浅谈开放性数学问题及其设计

2017-04-08欧宪胜

课程教育研究·新教师教学 2016年4期

欧宪胜

【摘要】开放性数学问题能调动学生学习的积极性，激发学生的学习兴趣，拓宽学生的数学思维空间，有利于学生创新精神和创造能力以及解决实际问题能力的培养。本文讨论数学课堂教学中开放性数学问题的设计，从生活实际中取材、教材习题中改编以及让学生主动参与设计三方面进行论述。

【关键词】数学问题开放性数学问题问题设计数学教学

中图分类号：G633.6

开放性数学问题是相对于传统的“条件完备、结论确定”的封闭性练习题而言的。它只是“问题”，而不是有现成的解决模式可套的“习题”。开放性数学问题中，可能所提供的条件不完备，需要在求解过程中不断充实和增添假设；也可能是答案不唯一确定，结论或结果一般是丰富多彩的；解决问题的思想和途径可能因人而异，灵活多样；开放性问题可以是纯数学的，也可以是从实际生活中提出来的。正因为这样，开放性数学问题给学生留下的探索空间很大，有助于开发学生的发散性数学思维。

一、关于开放性数学问题的重要性

开放性问题由于其自身的开放特征，一改封闭性问题的条件、答案唯一的特点，吸引学生不依赖于教师、不依赖于书本，独立地去探索和发现问题的各种各样的答案，使学生能在不同水平的答案交流中共同的讨论，互相学习，不断进步。

随着新课程改革的落实，各种新题型纷纷出现，特别随着近年来中考和高考开放题的相继出现，开放性数学问题在中国已受到了广大数学教师的普遍关注，学生对开放型问题非常欢迎。开放题有利于培养学生运用数学的意识和探索的精神，开放题有利于培养学生良好的思维品质，能保障学生的主体地位，有助于学生主体意识的形成，有利于全体学生的主动参与，有利于实现教学的民主性和合作性，有利于学生树立信心、产生学习数学的兴趣以及提高学生解决实际问题的能力等，因此在中学数学课堂教学中应该适当地引进开放性数学问题。

二、开放性数学问题的设计原则

开放性数学问题可以培养学生在解题过程中的创新思维，可以使学生在解题中形成积极探索和创造的心理态势，从而使他们对数学的本质产生一种新的领悟，进而主动地参与到“做数学”的过程中来。

设计开放性数学问题应遵循以下原则：

（1）参与对象的层次性原则

开放性数学问题的设计应考虑到学生的知识水平，让不同层次的学生能多层次、多角度地进行探索分析，从而作出不同层次的解答。

例如：学生学完公倍数以后，教师可以出这样一道开放题：小红有一堆积木，若2块分一组，剩下1块，3块分一组，也剩下1块，4块分一组，还是剩下1块。问小红一共有多少块积木？

这道题最一般的解法是试误法，这是最低层次；学生能运用2、3、4的公倍数进行解答，这一方法是第二层次；最高层次的解法是学生能运用3、4的公倍数，这是因为他能看出2、3、4的公倍数其实就是3、4的公倍数，所以这是最高层次。一个好的开放题要能分出这样的层次，让不同程度的学生都可以进行探索和尝试，从而使所有的学生都能参与到教学中来。

（2）问题内容的宽广性原则

问题内容的宽广性是指问题涉及的事件不仅为学生所熟悉，而且知识面也应当宽广。它不仅仅涉及数学内容，还要涉及日常生活与其他学科内容，将学生在日常生活与社会活动中接触过的与数学知识有关的内容加以提炼，设计成开放性问题。

例如：小明要给自己的房间的地板安上瓷砖，已知房间长6米，宽3.5米，又知道边长为50厘米的瓷砖3.8元/块，边长为10厘米的瓷砖0.8元/块，请问选择哪种瓷砖可以使小明花钱更少？

