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第5章 中学数学教育概述(4)

在选择内容时首先要考虑社会对数学的需求。随着社会的发展.社会各领域都需要用到数学,这就要求数学课程选取的内容是现代社会人们的生活、生产和科学技术普遍需要的数学知识。1983年至1986年国家课程教材研究所数学室和中国教育学会数学教育研究会,联合组织了一项大型社会基本情况调查,即《我国经济和社会的发展对数学基础知识和技能的需要的调查研究》,其目的是为确定中小学数学教学内容提供客观依据。调查研究由三个方面构成,其一是对全国17个省的航空航天、电子、机械、造船、水电、燃化、冶金、地质矿产、城建、交通、邮电、纺织、食品、卫生、农林牧、商业等16个行业对中小学数学知识的需用情况进行调查,其结果反映在《各行业对数学知识需用情况调查表》中。调查的另两个方面的结果汇集在《高等院校各系(或专业)对中学数学知识需求情况统计表》、《76种杂志中出现数学知识统计表》两个统计表中。调查表明:实数和代数式(包括含指数式和对数式的代数式)的运算,一次方程(组)、一元二次方程(包括可化为一元二次方程来解的分式方程、无理方程)和不等式的解法,一次、二次函数的概念,平面几何的基本知识,解直角三角形与求积以及画图的技能等是绝大多数行业和专业所需要的;传统的高中代数、立体几何、平面解析几何等课程的内容,各行业和专业对它们的需要程度及范围有所不同;对一些近代和现代的数学内容,诸如概率统计、微积分、优选法、统筹法、正交试验法、线性规划、计算机(器)、向量、矩阵、空间解析几何等的初步知识,有相当多的行业和专业不同程度地需要它们。

在国际上,英国数学教育界推出的,具有国际影响的Cockcroft报告,是英国80年代数学教育的纲领性文件。1978年,英国政府组织了“学校数学调查委员会”,Cockcmft博士任主席。委员共24人,工作了3年之后,向政府提供了题为《Mathematics Counts》的报告,国际上称之为Cockcroft报告。全文分为三部分:第一部分论述了学生学习数学的需要——成人生活、就业及进一步学习;第二部分论述为此需要应该有怎样的课程内容及教学方法;第三部分提出了良好的数学教学所需的条件和支持。这个报告反映出对各行各业作了细致的调查,其中列出了制造业工人、农业经营者、技术及建筑工人、职员、旅馆服务员、售货员、护士等占人口绝大多数的英国人需要的数学,以此作为数学教育的出发点,并在此基础上提供了每个英国公民应掌握的最低标准,即《数学课程基础表》。

这些调查研究的目的在于选择数学教学的内容应该是现代社会人们的生活、生产和科学技术普遍需要的知识,即内容的选择要遵循社会作用的原则。

2.与科学技术的发展相适应的原则

高速发展的科学技术必定对教育提出更高的要求。当代科技的一个突出特点是定量化。人们在进行现代化的设计和控制中,从工程的计划、新产品的制作、成本的结算、施工、验收,直到贮存、运输、销售、维修等等都必须精确地规定大小、方位、时间、速度、成本等数字指标。精确定量的思维是对当代科技人员的共同要求。所谓定量思维是指人们从实际中提炼数学问题,抽象化为数学模型,用数学计算求出此模型的解或近似解,然后回到现实中去进行检验,必要时修改模型使之更切合实际,最后编制解题的软件包,以便得到更广泛的应用。科学技术越发展,应用数学的程度就越高。高科技本质上是一种数学技术,人们通过数学才能更好地掌握科学技术。科技对人才的数学素质的需要必然要反映到数学教育中,特别地,反映到数学教学内容的取舍上。那些不能适应科技发展需要的一些传统内容,如平面几何中的尺规作图,代数中的对数计算尺等必定要删去,而增加近代或现代的知识,如概率统计的知识、计算机知识、微积分初步等等,为学生提供应用的工具、阅读科技书籍的基础以及满足进一步学习的需要。面对21世纪信息时代,教学内容应适当更新。要逐步渗透现代数学思想,以适应科技发展的需要。

3.基础性原则

20世纪现代数学已有了相当迅速的发展。知识量急剧增加,但其基本的内容是相对稳定的,只有掌握了基本原理和基本概念,才能在此基础上学习更高深的知识。要使学校数学课程内容适应社会、科技发展的需要,还得立足于基础知识。同时中学的教育是基础教育,从这一性质来看,学习数学是为了提高社会公民的文化素质,使学生具备进一步学习和参加生产劳动的数学素养。因此,中学数学教学内容必须选择现代工农业生产、现代化建设和社会生活中所必需的数学基础知识和基本技能。必须注意的是,随着社会的发展,基础知识的内容也要随之而变化、发展。“基础”是相对于某一历史阶段而言的,有的本来是基础知识,但现在被更重要的基础知识所取代,有些过去不属于基础知识范围的,现在已作为必须学习的基础知识,“基础”具有相对性。

