情境教学模式下高中生数学问题解决能力培养分析

李狄勇

一、 引言

《普通高中数学课程标准(2017版2020修订)》强调,教师需要培养学生“在实际情境中从数学的视角发现问题、提出问题,分析问题、建立模型,确定参数、计算求解,检验结果、改进模型,最终解决实际问题。”如此才能够有效建立起学科与现实生活之间的联系,使学生通过数学视角了解更多事物的运行规律。因此,在实践教学过程中,高中数学教师需要充分结合知识特点,为学生创设丰富的数学学习情境,使学生有意识地运用数学语言来描述现实事物,并深入探索社会、文化、科学以及工程等各方面的知识内容,以此培养学生良好的数学学习品质。

二、 高中数学问题解决能力的重要内涵

高中数学“问题解决能力”指数学表征,也就是要求学生借助具体的数学语言,如图形、模型、文字以及符号等,对事物之间的数学规律与概念展开分析,从而使学生从中获得丰富的启发,并掌握解决问题的有效思路。这一能力在小学和初中阶段通常以较为基础的数学建模形式存在,而在进入高中之后,便要求学生不能再依靠简单的公式套用解决问题,而是要通过对数学模型的操作转换、交流表达等方式,对现实生活事物进行描述,从而有效提高数学应用能力,并促使学生的综合素养获得有效提升。

为此在实践教学过程中,高中数学教师不仅要引导学生正确把握数学公式概念,同时还需要采用情境创建的方式,将数学知识与现实事物联系起来,使学生能够立足学科视角对更多现实事物展开探索,从而有效促进学生的核心素养发展,并增强学生对知识的实践运用水平。

三、 限制学生问题解决能力发展的关键因素

(一)学习态度较为被动,问题解决意识淡薄

从学生的课堂表现来看,其学习状态普遍较为被动,习惯于遵循教师安排解决相关问题,缺乏主动解决问题的意愿。同时在解决问题的过程中,学生往往仅是从知识角度进行思考,并未将数学知识经验与具体事物联系起来,去思考其中的关联性。如此导致学生的数学核心素养发展相对缓慢,无法有效提高自身的知识水平,学习能力受到严重影响。

造成这一现象的主要原因,在于教师在课堂中缺乏对学生的兴趣培养,教师单纯以学习成绩作为学生发展目标,却没有同步对教学内容进行深入发掘与拓展,学生对知识缺乏良好的探索欲望,也没有能够思考其在现实生活中的应用技巧。因此,导致学生往往仅是被动接受知识灌输,却没有考虑其中的深层内涵,严重影响了学生的问题解决意识培养。

(二)教学模式僵化刻板,忽视教学情境创设

良好的课堂情境不仅能够促使学生关注到更多知识信息,同时还能够给予学生充分的情感支持,使其更加积极主动地参与到课堂学习当中,并根据自身现实需求对知识展开更多维度的探索。因此,好的课堂情境不仅能够有效培养学生的问题解决能力,同时还能够增强学生对知识的理解,从而促使高中数学课堂教学质量获得整体性的提升。

但是就目前实际情况来看,教师在教学过程中普遍采用单一刻板的教学模式进行教学。也就是一味围绕所谓的“考点”“重点”与“热点”来引导学生展开知识探索,并未将现实生活中的职业、生产、文化以及社会生活场景融入课堂之中。如此不仅无法引导学生认知数学知识的完整价值,同时也不利于培养学生的良好学习信念,导致课堂教学质量受到影响。

(三)课堂活动重练轻用,忽视学生认知引领

我国近代著名教育家陶行知先生对“教育”做出了解读:“教学做是一件事,不是三件事。我们要在做上教,在做上学。”这一思想强调教师将理论与实践结合起来,引导学生在深入了解教材理论知识的基础上,不断将其应用现实生活场景当中,以此有效解决各类实际问题。如此才能够体现现代化教育特色,促进学生的知识水平不断提升。

