培养问题意识 提升探究能力

来源 :数学学习与研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bobo20092009
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  一、教学背景
  传统的数学教学中,教师注重的是培养学生的“问题解决”能力,而忽略了学生提出问题、探究问题能力的培养. 爱因斯坦曾说过:“提出一个问题比解决一个问题更重要,因为提出一个问题更需要创造性的想象力. ”因此,教师不仅要教会学生解决问题的方法,更要教会学生提出问题、分析问题、解决问题的各项能力.
  但问题从哪里来?从教师根据教学设计而来,从生活中体验而来,更重要的是从学生自身的求知需求而来. 由贵州师范大学吕传汉、汪秉彝两位教授主持的中小学数学“情境——问题”教学模式,就是以数学情境为基础,以数学问题为纽带的教学. 即创设一个合适、有趣的情境,引导学生提出问题,通过师生互动、质疑探究,采取提出问题和解决问题齐头并进,产生“情境——问题——解决——应用”的学习链,来拓展学生的思维和创新能力的培养,这与新课标所倡导的理念是完全一致的. 因此笔者在平常的教学中尽量尝试让学生发现问题、提出问题,促使他们更为积极、主动地探索下去,从而拓展学生思维,培养其创新能力. 下面是笔者在九年级复习阶段的一次教学尝试.
  二、教学实录
  1. 问题提出,诱发思考
  问题:如图1,有一个长方体,它的长是4,宽是3,高是5,在A处有一只蚂蚁,它想吃到C1处的食物,沿着表面需要爬行的最短路程是多少?
  问题提出后,学生们纷纷开始思考、计算,不一会儿,有几名学生举手了.
  生1:答案是. 方法是将平面ABB1A1和平面A1B1C1D1摊平成一个平面(如图2),则对角线A′C1的长为所求,由勾股定理,得A′C1 = = .
  生2:我的答案是. 方法是将平面ABCD和平面BCC1B1摊平成一个平面(如图3),则对角线AC′的长为所求,同样由勾股定理可以求得. 因为 > ,所以我想我的答案肯定不是最短的.
  师:还有比这更短的路程吗?
  (同学们陷入了思考中,隔一会儿,突然一同学激动地站起来. )
  生3:他们两个的答案都是错误的.
  师:为什么?
  生3:(跑上讲台,递上自己画的图请老师投影)这道题目应该分三种情况.
  沿蚂蚁所经过的三条棱,将长方体相应的侧面剪开成如图的三种图(图2、图3、图4),由勾股定理分别求得:
  图2:A′C1 = = ,
  图3: AC′ = = ,
  图4:A″C1 = = .
  ∵ > > ,
  ∴ 蚂蚁沿图4的爬行路线路程最短,且最短路程为.
  (同学们热烈鼓掌,对他的回答表示非常满意. )
  2. 自创情境,学生提问
  师:老师出的题大家已经解决了,不过通过这道题,大家联想到了什么?你还想知道哪方面的知识,并能提出哪些类似的问题?
  (学生们经过短暂思考,逐一举手提问,老师筛选出几个符合本节课教学目标且具有一定研究价值的问题,这些问题经过老师适当修改,增减数据而成. )
  问题一:长方体→正方体.
  问题二:长方体→圆锥.
  题目:如图5,圆锥的底面半径为1,母线长为3,一只蚂蚁从底面圆周上一点A出发,沿圆锥侧面爬行一圈再回到A点. 问:蚂蚁爬行的最短路程是多少?
  问题三:长方体→圆柱.
  题目:如图6,一圆柱的底面周长为24厘米,高BD为4厘米,BC是直径,一只蚂蚁从点D出发沿着圆柱的表面爬行到点C的最短路程大约是 ( ).
  A. 6厘米 B. 12厘米 C. 13厘米 D. 16厘米
  3. 师生互动,解决问题
  问题一. 师:这个问题如何考虑?
  生1:与长方体的解法一样,不过因为是正方体,所以三种情况的答案是相等的.
  师:对于蚂蚁在正方体表面爬行,大家还能提出问题吗?
  生2:若P为CC1的中点(如图7),求蚂蚁从A爬到P的最短路程是多少.