4.教育作用原则

选取的教学内容应对培养学生的数学思维、数学能力以及形成辩证唯物主义世界观和良好的个性品质有重要作用。在现行的课本中已编进了“想一想”、“做一做”、“读一读”等等内容。如“读一读”中选编了数学家的发明创造、观察与推理、数学的发展史等内容。这对拓宽学生的知识面,学习数学家的意志、品德,发展思维,培养观察、分析的能力,培养爱科学、爱祖国、爱人民的思想等,都会起到有效的教育作用。

5.可接受性与发展性相结合的原则

所选择的教学内容应与学生的认知水平和接受能力相适应,同时又要有利于最大限度地促进学生的发展。如果对学生的接受能力估计不足,选择的内容过少或过于简单,就会影响学生能力的发展;反之,若选择的内容超越了学生的接受能力,学生就无法理解和掌握,也势必影响学生的发展。因此,所选择的内容必须难易适中,既要确保大多数学生能够理解和掌握,又要着眼于发展,要求教学内容具有一定的深度和广度,使得每一个学生尽可能地达到最大发展。

6.统一性与灵活性相结合的原则

作为一个国家、一个地区,对中学数学教学内容应按教学目的的要求具有统一性,规定所有中学生都必须达到同一的基本要求,否则,提高全民族的文化素质和培养合格的建设人才等设想就会落空。同时,也要考虑到各地区之间的差异,各地生产、经济发展和文化教育发展的不平衡。因此,教学内容的选择,应在遵循统一性的原则下,适当注意灵活性,使教学内容有一定“弹性”.即遵循统一性与灵活性相结合的原则。根据这一原则,义务教育初中教材的编写,针对发达地区、一般地区和边远地区等的不同情况,编出了8套中学通用课本,一纲多本,供各地选用。而对高中教材内容,分为基本内容和选学内容,各地各校可根据实际情况进行取舍。

7.后继作用与衔接性原则

指内容的选择要考虑学生进一步深造和参加实际工作的需要,搞好中学与小学、大学、职业教育的衔接,注意数学学科自身内容的衔接以及与其他课程教学内容的衔接,以适应不同阶段、不同性质、不同学科的需要,使它们在内容上协调统一。

8.可行性原则

指选择的内容在中学教学计划规定的时间和进度的范围内。经过绝大多数的学校、教师教学实践的证明是可行的。选择的内容要与学生的认识水平、接受能力,教师的知识水平、教学能力相适应。我国在数学教材的改革过程中也曾出现过失误,1978年教材的内容要求过高,当时师资状况和学生水平都适应不了.造成了教学的困难。目前,对新《高中数学教学大纲》及其内容均在进行可行性的论证工作。

(二)中学数学教学的基本内容

中学数学教学的基本内容主要包括以下四个方面:

1.数学基础知识

指符合中学培养目标的数学科学中最本质的、已定型的、科学的、系统的初步知识和数学思想方法。数学思想是指数学研究活动中解决问题的基本观点和根本想法,它是对数学规律的理性认识。数学方法是指研究数学的手段和方式,它包括理论研究方法和数学理论应用于实际的方法。

2.数学语言和逻辑

数学中对概念的表述、定理的逻辑推理和证明,对量、量的关系进行比较和运算等一系列的活动,都是在某种有规则的符号系统中进行的,采用的是一套形式化的数学语言。这种数学语言的形式简明扼要,表达内容深刻、精确。

3技能、技巧

包括知识技能(如恒等变换、论证技能等)、操作技能(如作图、测量、使用计算工具等)和解题技能。

数学的基础知识内容具体为:①数及其运算;②代数式与初等超越式的概念、性质及其恒等变形;③方程与不等式;④函数与微积分初步;⑤排列组合和概率统计初步;⑥集合、简易逻辑;⑦平面几何;⑧立体几何;⑨平面解析几何;⑩向量。

上述内容是根据选择教学内容的原则,又经过教学实践的筛选确定的。但是,学生通过这些内容的学习是否能达到教学目标的要求,是否能适应21世纪对于人才的素质要求,仍需进一步探索。

(三)中学数学教学内容的体系编排

在确定了教学目的和内容后,就要依据它们编写教材,要把这些内容组织好,使之成为符合教学规律的好的教材体系。

所谓教材体系,就是教学内容编排所展现的知识的序列及各知识之间的相互联系,是数学科学知识体系经教学法加工而得到的学科知识体系。

所谓教学法加工,是从科学数学的基础知识出发,既必须遵循数学的发展规律,又要符合青少年的认识规律,使之适合学生、教师及社会的条件,成为实际可用的数学教材。

教材一般由知识、技能、能力、品质几个要素构成,其中知识是其他要素的基础,其他要素都不能离开知识而存在。而包含着知识、技能、能力、品质诸要素的全部学习材料,必须按照一定年龄学生的心理发展规律来组织,否则,所编写出的教材不能为学生所接受。因此,教材体系的编排要符合下面几条原则。

