們對(duì)科學(xué)美、數(shù)學(xué)美的感受力、鑒賞力以及對(duì)美的追求和創(chuàng)新意識(shí)。
二、數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的一般過(guò)程
根據(jù)學(xué)習(xí)的認(rèn)知理論可知,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過(guò)程是新的學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生原有的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)相互作用,形成新的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過(guò)程。依據(jù)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的變化,可以將數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的一般過(guò)程劃分為三個(gè)階段,如圖1所示:
圖1數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的一般過(guò)程
(一)輸入階段
學(xué)習(xí)活動(dòng)起源于新的學(xué)習(xí)情境。輸入階段實(shí)質(zhì)上就是給學(xué)生提供新的數(shù)學(xué)信息和新的學(xué)習(xí)內(nèi)容,并創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生觀察思考、分析辨別和抽象概括的情境。在這樣的學(xué)習(xí)情境中,學(xué)生原有的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新學(xué)習(xí)的內(nèi)容之間發(fā)生認(rèn)知沖突,使他們?cè)谛睦砩袭a(chǎn)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的需要,這是輸入階段的關(guān)鍵。為了引起學(xué)習(xí),在這一階段中,教師一方面要設(shè)法激發(fā)學(xué)生們強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)熱情;另一方面要通過(guò)一定的手段(例如必要的復(fù)習(xí))強(qiáng)化與新知識(shí)有關(guān)的內(nèi)容,使學(xué)生作好必要的認(rèn)知準(zhǔn)備。
。ǘ┫嗷プ饔秒A段
在學(xué)生有了學(xué)習(xí)的需要和一定的知識(shí)準(zhǔn)備之后,當(dāng)新的學(xué)習(xí)內(nèi)容輸入后,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)便進(jìn)入相互作用的階段。這時(shí)學(xué)生原有的數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)與新的學(xué)習(xí)內(nèi)容之間就發(fā)生相互作用。相互作用的基本形式有兩種:同化和順應(yīng)。
所謂同化,就是利用自己已有的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu),對(duì)新學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行加工和改造,并將其納入到原有的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)中去,從而擴(kuò)大原有的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)。
所謂順應(yīng),就是當(dāng)原有的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)不能接納新的學(xué)習(xí)內(nèi)容時(shí),必須對(duì)原有的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整和改造,以適應(yīng)新的學(xué)習(xí)內(nèi)容的需要。例如,初中一年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)有理數(shù),就是把負(fù)有理數(shù)同化到正有理數(shù)結(jié)構(gòu)中去的過(guò)程,學(xué)生在小學(xué)已形成了0和正有理數(shù)的認(rèn)知結(jié)構(gòu),因此,當(dāng)把負(fù)有理數(shù)的概念輸入時(shí),學(xué)生就在他們頭腦中篩選出可以納入負(fù)有理數(shù)的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)?正有理數(shù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)。根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu),對(duì)負(fù)有理數(shù)進(jìn)行加工改造,建立起負(fù)有理數(shù)和正有理數(shù)之間的聯(lián)系:在數(shù)軸上,負(fù)有理數(shù)是0左邊的數(shù),負(fù)有理數(shù)的性質(zhì)和正有理數(shù)的性質(zhì)相反,負(fù)有理數(shù)的加、減運(yùn)算可用正有理數(shù)來(lái)定義,等等。負(fù)有理數(shù)就被同化到正有理數(shù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)中去了,原有的正有理數(shù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)被擴(kuò)充成有理數(shù)認(rèn)知結(jié)構(gòu),這個(gè)過(guò)程可用下面的圖2來(lái)表示:
圖2有理數(shù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)形成過(guò)程
再如,學(xué)生學(xué)習(xí)函數(shù)概念的過(guò)程就是順應(yīng)的過(guò)程。初中生剛學(xué)習(xí)函數(shù)時(shí),原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)新的認(rèn)知需要,在此之前,學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中只有常量數(shù)學(xué)的有關(guān)知識(shí),主要是代數(shù)式的恒等變形和方程、不等式的等價(jià)變形,以通過(guò)運(yùn)算求得結(jié)果為目的,其主要手段是運(yùn)算。而學(xué)習(xí)變量的概念,要以變化的觀點(diǎn)來(lái)考察變量之間的相互依賴關(guān)系,研究的著眼點(diǎn)是“關(guān)系”,其表達(dá)的主要手段是列出解析式或描繪圖象。比如,在學(xué)習(xí)函數(shù)概念之前學(xué)習(xí)圓的面積公式,是為了利用圓的半徑去計(jì)算圓的面積;而在學(xué)習(xí)函數(shù)概念時(shí),則要換個(gè)角度來(lái)考察圓的面積公式,將其看成圓的面積與半徑之間相互變化所遵循的規(guī)律。顯然,學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不能和新的認(rèn)知需要相適應(yīng),學(xué)生必須對(duì)原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整,以適應(yīng)新的學(xué)習(xí)需要,并建立新的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu),我們可用圖3來(lái)表示這一過(guò)程:
變量及相互關(guān)系→常量數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)→函數(shù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)
同化和順應(yīng)是學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生原有數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)和新學(xué)習(xí)內(nèi)容相互作用的兩種不同的形式;它們往往存在于同一個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中,只是側(cè)重面不同而已。例如上面所說(shuō)的負(fù)有理數(shù)的學(xué)習(xí),原有的正有理數(shù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)也有所改變,以順應(yīng)新知識(shí)的學(xué)習(xí);而在函數(shù)概念的學(xué)習(xí)中,也存在著同化的過(guò)程。
。ㄈ┎僮鬟\(yùn)用階段
這一階段是運(yùn)用在相互作用階段形成的新的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)去解決問(wèn)題的過(guò)程。這里的操作指智力活動(dòng),也就是數(shù)學(xué)思維活動(dòng),操作的主要方式是數(shù)學(xué)練習(xí)。這一階段的主要任務(wù)就是要使剛剛產(chǎn)生的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)趨于完善,達(dá)到預(yù)期的教育目標(biāo)。
數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程的這三個(gè)階段是緊密聯(lián)系的,任一階段的學(xué)習(xí)出現(xiàn)紕漏,都會(huì)影響學(xué)習(xí)的質(zhì)量。通過(guò)剖析數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的一般過(guò)程可看出,不但輸入階段和相互作用階段對(duì)新知識(shí)的加工、接納取決于學(xué)生已有的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的狀況,而且操作運(yùn)用階段中問(wèn)題解決的策略、方式和途徑的選擇也與一定的認(rèn)知結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。因此,有效的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),要求新知識(shí)與原數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)處于相互容納的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)之中。
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