  ……
  问题二. 师:请大家先思考.(老师边巡视,边指导个别同学,没多久就有很多同学做好了,老师选了其中一名学生的答案,投影出来. )
  生1:把圆锥沿母线OA剪开,侧面展开图为一扇形(如图8),AA1的长就是蚂蚁爬行的最短路程. 由公式,可得∠AOA1 = 120°,又∵ OA = 3,∴ AA1 = 3.
  师:图8中AA1最短的依据是什么?
  生:(齐答)两点之间,线段最短.
  师:很好. 不过我想请一名同学把前面几道题的一般解题思路小结一下.
  生2:长方体中把折面摊平,圆锥中沿侧面母线剪开,这样就可以使不在同一平面内的线转变为在同一平面内的线.
  生3:(忽然站起来)老师,如果圆锥的侧面展开图变为图9的样子,那么绕侧面一圈,再回到A点,蚂蚁爬行的最短路程又该怎么算?
  “刚才的AA1不行了,那……”同学们顿时紧张起来,不过很快就有结果了.
  生4:蚂蚁从A→O,再从O→A1,这样路程最短,即为母线长的2倍.
  生5:老师,我想把问题二改一下. (老师点头同意)如图10,点B为母线的中点,其他条件不变,那么蚂蚁从A爬到B的最短路程又是多少?
  ……
  问题三. 师:圆柱怎么思考?请同学们算算.
  (同学们忙于计算起来,一会儿就有人发言了. )
  生1:将圆柱沿BD剪开后摊平成如图11的形状. 由题目得:BB1 = 24厘米,BD = 4厘米,∴ BC = 12厘米,由勾股定理得:CD = = ≈ 12.65 ≈ 13(厘米),所以选C.
  (是呀,我也选C,下面的同学在小声议论着,沉浸在解出题后的喜悦之中. )
  师:答案真的是C吗?
  (同学们一片哗然,不是选C还是什么?难道……)
  生2:从D→C应该还有路线,题目是说在圆柱表面爬行,我想可以按从D→B→C爬行,即先爬高线,再爬直径.
  生3:你这个路线不能算的.
  师:大家说这条路线可以吗?(同学们大都点头称是. )
  生3:(不服气地说)你这个路线不是直的,肯定比刚才计算的CD长.
  师:那么大家算算看到底哪一个短?(很快就有人算好了,老师请她上黑板前板书. )
  生4:BD + BC = 4 + ≈ 11.64 ≈ 12(厘米),很显然比刚才计算的CD短,所以选B.
  这时大多数同学都计算好了,有的在看着黑板上的答案. “这个答案的确比刚才的短,我怎么想不到呀!”有同学激动地说.
  师:答案选B是正确的. 那么请同学们再想一想在这个图形中,蚂蚁爬行的最短路程一定是先爬高线,再爬直径吗?即“高线+直径”是否一定最短?
  生:不一定. (说不清为什么,一时教室里非常安静. )
  师:如果把此题中的高BD的长改为10厘米,其他条件不变,那么结果又会怎样?
  (不一会儿,结果就出来了. )
  生5:DC = ≈ 15.62(厘米),DB + BC = 10 + ≈ 17.64(厘米),所以侧面展开图的相应对角线DC的长最短.
  师:通过这两题的计算结果,大家想想你有什么发现?又有什么疑惑?
  生6:有的时候是“侧面展开图的相应对角线长”最短,有的时候是“高线+直径”最短,但到底哪一个最短,要计算才知道.
  生7:我觉得这个结果与圆柱的形状有关. 矮胖形的是“高线 + 直径”最短,瘦长形的是“侧面展开图的相应对角线长”最短.
  是的,是的,同学们小声讨论,脸上洋溢着喜色.
  生8:老师,那有没有两条路线长相等的时候?
  师:生8问得好!这个问题值得我们去研究,怎么思考呢?
  教室里安静极了,同学们再一次陷入了沉思之中……过了一会儿,
  生8:可以从这两条路线长相等的时候思考,不过我现在还没算出来.
  生9:可以设圆柱的底面半径为r,高线长为h,根据两条路线长相等,列出等量关系,就可解决问题.
  师:那你能上来试试吗?(生9勇敢地走上讲台,在黑板上解了起来.)
