組織機(jī)構(gòu)
魅力一中 輝煌卓著
從簡單開始
2007年底,我剛從溫州中學(xué)調(diào)入市北中學(xué),面對不一樣的學(xué)生和學(xué)校文化,我困惑于:數(shù)學(xué)課該怎么上?學(xué)生的個性化培育從哪里入手?直到看到沈南鵬(攜程、如家、紅杉資本創(chuàng)始人,曾經(jīng)的全國數(shù)學(xué)競賽一等獎得主)的這句話“創(chuàng)業(yè)就像做數(shù)學(xué)題,從最簡單的開始”后,頓覺豁然開朗。
從簡單開始,是一種數(shù)學(xué)思維習(xí)慣
正如笛卡兒所說:“按次序進(jìn)行我的思考,從最簡單、最容易認(rèn)識的對象開始,一點(diǎn)一點(diǎn)逐步上升,直到認(rèn)識最復(fù)雜的對象; 就連那些本來沒有先后關(guān)系的東西,也給它們設(shè)定一個次序。”
會解難題是數(shù)學(xué)優(yōu)秀生的一個重要標(biāo)志。解題就是在困難中找出路,其價值往往不僅僅是答案本身 , 而且在于弄清“是怎樣想到這個解法的 。”
從簡單開始,就是一種探索“怎樣想到解法”的策略。就是在遇到難以入手的問題時,把問題做適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換,造出一個或幾個比原問題簡單的或已經(jīng)熟悉易于求解的新問題,再通過對新問題的考察,發(fā)現(xiàn)解題思路,最終達(dá)到解決原問題的目的。
數(shù)學(xué)解題是一個把高階復(fù)雜問題轉(zhuǎn)化為低階簡單問題的過程,把繁復(fù)的問題轉(zhuǎn)化成較簡潔的問題以利于迅速找出問題的癥結(jié)并各個擊破。分類討論、特例探路、著眼于極端情況、爬坡式推理都是典型的從簡單開始的解題思路。
對數(shù)學(xué)知識的理解有時候也可以從簡單開始,對初等、部分、具體、特殊(或極端)情況的考察,往往能夠促進(jìn)對高等、整體、抽象、一般問題的理解。
比如在課本《統(tǒng)計估計》一課中樣本方差公式的分母取樣本容量與 1 的差而不取樣本容量,我覺得不自然,也曾百思不得其解。
不得已我從特殊情況開始想起:當(dāng)樣本容量為 1 時,如果樣本方差公式中的分母取樣本容量,這時每一個樣本的方差都是 0,樣本方差的期望值為 0,這樣對總體方差的估計就是一個極不合理的有偏估計,而當(dāng)樣本方差公式中的分母取樣本容量與 1 的差時,這時每一個樣本的方差是不存在的,說明單個數(shù)據(jù)無法估計總體數(shù)據(jù)的離散程度,這時方差的分母取樣本容量與 1 的差更為合理。
人們常用“冰冷”來形容公式,但對最特殊的情況的考察,讓我看到公式冰冷的面孔后豐富多彩的故事。
從最簡單開始有時并不是認(rèn)識真理最便捷的途徑,最初于我是被迫的,是不得已而為之。如今從簡單開始已經(jīng)成為我的思維習(xí)慣,是我掌握數(shù)學(xué)知識來龍去脈的最有效途徑。
從簡單開始,是一種數(shù)學(xué)教學(xué)方法
雖然早就知道授之以魚不如授之以漁,但因為太在乎學(xué)生的成績,有時候我也很著急,恨不得將考試所能考到的所有難題,都給學(xué)生講一遍。
在試卷分析課上我也曾抱怨:“這個題目,我前天上課剛講過,你們有認(rèn)真聽嗎?為什么有這么多同學(xué)做不出?”
