数学教育中的算法研究

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算法是一种强有力的通用智慧工具,非常有助于人们学习和理解其他学科的知识。然而从笔者设计的问卷调查和师生访谈结果来看,我国当前中学数学教育中“算法”教学的现状不容乐观。从文化视角深入探究数学教育中的算法不仅有利于数学教育的现代化,而且有利于继承和发扬我国的数学文化传统,有利于促进开发和提高我国国民智力与民族素质。 在对各种“算法”概念综合的基础上,论文界定了数学教育中的“算法”概念,即一种人人都明白的清楚的(无歧义的)规定(规则、程序、严格的运算顺序),准确地执行这些规定,任何一类建立了这种规定的问题都可以得到解决。就其本质而言,包括以下几个主要特征:确定性、序列性、有限性和一般性。“算法”所蕴涵的是一种特殊的“寓理于算”的机械化思想。借助现代数学教育理论,认知科学和建构主义理论,具体分析了“算法”的教育价值:培养良好的思维习惯;提高数学思维能力;发展数学应用意识与科技意识;形成积极的、良好的情感因素。根据现代数学课程理论、现代课程理论和现代教学理论,考察国外发达国家“算法”教学的概况,结合我国数学文化传统,探讨了算法教学内容在中学数学教育中的组织与实施。指出算法内容的选择要注重基础性、民族性和时代性,具体选择中可以将现行教材进一步挖掘,实现算法化;增加中国古代数学中的“术”、与计算机相结合的算法初步。算法内容的编排要遵循整体性原则、面向全体学生的原则、应用性原则和统一化与区别化相结合的原则,编排形式体现多样化、突出问题解决、呈现螺旋式上升。并分别选择初中和高中的一节数学教材进行改编,作为示范。具体到算法内容的教学,论文结合具体教学案例,从实践层面提出了四条建议:讲算法、重算理;进行算法化教学;鼓励算法多样化;强调动手“做”,用机“算”,这其中包括借助直观性学具进行实践操作、借助计算机等现代信息技术探索数学规律、通过书面记录反思算法活动。最后从理论和实践两个层面分别提出了中学数学教育中算法研究有待进一步研究的问题:算法在中学数学课程中与其在中学信息技术课程中如何取得平衡与协调?与中学数学课程中其他内容相比,算法有其特殊的学习机制吗?它是简单的概念学习或命题学习吗?算法的内容纷繁复杂,算法教学的原则及策略更是丰富多样,我们能从中提炼出算法教学的一般模式吗?等等。为促进后续研究的深入开展,论文还附上了“算法”教与学现状调查的所有问卷。
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