一.制定《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的目的。
應(yīng)試教育?減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)?引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣?這些是表象不是目的。
→學(xué)生發(fā)展的需要:適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì);
→國(guó)家發(fā)展的需要:培養(yǎng)創(chuàng)新性人才必須從基礎(chǔ)教育抓起。
成為創(chuàng)新性人才三個(gè)條件:意識(shí)、能力、機(jī)遇。
二.創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。
創(chuàng)新能力依賴于:知識(shí)的掌握、思維的訓(xùn)練、經(jīng)驗(yàn)的積累。
思維的訓(xùn)練:演繹能力、歸納能力。
愛(ài)因斯坦:西方科學(xué)的發(fā)展是以兩個(gè)偉大成就為基礎(chǔ),那就是:希臘哲學(xué)家發(fā)明的形式邏輯體系(在歐幾里德幾何中),以及通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有可能找出因果關(guān)系(在文藝復(fù)興時(shí)期)。(見(jiàn)《愛(ài)因斯坦文集》第一卷)
三.我國(guó)教育的現(xiàn)狀。
楊振寧:我很有幸能夠在兩個(gè)具有不同文化背景國(guó)度里學(xué)習(xí)和工作,我在中國(guó)學(xué)到了演繹能力,我在美國(guó)學(xué)到了歸納能力。(見(jiàn)《我的生平》)
演繹能力:能夠熟練使用演繹推理的能力。
演繹推理來(lái)源于亞里士多德,他在《工具論》提出了著名的三段論理論,即大前提、小前提、結(jié)論。是一種前提與結(jié)論之間有必然性聯(lián)系的推理,是基于概念、按照規(guī)則進(jìn)行的推理,是由一般到特殊的推理。就數(shù)學(xué)而言,演繹推理是基于公理、定義和符號(hào),按照規(guī)定的法則進(jìn)行命題證明或者公式推導(dǎo)??巳R因說(shuō):邏輯可以是數(shù)學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)和約定,但不是它的本質(zhì)。(見(jiàn)《數(shù)學(xué)家談數(shù)學(xué)本質(zhì)》)
就歐氏幾何而言,在公理和公設(shè)的基礎(chǔ)上:“已知A求證B”,其中A和B都是確切的命題。演繹推理的主要功能在于驗(yàn)證結(jié)論,而不在于發(fā)現(xiàn)結(jié)論。
這與“數(shù)學(xué)雙基教育”的目的是一致的。
基礎(chǔ)知識(shí)(概念記憶與命題理解)扎實(shí);
基本技能(證明技能與運(yùn)算技能)熟練。
綿延千年的科舉:基本功扎實(shí)、知識(shí)的記憶、八股文的寫(xiě)作;
重視操作技能:熟能生巧。
四.還缺少什么?
根據(jù)情況“預(yù)測(cè)結(jié)果”的能力;根據(jù)結(jié)果“探究成因”的能力。
歸納能力為熟練使用歸納推理的能力。
現(xiàn)代歸納推理來(lái)源于培根,他在《新工具論》認(rèn)為就“幫助人們尋求真理”而言,三段論的“壞作用多于好作用”。休謨利用這個(gè)思想研究了因果關(guān)系,已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)的動(dòng)力。穆?tīng)栐谒闹鳌墩撟杂伞分邢到y(tǒng)地總結(jié)了歸納推理。
就方法而言,歸納推理十分龐雜,枚舉法、歸納法、類比法、統(tǒng)計(jì)推斷、因果分析,以及觀察實(shí)驗(yàn)、比較分類、綜合分析等均可被包容。
與演繹推理相反,歸納推理是一種“從特殊到一般的推理”。
借助歸納推理可以培養(yǎng)學(xué)生“預(yù)測(cè)結(jié)果”和“探究成因”的能力,是演繹推理不可比擬的。從方法論的角度考慮,“雙基教育”缺少歸納能力的培養(yǎng),對(duì)學(xué)生未來(lái)走向社會(huì)不利,對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新性人才不利。
五.如何培養(yǎng)歸納能力。
可能與傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教育有很大不同,需要認(rèn)真研究、實(shí)踐和總結(jié)。
傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教育重視知識(shí)的傳授和技能的訓(xùn)練?!爸R(shí)在本質(zhì)上是一種結(jié)果,可以是經(jīng)驗(yàn)的結(jié)果,也可以是思考的結(jié)果。”(見(jiàn)“關(guān)于教育的哲學(xué)”,史寧中,《教育研究》,10,1998年)→結(jié)果的教育、知識(shí)的積累。
