培养问题意识,重在问题设计

2013-07-25 07:28江苏省溧水高级中学李宽珍
中学数学杂志 2013年6期
关键词:奇函数直线数学

☉江苏省溧水高级中学 李宽珍

“问题是数学的心脏”,没有问题就没有数学.在教学中培养学生的问题意识有利于激疑,释疑,有利于教学过程的开展,有利于课堂效率的提高,被越来越多的教师使用.如何培养学生的问题意识,笔者觉得还得在问题设计上下工夫.由于课堂是师生交流的主要阵地,所以教师应该把更多精力集中在自己的课堂提问上.教师必须根据学生的年龄特征、知识贮备、思维品质、教材特点等方面的具体情况,设计出相应的科学问题,切不可为了问题而问题,让学生问题意识的培养流于形式.一般说来,问题设计应具备以下几个方面特征:

一、问题的趣味性

新颖、奇特而有趣的问题容易吸引学生的注意,调动学生的情绪,学生学起来兴趣盎然,学生的求知欲由潜伏状态转入活跃状态,进而激发他们进一步学习和探究的内驱力.

例如:在讲等比数列的前n项和公式前,问学生:“有这样一笔交易,你愿意吗?我每天给你十万元,你只要第一天给我一分钱,第二天给我两分钱,第三天给我四分钱,…,期限是三十一天.”学生对这个问题兴趣高涨,很自然可以引导学生探求等比数列前n项和的求法.

上述问题,贴近生活,结合实际,在课堂教学中创设这样的情境,能使每个学生品味数学源于生活,用于生活,促使他们积极搜索生活中的问题去解决.这样学生发现数学从生活中来,又可以运用到生活中去.学生既运用了知识,又发展了解决问题的能力,学生的学习兴趣就立即被调动起来,由此产生持久的学习内驱力.

二、问题的针对性

问题情境应根据教学内容,抓住基本概念和基本原理,紧扣教材的中心及重点、难点设疑.

例如:“平面的基本性质”一节的教学,向学生提问:你能用数学的眼光来分析下列问题吗?

(1)怎么检验教室的地面铺得平不平?

(2)为什么用来作支撑的架子大多数是三角架?

(3)为什么只要装一把锁门就能固定?

通过这一系列问题的作答、体悟,把这节课的重点、难点逐步引入,从而调动了学生探究的主动性.

三、问题的引导性

课堂教学中的问题也可以由学生提出,但限于学生的知识能力,对问题的思考程度,学生很难提出切中要害的问题,他们常常感到有问题,但又说不清、道不明.此时学生的思维处于困惑期,正是不愤不启、不悱不发的有利时机,教师若能设计出引导性很强的问题,能联系学生已有知识、能力及个人经验,而且是学生乐于思考且易产生联想的,这样就可以启迪学生的思维,带领他们深入思考,不断提出有价值的问题,进而逐步解决问题.

例如:在讲不等式证明的例题时,由于是阴雨天,教室内的光线较暗,于是笔者用以下问题作引入:大家知道,建筑学上规定:民用建筑的采光度等于窗户面积与房间地面的面积之比,但窗户面积必须小于地面面积,采光度越大说明采光条件越好.

试问:增加同样的窗户面积与地面面积后,采光条件是变好了还是变坏了?为什么?

学生很快进入了探索状态,并找到了问题所隐含的数学模型:

由于有了实际问题背景,同学们的探究热情异常高涨,比较法、分析法、综合法、构造函数法、数形结合法等多种方法竞相出现.在解题回顾中,师生还共同对问题进行了引申、推广及相应证明,从而增强了学生探究的信息和勇气,领略了成功的喜悦和创造的快乐.

又如,在《直线与平面垂直的判定定理》的教学中,可以让学生回忆直线与平面平行的判定,平面外一条直线只要和平面内一条直线平行,那么直线就和这个平面平行,那么一条直线与一个平面垂直需要满足什么条件?(学生通过类比,发现一条不行,两条,三条,…,无数条都不行,然后再设计问题:

(1)对折后的矩形纸片竖立在桌面上,折痕与桌面的关系怎样?

(2)如何判断旗杆与地面垂直?

根据这些问题,学生自己归纳线面垂直的判定定理已经是水到渠成了.

这样便可以启发学生利用已有知识解决相应问题,事实上,类比推理的思想对所有学科都有重要意义.

四、问题的通俗性

应当指出,学生由于知识水平尤其是文学基础的限制,对教师所提问题的含义的理解往往达不到期望值.此时,学生对“问题是什么意思”都弄不清,更别说如何回答问题了,因此,教师的提问必须通俗易懂,数学课之所以让部分学生发怵,很重要的原因是数学语言的枯燥与抽象,教师在讲授知识时,必须“翻译”,先用口语化,生活化的语言描述定理、公理、推论,达到一定阶段,再将其提炼成标准的数学语言,提问必须遵循这一原则,便于学生理解问题的实质.