然而,在实践教学过程中,部分教师却违背了这一原则,在日常教学过程中更多借助专题训练的方式为学生布置学习任务,帮助学生强行记忆数学问题的解法规律,但是却没有引导学生亲自利用数学知识进行事物创造或探究。导致学生对数学的理解单纯停留在书本层面,无法有效发掘知识背后的更多原理,严重影响了课堂教学效果。

(四)教学观念较为落后,缺乏创造能力培养

“解决问题”的本质便是要求学生经历“从无到有”的思维活动过程,引导学生灵活运用数字和图形语言来进行表达创造,以此了解更多的事物规律。也正因如此才塑造了数学学科鲜明的创造性特征,其不仅能够适应学生的终身发展需求,同时也成了人类社会不可或缺的重要工具。

然而,部分数学教师在开展教学的过程中,由于受到教学观念的影响,往往更多是引导学生展开知识概念学习,并借助不同类型的数学习题来引导学生强行记忆知识应用规律,没有注重培养学生利用数学知识进行创造的关键能力。如此不仅导致学生要花费更多时间与精力掌握数学知识内容,也并未充分体现学科特色,导致学生的问题解决能力受到了严重影响。为此,在实践教学过程中,教师需要积极改变传统教学观念,以便促进学生获得更全面的发展。

四、 情境教学视角下学生问题解决能力培养的有效措施

(一)丰富情境创设,打造多样教学活动

学生的问题解决能力泛指对知识的运用、感知、想象以及创造,教师需要对学生进行恰当引领,使学生顺利脱离书本层面,根据现实需求来发掘知识的丰富内涵。因此,在实践教学过程中,高中数学教师不妨以情境作为载体,为学生打造丰富多彩的课堂探索情境。以便引导学生展开多样探索活动,进而获得良好的学习体验。

1. 基于表征情境,加强数学表达

数学源于现实生活,是人们在生活中必不可少的一项关键能力。随着社会的不断发展,学生需要掌握的数学知识技能也在不断增加,因此高中阶段对学生的数学学习能力有了更高要求。针对这一情况,教师不仅需要充分引入现实生活元素,同时还需要引导学生联系既有生活经验来进行数学创意表达,促使学生在解决问题的过程中改变对学科的整体认知,促使问题解决能力获得有效提升。

以人教版高一数学必修第一册《基本不等式》一课为例,不等式知识与人们现实生活之间有着紧密联系,能够解释几何、运动、生产等不同方面的数学规律。因此,教师在进行本章节教学的过程中,可以围绕教材给出的7条不等式基本性质,引导学生根据其特点分别列举现实生活案例,并对其中的数学规律进行准确描述。通过这一方式使学生结合知识内涵自主构建数学表征情境,同时掌握“不等式”知识在日常生活中的应用范围,以此提高学生的问题解决能力。

2. 基于问题情境,引发认知冲突

在培养学生问题解决能力的过程中,教师不仅仅是要求学生能够灵活运用知识来解决困惑,同时更为关键的是要引导学生形成良好的问题意识,使学生能够不断从身边各类事物中提取未知因素,并主动运用数学知识来探索其中规律,促进知识水平的全面提升。为了能够有效达成这一目标,教师需要灵活借助问题情境在学生已有知识经验与新的学习任务间形成认知冲突,便于引导学生自主对新旧知识结构之间的差异展开深入思考。

3. 基于操作情境,培养实践能力

在培养学生问题解决能力的过程中,不仅要求学生具有扎实的知识基础,同时还需要掌握一定的综合实践能力。因此在教学开展过程中,教师可以借助情境引导的方式,为学生创设相关的课堂活动任务,确保学生通过课堂获取更多知识经验,并有效提高学生的问题解决能力。

以人教版高一数学必修第二册《空间点、直线、平面之间的位置关系》为例,在引导学生探索“平面的基本性质”相关知识点时,教师可以为学生创设课堂实践任务,来引导学生自主对知识进行验证。

操作1——寻找一块白纸板,思考最少需要几根铅笔共同支撑,才能够绕教室走一圈而保证纸板不掉落。

操作2——观察铅笔在纸板上的排布规律,你能够从中获得什么启发?