  生9:设BD = h,BC = 2r.
  (1)如图6:设D→B→C的路线长为S1,则S1 = h + 2r;
  (2)如图11:设DC的长为S2,则S2 = ;
  当S1 = S2时,即h + 2r = ,
  ∴ (h + 2r)2 = h2 + πr2,即4hr + 4r2 = π2r2.
  ∵ r ≠ 0,∴ 4h + 4r = π2r,∴ = .
  当 = 时,S1 = S2,即两路线长相等.
  教室里响起了热烈的掌声,同学们带着钦佩、羡慕的眼光看着生9走下讲台.
  生10:我知道了.
  (1)当 = 时,两条路线一样长;
  (2)当 < 时,“侧面展开图相应的对角线长”最短;
  (3)当 > 时,“高线 + 直径”最短.
  同学们再次热烈地鼓掌.
  三、教学反思
  本课例从一个问题情境出发,激发学生的求知欲望,在这个问题的解决过程中,引发新的情境,新的问题,这样就形成“情境——问题”的学习链,而且很多问题都是学生自己提出,共同合作解决的,这样更进一步激发了学生新的求知欲望,想继续深入探究下去. 这一节课里,课堂气氛非常宽松、融洽、和谐,学生是数学学习的主人,自己提出问题、分析问题、解决问题,而且学生从始至终都保持活跃的思维、高度的热情、执著地探索. 这一课例的成功,得益于新课标的理念,得益于吕、汪教授“情境——问题”教学模式的理论指导,得益于自己实践经验的积累和课前充分的准备工作. 基于此,我有如下几点看法.
  1. 教师要转变教学观念
  教师的角色应从知识的传授者转变为学生学习的组织者、合作者和共同研究者,在引导学生提出问题、分析问题、解决问题的同时,进一步激发学生自觉地探索数学问题,体现成功的乐趣.
  在课堂气氛上也应有所转变. 由教师的“一言谈”转变为教师组织引导、学生合作探究的课堂环境,教师对学生的思维活动应减少干预,真正做到让学生自主探究学习.
  2. 情境的创设应具有多样性
  《数学课程标准》中指出:“学生的数学学习内容应当是现实的、有效的、富有挑战性的,要切实开展有效学习,首先要调动学生的学习积极性,使他们产生对知识的渴望. ”情境创设的好,就等于这一节课已经成功了一半. 因此在情境的创设中应具有多样性.
  (1)趣味性. 有趣的情境能把同学们马上吸引过来,同时展开热烈地讨论、高效地探索.
  (2)诱导性. 诱导性的情境更能吸引学生,使其渴望马上解决问题,从而发现并提出新的问题.
  (3)争论性. 争论是一种使学生积极思维的情境. 本节案例中的情境就具有争论性,许多学生很容易做错,一下子就吸引了学生的眼球.
  (4)应用性. 通过生活情境,使学生感觉到数学就在我们身边,生活中处处有数学,把数学学习当成了一种乐趣、一种享受,从而学到有用的数学.
  3. 加强问题意识培养,提升学生探究能力
  问题是思维的出发点,有了问题才会去思考. 教育心理学理论启示我们,在课堂教学上,充分运用动机原理,可以使学生的学习具有内驱力,学习将会取得良好的效果. 适当的问题能促使学生在课堂上主动思考、积极探索. 因此数学课堂应当以问题带动教学,在解决教师提出问题的基础上,积极引导学生学会提问、学会质疑和学会释疑,培养学生打破砂锅问到底的数学理性精神.
  学生的问题意识越强,越能激发学生的求知探索欲望,探究能力也会得到显著的提升. 长时间地实施数学“情境——问题”教学模式,对提高学生的数学素养和分析、观察、探索、创新能力等方面都将会有较好的效果,从而有力地促进基础数学课程改革的发展.
  
  【参考文献】
  [1]吕传汉,汪秉彝.再论中小学“数学情境与提出问题”的数学学习.数学教育学报,2002,11(4):74.
  [2]马秋霞.培养学生提出问题能力的一次尝试.中学数学教育(初中版),2006(10):13-14.
  [3]徐瑞先.老师,这个答案为什么错了.中小学数学(中学版),2007(3):31-32.
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