在辦公室里我也曾埋怨學(xué)生學(xué)不會,上課死氣沉沉,學(xué)生只知道記而不會想,“ 談什么舉一反三,舉一保一也做不到”。
痛定思痛,“把數(shù)學(xué)課上得簡單些,使數(shù)學(xué)課擁有生機(jī)”成為我的教學(xué)追求。
在操作層面上,歸納為六個“簡”和六個“立足”:
第一,課堂引入要簡潔。
導(dǎo)語設(shè)計精練,方式靈活,時間緊湊,立足于激發(fā)學(xué)生的興趣。
第二,選用例題要簡明。
例題題意明了,方法典型,講得明白,想得清楚,立足于激活學(xué)生的思維。一方面簡單是數(shù)學(xué)的一種本質(zhì)回歸,最簡單的問題往往蘊(yùn)涵著最深刻的思想,另一方面正是因為源問題的簡單,才能夠為我們提供引申推廣的空間。
第三,教師用語要簡練。
每個 學(xué)生都不愿意僅僅通過被動接收老師發(fā)布的信息去學(xué)習(xí)數(shù)學(xué), 誰都想要做主人。教師的講永遠(yuǎn)代替不了學(xué)生的學(xué),有時候教師教學(xué)過程中講得越細(xì)越多,學(xué)生需要記憶的東西就越多,學(xué)生自主思考的主動性就越少。藏巧于拙,教師少講或不講,恰恰能讓學(xué)生充分暴露思維過程,把思考的時間留給學(xué)生,把表達(dá)的空間還給學(xué)生,把成功的機(jī)會讓給學(xué)生,更能激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的愿望。
要以學(xué)定教,課堂中老師重要的是聽,了解哪些內(nèi)容需要教師講,哪些不需要教師講,教師用語要單純明快,詞少意多,立足于引發(fā)學(xué)生的思考。
第四,總結(jié)歸納要簡短。
立足于完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu),總結(jié)不是泛泛而談,只有簡短才有針對性,并利于記憶。
第五,技術(shù)運(yùn)用要簡樸。
發(fā)揮計算機(jī)快速運(yùn)算、精確作圖、動態(tài)模擬的功能,提高課堂效率,立足于促進(jìn)學(xué)生的理解。
第六,問題解決從簡單開始。
立足于讓學(xué)生經(jīng)歷數(shù)學(xué)探究的過程。
教得簡單是為了學(xué)得靈活,從簡單開始可以形成更豐富的思維層次結(jié)構(gòu),更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,讓更多的學(xué)生參與到數(shù)學(xué)活動中來。
從簡單開始,是一種培育數(shù)學(xué)創(chuàng)新素養(yǎng)的教育理念
原閘北區(qū)芷江中路幼兒園以幼兒自主學(xué)習(xí)為核心的低結(jié)構(gòu)活動帶給我啟發(fā),引起我共鳴。芷江中路幼兒園的“目標(biāo)內(nèi)隱、活動開放、結(jié)果多元”的低結(jié)構(gòu)教學(xué)活動,能夠“讓孩子表現(xiàn)自己,讓教師發(fā)現(xiàn)孩子 。”
在普通高中,低結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)教學(xué)活動,是否也能在高中生的創(chuàng)新素養(yǎng)培育中“讓學(xué)生展示自己的創(chuàng)新素養(yǎng),讓教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新品質(zhì)”呢?
我曾遇到這樣兩位數(shù)學(xué)老師,一位是成熟的數(shù)學(xué)老師,在課上按照事先的預(yù)設(shè)一步一步實施知識教學(xué),老師能預(yù)先料到學(xué)生課堂中提出的每一個問題,老師的最后一句話講完正好下課鈴聲響起,似乎一切盡在老師的掌控之中。
另一位是年輕老師,上課經(jīng)常出差錯,一個意料不到的學(xué)生提問就打亂了他原先的預(yù)設(shè)流程,似乎讓他不知所措,學(xué)生在課堂上的一 些想法往往比老師還高明。
考試結(jié)果出乎意料,成熟老師的學(xué)生考不過年輕老師的學(xué)生。前面那位成熟老師的課堂就是一種高結(jié)構(gòu)教育活動,老師控制整個課堂的流程與走向,重視知 識的內(nèi)在邏輯,其優(yōu)勢是能在較短的時間內(nèi)富有系統(tǒng)性地完成學(xué)科教學(xué)。
后面這位年輕老師的課堂,具有低結(jié)構(gòu)教育活動的雛形,課堂教學(xué)氛圍民主、開放,依賴學(xué)生的類似原生態(tài)下的發(fā)現(xiàn)和生成實現(xiàn)教育目標(biāo),其優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生的自主學(xué)習(xí)得到充分保障。
“高中數(shù)學(xué)微創(chuàng)新”是我在市北中學(xué)開設(shè)的一門選修課, 嘗試從簡單開始用低結(jié)構(gòu)教育活動培育學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)。
在選修課中,教學(xué)活動是從學(xué)生或老師提出的問題出發(fā)而形成的動態(tài)、開放的過程,我有意識地忽視學(xué)科知識的系統(tǒng)性,重視下列創(chuàng)新思維的養(yǎng)成:
一是質(zhì)疑。疑問是學(xué)習(xí)新知識、產(chǎn)生新思想、發(fā)現(xiàn)新觀點(diǎn)的起點(diǎn)。用甲方法得到A,用乙方法得到B, A 與 B 矛盾,甲、乙方法中必有一種是錯的。
二是類比。類比是根據(jù)兩個對象有一部分屬性相似,推斷這兩個對象另外的 一些屬性也相似,是一種從特殊到特殊的合情推理方法。對象 A 具有屬性 a、b、c、d,聯(lián)想到對象 B 也具有屬性 a、b、c, 對象 B 也許也具有屬性 d ?