歸納推理可以表現(xiàn)為一種智慧。“智慧并不表現(xiàn)在經(jīng)驗(yàn)的結(jié)果上,也不表現(xiàn)在思考的結(jié)果上,而表現(xiàn)在經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程,表現(xiàn)在思考的過(guò)程。”→歸納能力是建立在實(shí)踐的基礎(chǔ)上的。→過(guò)程的教育、經(jīng)驗(yàn)的積累。
“過(guò)程的教育”不是指在授課時(shí)要講解、或者讓學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)產(chǎn)生的過(guò)程,甚至不是指知識(shí)的呈現(xiàn)方式。而是,探究的過(guò)程、思考的過(guò)程、抽象的過(guò)程、預(yù)測(cè)的過(guò)程、推理的過(guò)程、反思的過(guò)程,等等。
大量的調(diào)查表明:現(xiàn)在的課堂比過(guò)去活躍了,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也比過(guò)去高了。這是非常好的事情。
但是教學(xué)的形式不是本質(zhì)的?!读x務(wù)教育法》:“國(guó)家鼓勵(lì)學(xué)校和教師采用啟發(fā)式教育等教育教學(xué)方法,提高教育教學(xué)質(zhì)量?!保ㄔ瓌t)
教育教學(xué)活動(dòng),除了知識(shí)與技能之外,必須能夠:引發(fā)學(xué)生思考,激發(fā)學(xué)生興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性;培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,掌握有效的學(xué)習(xí)方法。
如果在討論的課堂上,教師重視的還是學(xué)生討論的結(jié)果,評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)還是結(jié)果的對(duì)錯(cuò)。那么,成效只在于幫助學(xué)生理解。應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生通過(guò)討論,理清自己的思想、理解他人的意思。
我們必須清楚,世界有很多東西是不可傳遞的,只能*親身經(jīng)歷。智慧并不完全依賴知識(shí)的多少,而依賴知識(shí)的運(yùn)用、依賴經(jīng)驗(yàn),你只能讓學(xué)生在實(shí)際操作中磨練。下面我舉例說(shuō)明。可以給小學(xué)三年級(jí)以下的學(xué)生出這樣的題目:
自己選擇某一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將全班同學(xué)分成兩類,并與同學(xué)交流分類的標(biāo)準(zhǔn)和分類的結(jié)果。
分類在數(shù)學(xué)中是很重要的,一個(gè)好的分類必須抓住事物的本質(zhì)特征。對(duì)于這樣的問(wèn)題,答案是無(wú)所謂對(duì)錯(cuò)的,只要分類的結(jié)果與分類的標(biāo)準(zhǔn)一致就可以??梢宰寣W(xué)生感悟到,標(biāo)準(zhǔn)是可以自己訂的,這種思維是創(chuàng)新的根本思維。教師要是幫助學(xué)生整理清思路。對(duì)于三年級(jí)以上的學(xué)生,問(wèn)題可以提的更為深入一些:
如圖所示,桌上散落著一些扣子,請(qǐng)同學(xué)們想一想可以把這些扣子分成幾類?分類的標(biāo)準(zhǔn)是什么?然后,數(shù)一數(shù)每一類各有多少顆扣子,并用文字、圖畫(huà)或者列表等方式把結(jié)果紀(jì)錄下來(lái)。
這個(gè)問(wèn)題要復(fù)雜一些,因?yàn)榭梢灾饾u加多分類的標(biāo)準(zhǔn),把類分的更細(xì)。開(kāi)始可能不一樣,結(jié)果會(huì)“殊途同歸”。到了初中階段,問(wèn)題就可以更復(fù)雜了:
某電視臺(tái)希望了解本地區(qū)居民喜歡電視節(jié)目的類型,請(qǐng)同學(xué)幫助設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)查方案。
這個(gè)問(wèn)題就十分復(fù)雜了,涉及到不同年齡段以及這個(gè)年齡段的居民所占比例;涉及到不同文化背景及其所占比例;涉及到不同類型的人看電視的時(shí)間;涉及到需要調(diào)查的人數(shù),等等。但是,這個(gè)問(wèn)題的核心還是在于標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)果的關(guān)系。
學(xué)生通過(guò)類似這樣的貫穿始終的訓(xùn)練,是能夠逐漸領(lǐng)悟歸納的思想的。
代數(shù)的例子:
在一個(gè)房間里有四條腿的椅子和三條腿的凳子供16個(gè),如果椅子腿與凳子腿加起來(lái)共有60個(gè),有幾個(gè)椅子和幾個(gè)凳子?