（3）设计角度的动态性原则

设计角度的动态性原则是指同一知识点，采用不同的角度、不同的方式设计成不同的问题。

例如：学校的教学楼、图书馆、学生公寓楼在同一条校道上，教学楼与图书馆相距200米，图书馆与学生公寓楼相距1000米：①若教学楼和学生公寓樓分别在图书馆的两侧，请问教学楼与学生公寓楼相距多少米？②教学楼与学生公寓楼相距多少米？

问题①是封闭性数学问题，而问题②由于没有规定教学楼与学生公寓楼的位置的限定就变为开放性问题了。

由于问题设计的角度新颖，方式丰富多彩，使学生对问题感兴趣，产生好奇心，从而激发学生创造力。

（4）解答途径的探索性原则

目前的数学练习中程式化、技能化的问题较多，学生只要记忆加苦练再加细心就能解决问题，数学开放题的解答途径却是开放的，具有探索性，它能调动学生追求成功的潜在动机，培养学生勇于探索的精神。

例如：如果将一块形状为三角形的木板切去一个角，那么剩下的木板还有几个角？如果这块木板不是三角形而是四边形或五边形，那么结果又如何呢？

对这样的问题，学生不能只是根据所学知识或模仿教师传授的某种现成方法就能马上作出解答，而只有通过他们自己亲身实践、亲自探索才能解决问题。

（5）解答方法的多样性原则

它要求学生将所学知识融会贯通，善于通过多渠道来解决问题，发表自己的独特的见解。

例如：请在8、2、5、4、9这几个数字中间添上+、-、×、÷，使其能得到不同的结果。

这个题目并没有规定+、-、×、÷四个符号的顺序，因此学生可以根据添加的四个符号的不同的顺序，从而得出不一样的解答方法和结果。

由于开放题解题方法和结果的多样性，不同的学生常常有不同的解题策略，这为“数学交流”提供了很大的“参与空间”。

（6）开放性与封闭性相结合的原则

开放性问题是相对于封闭性问题而言的，因此开放性数学问题与封闭性数学问题应该并存而不是相互排斥。在数学教学中应以一般练习题为基础，在以一般习题为主体的训练下引进开放性数学问题，以弥补封闭性练习题的不足之处。

三、课堂教学中数学开放题的设计

开放性数学问题能调动学生学习的积极性，激发学生的学习兴趣，拓宽学生数学思维空间，有利于学生创新精神和创造能力以及解决实际问题能力的培养，因此，我们应该改变当前的数学教育强调封闭型题的教学，加强开放型问题的研究，在數学教学中重视开放题的设计，以培养学生的发散性思维和创新思维，激励学生主动参与到问题解决活动中去，从而提高学生解决问题的能力。

设计数学开放题时，应注意以下几个问题。

1. 从实际生活中取材

现实生活是数学问题永不枯竭的源泉，特别是学生身边的实际生活中提出数学问题，可以使学生有一种亲切感和解题的欲望。

例如，一位工人师傅在加工时，需要找出一个圆形木板的圆心，请你帮他想出一个能找出圆心位置的方法。

再如，如图，用两根钢索加固直立的电线杆，若要使钢索AB与AC的长度相等，需添加什么条件？理由是什么？

通过在现实生活中提出问题，可以把数学问题形象化，让学生了解数学与现实生活的关系是密不可分的，从而激发学生学习数学的兴趣，并能使学生在实际生活中注意发现问题，把从课本上学到的知识很好地运用到实际中来。

2. 从教材的例题和习题中改编

在数学课堂教学中，教师可以根据教学的内容，在进行某一知识点的教学后，根据知识点的特征，结合学生的实际情况，有意识、有目的地改造封闭型练习题，设计开放性数学问题。

（1）改变原命题的条件，要求从中探索新的结论

例如：已知正方形的边长为1米，将其分为个相同的三角形，求出每个三角形的面积。

可以将命题设计为：已知有一块正方形的空地，现要将其分为面积相等、形状相同的八块，以便种上八种不同的花草，请问该如何设计？你能设计出几种不同的方案？

例如：学习了两个三角形全等的条件后，把书本的练习改为：如图，已知AE=CF，∠AFD=∠CEB，那么添加什么条件可使△ADF≌△CBE