三是歸納。歸納,是指通過對特例的分析來引出普遍結(jié)論的一種推理形式。設(shè)Mi(i=1, 2,⋯⋯,n)是要研究對象 M 的特例或子集,M1 具有性質(zhì) P, M2 具有性質(zhì) P,⋯⋯,Mn 具有性質(zhì) P,猜想 M 中的其他元素也具有性質(zhì) P。
四是考慮逆向問題。在解決了原問題,并對原問題有足夠的了解的情況下,去考慮逆向問題。具有性質(zhì) A1, A2, A3,⋯⋯的事物具有性質(zhì)B,具有性質(zhì)B, A2, A3,⋯⋯的 事物也具有性質(zhì)A1嗎?
五是從不同的角度看問題。從不同的角度看問題,答案往往不止一個。已知真命題若 A 成立則 B 成立,那么是否有比 A 弱的條件使 B 也成立?若 A 成立,是否能得到比 B 更強(qiáng)的結(jié)論?是否有多種策略,由 A 到 B ?好的數(shù)學(xué)開放題能夠給學(xué)生提供多種視角,是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維的很好的載體。
如在一節(jié)課中,我將一個不等式刪去右邊的代數(shù)式,將另一個不等式刪去一個條件,要求學(xué)生自己補(bǔ)成兩個正確的恒不等式。這樣做使問題的起點(diǎn)變低,思維層次變多,答案變得不唯一,策略變得多樣化,就使學(xué)生很容易“下手”,課堂教學(xué)活動也從高結(jié)構(gòu)變?yōu)榈徒Y(jié)構(gòu),由封閉變?yōu)殚_放,從教證明變?yōu)閷W(xué)發(fā)明??吹綄W(xué)生如數(shù)學(xué)家般編制出一個個不等式,讓學(xué)生體會到創(chuàng)造的喜悅,應(yīng)該是這節(jié)課最大的成功。
《簡單》,是我們自己創(chuàng)辦的數(shù)學(xué)雜志
2009年12月,市北中學(xué)第一本學(xué)生數(shù)學(xué)刊物《簡單》創(chuàng)刊了。 學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣總是和成功的喜悅緊密相連的,如獨(dú)立地解決一道數(shù)學(xué)難題、作出一個數(shù)學(xué)猜想、想出一種新的解題方法等,都能使學(xué)生從這些“成功”中體驗到創(chuàng)造的喜悅,激發(fā)起更高的學(xué)習(xí)熱情。
我鼓勵學(xué)生將數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的感悟以小論文的形式記錄下來,學(xué)生自己寫稿、審稿、編輯、排版,編輯成《簡單》。雜志中有數(shù)學(xué)小論文、數(shù)學(xué)小說、數(shù)學(xué)游 戲攻略等等,文章雖然“簡單 ”,但都有學(xué)生自己的想法,對學(xué)生本人來說是一種創(chuàng)新,這些創(chuàng)作能喚起同學(xué)們對數(shù)學(xué)問題的思考。
姜同學(xué)就是通過為《簡單》寫稿成長起來的學(xué)生,她關(guān)于幻方的論文的第一稿寫了滿滿六頁紙,很是得意,但我要求她重寫,理由是“這些填圖方法別人都有了,你的文章中一定要有自己的想法 ”。一定要讓人看到她獨(dú)特的想法,她的文章的方向從介紹幻方的填法轉(zhuǎn)到探索確定一個幻方的條件,內(nèi)容也從六頁到四頁,最后定稿為兩頁,惜墨如金、字字斟酌,在一次次痛苦中完成了第二稿、第三稿,直到第六稿,最終被中學(xué)數(shù)學(xué)核心期刊《數(shù)學(xué)教學(xué)》刊用。
她說:“有一天中午當(dāng)我和幾位同學(xué)探討在論文中占有整整一頁紙分量的性質(zhì)五的證明時,我突然發(fā)現(xiàn),那個曾一面臨數(shù)學(xué)難題便唯唯諾諾,只待在一邊傾聽講解的普通女生敢于和班中數(shù)學(xué)高手大聲討論了。”
陳同學(xué)在高中階段寫了兩篇論文,第一篇是《簡單》第一期的第一篇,第二篇是《簡單》第二期的第一篇。他的第二篇論文,在全球582個參賽隊中脫穎而出,獲得第三屆丘成桐中學(xué)數(shù)學(xué)獎唯一的金獎。
在獲獎感言中,他說:“有人覺得數(shù)學(xué)枯燥,而我沉醉于突然有了想法時那電光石火的一瞬所帶來的快樂。”《簡單》記錄著學(xué)生對數(shù)學(xué)單純的熱愛。我這么想,給學(xué)生的數(shù)學(xué)教育不只是為了眼前的考試,還有數(shù)學(xué)帶來的詩與遠(yuǎn)方。
(作者系上海市數(shù)學(xué)特級教師,上海市市北中學(xué)校長助理)
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