這是典型的“雞兔同籠”的問(wèn)題,但是椅子和凳子相差一條腿,有利于學(xué)生進(jìn)行“嘗試”。對(duì)于低年級(jí)學(xué)生,可以讓學(xué)生列表嘗試:
椅子數(shù) 凳子數(shù) 腿的總數(shù)
16 0 4?/span>16=64
15 1 4?/span>15+3?/span>1=63
14 2 4?/span>14+3?/span>2=62
繼續(xù)運(yùn)算下去,可以得到椅子數(shù)12,凳子數(shù)4時(shí),腿數(shù)正好60。也可以引發(fā)學(xué)生思考:從計(jì)算可以看出,每減少一個(gè)椅子就要增加一個(gè)凳子,腿的總數(shù)就要減少4-3=1。如果這個(gè)思考是正確的,腿的總數(shù)為60時(shí),需要減少的椅子數(shù)是64-60=4,于是椅子數(shù)是12,凳子數(shù)是4。最后驗(yàn)證是否正確。到了高年級(jí),可以仍然用嘗試的方法列出方程:
椅子數(shù) 凳子數(shù) 腿的總數(shù)
a=16 16-a=0 4?/span>a+3?/span>(16-a)=64
a=15 16-a=1 4?/span>a+3?/span>(16-a)=63
a=14 16-a=2 4?/span>a+3?/span>(16-a)=62
這樣,合題意的方程為4?/span>a+3?/span>(16-a)=64。
這些也許就是“過(guò)程的教育”,讓學(xué)生自己探索答案,而不一定是通過(guò)講道理分析出答案。通過(guò)“道理”直接給出方程固然是好的,但是通過(guò)有規(guī)律的計(jì)算尋求這個(gè)規(guī)律是得到一般結(jié)果的有效手段,特別是能夠幫助學(xué)生更直觀地理解“道理”。這是歸納推理的手法,也是我們過(guò)去的數(shù)學(xué)教育忽視的地方。
當(dāng)然,不需要每一個(gè)問(wèn)題都這樣處理,但需要在整個(gè)中小學(xué)階段不間斷地進(jìn)行,引導(dǎo)學(xué)生自己去感悟、去體會(huì),幫助學(xué)生積累經(jīng)驗(yàn),最終掌握歸納推理的思想和手法。
結(jié)果是重要的,最終還是要通過(guò)結(jié)果驗(yàn)證。正如李大潛先生所說(shuō),數(shù)學(xué)素養(yǎng)不可能憑空出現(xiàn),它是在知識(shí)的傳授過(guò)程中逐步熏陶而來(lái)的。
在有些情況下,即使結(jié)果錯(cuò)了,只要思路正確也是應(yīng)當(dāng)給予肯定的。如果思路正確結(jié)果錯(cuò)誤,那只能是前提不對(duì),而前提是可以修改的。看下面這個(gè)例子。
學(xué)習(xí)的內(nèi)容是有理數(shù)乘法運(yùn)算:“負(fù)負(fù)得正”。有一位學(xué)生通過(guò)計(jì)算,得到(-3)祝ǎ?/span>4)=+9的結(jié)論。這個(gè)結(jié)果顯然是錯(cuò)誤的,教師不加思索就否定了這個(gè)學(xué)生的結(jié)果,并批評(píng)這個(gè)學(xué)生計(jì)算不用心。這個(gè)結(jié)果的得來(lái)是因?yàn)橛?jì)算不用心嗎?課后與這位同學(xué)交流。這位學(xué)生回答:“根據(jù)乘法法則,-3乘以-4就是按照數(shù)軸的反方向的反方向,以3為單位、數(shù)4個(gè)單位。你看,我從數(shù)軸上的-3這個(gè)位置開(kāi)始,向正方向數(shù),不正好數(shù)到+9的位置嗎?”
學(xué)生說(shuō)的是有道理的,這是利用數(shù)軸解釋有理數(shù)乘法運(yùn)算所引起的問(wèn)題:
在解釋加法運(yùn)算時(shí),是從數(shù)值所在位置開(kāi)始的;在解釋乘法運(yùn)算時(shí),為什么就必須從0的位置開(kāi)始呢?如果都從0的位置開(kāi)始、與數(shù)值所在的具體位置無(wú)關(guān),那么用數(shù)軸解釋還有什么意義呢?