1.要符合学生的心理发展规律

学生的心理发展规律,一般包括学生的认识规律、学生认识能力发展的规律,以及非智力的心理因素的发展规律。学生的数学学习是一种特殊形式的认识过程,是在教师指导下遵循人的认识规律的一个特殊认识过程。学生的认识顺序依循:从感知到理解,再到巩固和应用;从已知到未知;从具体到抽象;从特殊到一般或从一般到特殊等规律。学生的认识能力包括观察力、记忆力、思维能力等。发展心理学的研究表明,初中阶段是学生从形象思维为主逐步向经验型的抽象思维过渡的阶段,学生的抽象思维能力逐步占优势,但还需要感性经验的直接支持。高中阶段是学生以经验型为主的抽象思维向理论型抽象思维过渡的阶段,这时抽象逻辑思维占主导地位,并从形式逻辑思维向辩证逻辑思维发展。学生的非智力的心理因素主要包括兴趣、情感、意志和性格,这些因素的发展对教材内容的编排体系都提出相应的要求。

遵照学生思维发展规律,在编排知识体系时,既不可割断学生连续渐进的思维方式,也不能颠倒思维发展阶段的顺序。在低年级安排那些与具体事物的形象或数量有关、有直接联系的内容,在较高年级安排那些经过多级抽象得来的数学内容,并按由具体到抽象,由简单到复杂的顺序展开,对一些抽象程度较高的概念、原理、思想方法要提前渗透,采取螺旋上升的方式。逐步提高。对内容的编排还要注意符合认识规律,由浅人深,由易到难,由表及里,循序渐进。内容的呈现尽量采取从整体到部分.即先给学生以整体的认识,然后逐步展开对每一内容作深入仔细地学习,不仅要反映数学思维的结果,更要反映出数学思维活动的过程。要发挥非智力因素的作用。在学习过程中,学生的学习兴趣、情感、意志、性格始终在起着作用,或积极,或消极,从而强化或削弱智力活动的进行。编排时,要注意深入浅出地叙述,以图文并茂的形式去唤起学生的学习兴趣,激发学生的学习积极性,并通过求解问题等内容促进学生意志力的加强。要注意安排合适的学习情境,它能使学生经过勤奋学习而在不太长的时间内看到学习成果,从而获得成功的喜悦,增强自信心。

学生能力的培养,主要在于精心塑造学生的认知结构。认知结构是一个人的知识的全部内容与组织,数学认知结构,就是学生头脑里的数学知识按照自己理解的深度、广度,结合着自己的感觉、知觉、记忆、思维、联想等认知特点,组合成的具有内部规律的整体结构。学生在学习数学的过程中,把新知识结合到自己原有的数学认知结构中,通过同化和顺应,扩大原有的认知结构而逐渐形成新的数学认知结构。学生数学知识的获取,主要通过教科书的学习,因此,教材体系要能促进学生构建新的数学认知结构。

2.要符合数学知识的科学性和系统性

作为教育科目的数学的知识结构含有三种基本因素:一是表示数形关系和数量关系的感性材料,如实物、图像、事例等;二是科学数学中的基本的基础知识(概念及基本原理);三是应用和掌握基础知识的应用材料。其中按科学数学知识为核心内容编排时,应以数学科学知识结构及其内涵的数学规律及思想方法为前提.以基本概念、基本原理为主线,展现数学感性材料、应用材料与基础知识的有机组成。教材的知识结构的表达方式,一方面要尽可能与科学数学知识的发展保持一致性;另一方面要保持科学数学的基本特征,即以教学的逻辑系统为前提,保持演绎的特征,使之具有一定的科学严谨性和系统性,从而使学生在依据知识的逻辑顺序安排的学习中,逐步明确数学科学的逻辑推理规则和运用逻辑论证的方法。

3.必须遵循理论联系实际的原则

理论结合实际,要求理论的建立依赖于实际,应从学生所熟悉的生活、生产、相关学科的问题及已掌握的数学知识出发,进行分析、综合、抽象、概括和必要的逻辑推理,得出数学理论。

理论结合实际,要求理论应用于实际,应用于解决生活、生产及其他学科中的问题,以提高学生分析问题和解决问题的能力,不断丰富和发展已有的数学理论。

因此,在编排教材时,要尽可能通过已有的理论来解决实际问题,使原有的知识在学习中得以应用和深化,使新的知识在原有知识的应用中引伸。

4.必须遵循联系性和衔接性原则

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