例如:在复习“奇函数”的概念时,不仅要让学生明确并记住奇函数的概念,还要明确其中的关键词“对定义域中的每一个x,都有f(-x)=-f(x)”,而且还要明确其中的隐含信息,即一个函数为奇函数的必要条件是它的定义域关于原点对称.所以复习中,学生理解这一概念后,可以提问以下问题:

(1)奇函数的图像关于原点对称,反之是否成立?你是如何理解的?

(2)奇函数的图像关于原点对称,那么对称性有怎样的特征?

(3)奇函数的定义可以用通俗的语句来怎么表述?(对函数f(x),将自变量x换为-x后,其自变量也变为原来的相反数,而且这一结论对定义域内所有的x都是成立的.)

(4)若已知一个函数是奇函数,可以知道哪些条件?(一个恒等式,另外这个等式对所有x都成立.其中x=0时,f(0)=0,这个是重要的结论)

(5)若要证明一个函数是奇函数,如何证明?(要证明对定义域内所有的x,都有f(-x)=-f(x)或f(-x)+f(x)=0.

这样,学生对奇函数的这一概念掌握的就会比较扎实,遇到这类问题就比较容易解决.

五、问题的深刻性

在进行问题教学中,若教师不能深入研究教材,提出一些肤浅的问题,不仅会让问题教学流于形式,更不利于学生形成良好的思维习惯,形成不了良好的思维品质.课堂看起来是热热闹闹,但没有解决本质性的问题.所以,提出的问题难度要适中,即教师提出的问题应接近学生的“最近发展区”,使学生能够“跳一跳,摘果子”.

例如:在学习了“几何概型”的概念和计算方法后,可以设计下列问题:

设有关于x的一元二次方程x2+2ax+b2=0.

(Ⅰ)若a是从0,1,2,3四个数中任取的一个数,b是从0,1,2三个数中任取的一个数,求上述方程有实根的概率.

(Ⅱ)若a是从区间[0,3]任取的一个数,b是从区间[0,2]任取的一个数,求上述方程有实根的概率.

这两个问题就突出了古典概型与几何概型的比较与选择,突出了新旧知识之间的联系与差别,前后呼应、循序渐进,突出了从古典概型到几何概型,是从有限到无限的延伸,原来枯燥的讲解说教被题目中的这一字改动,尽在不言中了.

又如,在“弧度制”中角的集合与实数集之间可以建立一一对应关系,三角函数就可以看成以实数为自变量,以单位圆上的点的坐标或坐标比值为函数值的函数,这时可以再进一步提问:

(1)任意角的三角函数的定义符合函数的定义吗?你能确定它的定义域和值域吗?

(2)你能说说任意角三角函数的对应法则吗?

(3)你能将任意角的三角函数与锐角三角函数的概念进行比较吗?

通过这样的一些问题,让学生将这些内容探究清楚,也就解决了重难点问题.

六、问题的层次性

现代信息论认为,教学是一种循序渐进地选取、组织传递和运用知识信息、促进学生了解信息、掌握知识的活动.因而必须根据教学要求与学生认知水平,按一定层次提出由浅入深、步步递进的问题.这样可以使学生了解知识的发生与发展过程,同时也可以让学生养成深入探究问题本质的好习惯.所以,设计的问题要小而具体,避免空洞抽象.可把有一定难度的问题分解成几个有内在联系的小问题,步步深入,使学生加深对知识的理解.

例如:在《直线的斜率》引入时,可以逐步提出下列问题:

(1)怎样可以确定一条直线?(两点)

(2)若直线过一定点,要确定直线还要增加什么条件?(方向)

(3)若过同一点的两条直线方向不同,直观上看有何差异?(倾斜程度不同)

(4)生活中有没有涉及倾斜程度的例子?(路面,楼梯,太阳光线等的倾斜程度)

(5)如何刻画直线的倾斜程度?(纵坐标与横坐标的增量之比)

这样就很自然的引入了斜率这个概念,学生不会感到很突然,难以理解.

又如,在教学“直线与方程”这节课时,分别向学生提出以下问题:

(3)集合A、B分别表示什么意义?

随着这几个具体问题的思考、讨论、比较和总结,学生的思维逐步逼近直线与方程概念的本质特征.

在这样的教学中,通过层层提问来启动学生的数学思维,用数学问题来推动教学进程,师生合作互动.教师对教学的主导性和学生学习的主体性得以统一,隐含在数学知识中的思想方法、能力体系、价值规范、思维方式和数学内在的理性精神、创新精神得到充分孕育.

总之,培养学生的问题意识对教师提出了更高的要求,要求教师更新教学观念,进行角色转变,从知识传授逐步过渡到问题解决,从以教为中心转为以学为中心.要求教师要深入备课、自如驾驭课堂,不仅要有一套完整的问题构建设计、明确的能力培养目标和课堂的引导推进措施,而且要善于呈现问题,改进评价方法.而要达到这样的要求,教师必须不断充电,与时俱进,形成精深的专业知识和广博的问题储备,积淀深厚的教育理论修养和丰富的教育教学经验,如此才能巧妙地设计问题,进而能在教学中引导和解决生成各种问题,使问题教学法的应用更出神入化、得心应手,让问题意识的培养真正在课堂中扎根,不断提高数学课堂的效率,从而提高数学教学的有效性.

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