操作3——将三支铅笔按直线形式排布,还能够保证纸板不会掉落吗?

通过这一方式引导学生发现“三点确定平面”的规律,并明确其中三点不共线的条件,能使学生通过亲自操作验证来获取知识,掌握解决问题的关键能力。

(二)加强素材开发,培养学生良好兴趣

兴趣是推动学生高效解决问题的关键,不仅能够充分激发学生的思维活性,同时还能够为其提供丰富灵感,从而使学生更好地运用数学知识展开问题探索,积累丰富的数学学习经验。在进行情境构建的过程中,高中数学教师需要重点加强素材开发,避免单纯围绕教材知识内容对学生进行学习引导,要根据学生的兴趣特征来引入多元化的数学学习资料,吸引学生从更多角度来展开学习探索,并增强学生对数学知识的运用能力。

例如,在学习人教版高一数学必修第一册《指数函数》的过程中,为了帮助学生更好地把握教材知识内涵,教师可以适当引入相关的趣味元素,以确保能够激发学生解决问题的学习兴趣。如“国家人口调查数据显示,一个成年男性公民的身高大约为169.7 cm,假设有一张足够大的白纸,其厚度为0.1 mm,按照任意方式将白纸裁剪为均等大小的2份之后,连续重复上述步骤15次,能否使堆叠起来的白纸达到一个成年人的身高?”教师可以要求学生结合指数函数模型f(x)=max+n(a>0且a≠1)来建立相关的函数关系式,并绘制相应的函数图像,对函数中的变量与常数关系展开思考。从而使学生加深知识理解程度,能够感受到数学的魅力所在。

(三)拓展实践项目,促进学生全面发展

在培养学生问题解决能力的过程中,教师需要积极引导学生回归本质,促使学生根据自身需求展开知识探索。如此,不仅能够有效拓宽学生的成长空间,还能够为学生营造更为理想的教育生态,使学生不再局限于重复且枯燥的数学习题当中,而是能够充分运用知识来展开各项实践。这样才能够在潜移默化中提高学生运用知识解决实际问题的能力,并帮助学生积累更加丰富的数学学习经验。

以人教版高一数学必修第二册《统计》这一单元为例,教师在帮助学生完整掌握了本单元的知识内容以后,可以引导学生展开一项“数据新闻”社会实践活动。其间,教师可以通过网易数读等网络平台为学生引入丰富的课外资源,引导学生了解数据新闻的基本创造形式。随后,要求学生采集校园生活中的阅读、休闲、运动、自习等方面的活动数据,尝试创作一篇有关“高中生活”的数据新闻。通过这样的方式,教师可以引导学生从其他角度来看待数学知识,回归到现实情境中尝试运用知识,从而有效提高学生的问题解决能力。

(四)感受价值创造,突出学科特色

培养学生运用知识解决问题的现实意义,在于引导学生通过数学来创造价值,并最终呈现学科的深层内涵。因此,在实践教学过程中,高中数学教师可以结合现实生活、生产等不同方面的资源,为学生创设丰富多彩的数学探索情境,使学生能够近距离感受到数学的创造激情,并运用自身掌握的学科技能不断改造现实生活。

比如,在学习了《三角函数》知识后,教师可以围绕三角函数在生活中一些最基本的应用案例,为学生创设实践活动情境,如要求学生运用三角函数知识对外包装盒的规格进行计算,要求学生从“成本”方面入手,寻找最佳成本下的礼物包装方案,并将自身的设计构想通过书面形式呈现出来。如此,不仅能够帮助学生发掘更多的知识价值,同时也能够借助学习情境为学生提供丰富的生活启发,使其正确认识到数学对人们生活的帮助,从而有效提高学生的学习质量。

五、 结论

综上所述,问题解决能力是促进学生全面发展的关键,高中数学教师在开展教学的过程中,需要聚焦学生的发展需求展开课堂情境创设,不断丰富学生的活动形式,使其能够通过课堂掌握更多的知识技能,促使学生的学习水平获得有效提升。