這個(gè)學(xué)生的想法是合理的,是非常好的。如果教師回答不了這些問(wèn)題,可以通過(guò)舉例給這個(gè)學(xué)生講解:按照你的思考,(+2)祝ǎ?/span>2)會(huì)等于幾呢?應(yīng)該是+6,從+2這個(gè)點(diǎn)處開(kāi)始數(shù)不正好是+6嗎?這樣可以引導(dǎo)學(xué)生自我發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之所在。
有時(shí)候,教師是需要聽(tīng)一聽(tīng)學(xué)生是如何思考的,特別是學(xué)生得到的結(jié)果很特殊的時(shí)候、有規(guī)律性的時(shí)候。應(yīng)當(dāng)看到,幫助學(xué)生整理清楚思路,比讓學(xué)生單純地認(rèn)同和模仿要重要的多,我們不應(yīng)當(dāng)忽視。
六.如何改變標(biāo)準(zhǔn)?
把“雙基”改變“四基”,即為關(guān)于數(shù)學(xué)的:基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能。
→基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、基本思想、基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)。
希望能夠改變過(guò)去的教學(xué)方法,在教學(xué)活動(dòng)中,能夠繼續(xù):促進(jìn)學(xué)生理解數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、訓(xùn)練學(xué)生掌握數(shù)學(xué)的基本技能;學(xué)會(huì):?jiǎn)l(fā)學(xué)生領(lǐng)會(huì)數(shù)學(xué)的基本思想、幫助學(xué)生積累數(shù)學(xué)的基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)。不是簡(jiǎn)單的疊加,是一個(gè)有機(jī)的整體,是相互促進(jìn)的。加上了后面的“兩基”,就必須改造傳統(tǒng)的“雙基”,給出充分的空間與時(shí)間;在教學(xué)活動(dòng)中“基本思想”將是主線,“基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)”將成為重要的形式。
關(guān)于時(shí)間與空間
幾何(形式≠邏輯)。
證明切線長(zhǎng)定理:過(guò)圓外一點(diǎn)所畫(huà)的圓的兩條切線的長(zhǎng)相等。
我們先設(shè)這個(gè)圓的圓心為O,圓外一點(diǎn)為P,兩個(gè)切點(diǎn)分別為A和B,分析下面兩種敘述方法:
⑴證明:連接OA和OB。因?yàn)镻A和PB是圓的切線,則∠PAO=∠PBO=90?,即⊿POA和⊿POA均為直角三角形。又因?yàn)镺A=OB和OP=OP,則⊿POA與⊿POA全等。于是有PA=PB。
⑵證明:連接OA和OB。
∵ PA和PB是圓的切線(已知),
∴∠PAO=∠PBO=90埃ㄇ邢咝災(zāi)剩?/span>
即⊿POA、⊿POA為直角三角形。
∵ OA=OB(同圓半徑相等),OP=OP,
∴⊿POA≌⊿POA(斜邊直角邊定理),
∴ PA=PB(對(duì)應(yīng)邊相等)。
代數(shù)(技巧≠技能)。
絕對(duì)值中的字母。
“韋達(dá)”定理。
解方程:列方程、遞歸(三元→二元→一元)。
確定二元一次方程的系數(shù)。
關(guān)于基本思想
“基本思想”主要是指演繹和歸納,這應(yīng)當(dāng)是整個(gè)數(shù)學(xué)教學(xué)的主線。在具體的問(wèn)題中,會(huì)涉及到數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)模型、等量替換、數(shù)形結(jié)合等數(shù)學(xué)思想,但最上位的思想還是演繹和歸納。
之所以用“基本思想”而不用基本思想方法,就是要與換元法、遞歸法、配方法等具體的數(shù)學(xué)方法區(qū)別。每一個(gè)具體的方法可能是重要的,但不具有一般性,作為一種思想掌握是不必要的,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,學(xué)生很可能就忘卻了。這里所說(shuō)的思想,是希望學(xué)生領(lǐng)會(huì)之后能夠終生受益的那種思想方法。
七.結(jié)束語(yǔ)。
如果在我國(guó)中小學(xué)數(shù)學(xué)教育中,一方面保持“數(shù)學(xué)雙基教學(xué)”合理的內(nèi)核,一方面添加“基本思想”和“基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)”,出現(xiàn)既有“演繹能力”又有“歸納能力”的培養(yǎng)模式,就必將會(huì)出現(xiàn)“外國(guó)沒(méi)有的我們有、外國(guó)有的我們也有”的局面,那一天,我們就能自豪地說(shuō),我國(guó)的基礎(chǔ)教育領(lǐng)先于世界