高质量发展背景下中等职业数学教学情境的理论与实践研究

毕渔民,陆 明

(1.黑龙江教师发展学院,哈尔滨 150080;2.高等教育出版社,北京 100000)

党的二十大报告提出“教育是国之大计、党之大计。培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的根本问题。育人的根本在于立德。全面贯彻党的教育方针,落实立德树人根本任务,培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人”。新时代背景下,国家对于职业教育的要求有了新的变化,伴随着教育教学理念的变化,教学情境的创设也要与时俱进,以满足落实立德树人根本任务的需要,满足培养学生核心素养的需要,满足教学改革的需要。

一、数学教学情境的意义

1.落实立德树人根本任务的核心因素

中职数学课程作为中职学校各专业学生必修的公共基础课程,除了培养学生的基础数学知识、基本数学技能、基本思想方法和基本的活动经验外,还要丰富学生的数学文化、优秀的历史底蕴和与时俱进的时代素材,以及数学课程具有的社会价值、学科价值和育人价值,是落实立德树人根本任务的有效载体。挖掘数学知识背后的素材,创设情境,适时、适量、适当地引入教学过程,让知识传授、价值引领与能力培养相结合。在教学过程中传播正能量,寓道于教,寓德于教,寓教于乐,让融入在数学课程中的思政元素成为学生求学、做人、做事的参照,从而实现全员、全过程、全方位、立体化育人的目的,践行立德树人根本任务。

2.培养学生核心素养的必然要求

数学核心素养反映的是数学本质、数学思想与数学思维方法,它是在学生参与数学学习活动过程中逐渐形成的,在解决问题的同时让学生从数学的角度,用数学的思维方法去思考、分析、理解和解决问题。培养学生的数学核心素养离不开特定的情境,只有通过合适的情境才有利于学生感悟、理解,形成和发展核心素养。因此,创设真实的、具体的、富有启发性的教学情境就成了课堂教学的重要环节,教师有目的、有意识地创设各种情境,可以促使学生去质疑问题,并引起强烈的思考动机。

3.落实新课程改革的迫切需要

中职数学课程改革必须关注教学情境的创设,教材的编写、表述方式和数学课堂教学实施,都应凸显这一要求。课程改革要遵循数学教育规律,围绕课程目标,发展和提升数学学科核心素养,按照课程内容确定教学计划,创设教学情境,完成课程任务。数学课程标准的教学提示中多次提及“情境”,十分重视以创设数学教学情境来塑造学生的思维和培养学生的数学核心素养。比如:“教师应当以学生学过的数学内容为载体,以学生熟悉的情境和问题引入集合及有关概念”;“教师可以从实际问题入手,引出比较两个实数大小的作差比较法,选择学生熟悉的实例,引导学生领会不等式在生活与学习中的应用”;“教师可以引导学生在初中函数知识的基础上,由熟悉的情境引出两个变量的对应关系”。中职数学教材在每一单元均创设了“情境与问题”板块,这也是新教材显著的变化,更加注重从已有情境中提出问题,分析问题和解决问题。

二、教学情境的研究

教学情境的概念最早是由布朗、柯林斯和杜吉德等在《情境认知与学习文化》一文中提出的。我国最早开始研究情境教学的是李吉林老师,她认为情境本质上是教学和教育过程所创设的“有情之境”,是一种人为优化的适于儿童需要的典型环境,是指能够促进儿童能动地活动与调动儿童兴趣的优化环境。在教学中,“情境”是指经过教师创设、优化各种教育情境要素之后能够激发学生的学习动机,具有积极学习意义的充满师生与生生互动的一种环境。好的教学情境往往兼有以下几个特征:有利于激发学生的学习动机;能切入学生的生活,让学生有感;有助于相关知识和技能的学习。

所以,教学情境是指由教师创设能够培养与激发学生学习动机、树立正确观念、形成关键能力的教学环境和教学过程。教学情境可以包括生活情境、数学情境、科学情境。

1.生活情境

生活情境是指人们亲身经历的、原始的、真实的生活世界。它不仅强调场地和事物的真实性,还关注行为的真实性[1]。数学课堂教学过程中,在讲解一些抽象的概念、原理时,要创设学生熟悉的实际生活情境,让抽象问题简单化,拉近学生与数学知识之间的距离,使其更容易被学生理解。生活情境将数学理论知识与实际生活联系起来,能极大地丰富数学课堂教学,有效提高学生的学习主动性。比如,在讲“平面的基本性质”时,设置这样的生活情境:“学校想买学生桌椅,需要考虑桌椅四条腿的下端都要在同一个平面上。在教学过程中,教师基于这种生活情境,可以提出问题,你能挑选出一套平稳的桌椅吗?”以一个开放性的生活情境问题导入课题,激发学生学习数学的兴趣。教师通过创设生活情境,提升教学内容的“亲和力”,让学生将理论知识与实际运用完美结合,使其对所学知识有更加深刻理解的同时,也能充分体会数学来源于生活又服务于生活的道理。

2.数学情境

数学情境并不局限于现实生活,也可以来源于数学问题,在解决数学问题的过程中,可以设置数学问题的情境。例如,通过数学文化、数学发展史、数学与生活中的联系等情境的设计,介绍与数学内容相关的历史人物和数学发生发展中的重大事件。鲜活的案例有利于激发学生学习数学的兴趣,让学生体会数学的文化,数学的历史,数学中蕴含的美,增进学生对数学知识的理解和掌握。

创设数学情境的根本意义是激发学生学习动机、诱发学生提出数学问题,在学习数学的过程中实现数学“再创造”,在做数学中学数学,重展数学家之路,从而真正理解数学[2]。比如,在“指数函数图像及性质”的教学中,在得出了指数函数的一般形式后,设置数学问题情境:“如何研究指数函数的性质?”学生经历探究问题的过程,不仅掌握了指数函数的图像和性质,还渗透了数形结合的思想。在此过程中,教师利用情境问题引导学生“数学化”地去思考,学生通过对典型内容的深度探究,获取了符合自身经验的探究方法。

3.科学情境

科学是为了观察和解释已有的客观世界,帮助人们认识世界、解释自然界的客观规律。数学是人们对客观世界定性的把握与定量的刻画,逐渐抽象概括、形成方法和理论并进行广泛应用的过程,是技术与科学的基础工具。数学教育和科学教育,两者能够相互渗透,并彼此提供知识和能力的支持。一方面,数学为科学提供了计算的方法,数学的严密逻辑性又确保了科学研究的准确性;另一方面,科学拓宽了数学的发展空间,科学领域涌现出的新问题不断为数学领域指引新的研究方向,为数学的发展和进步创造了重要条件。

在数学课程教学中借助丰富的科学情境和素材,通过科学实例的引入使学生加深对数学概念和定理的理解,让学生感受到数学的应用价值;同时数学与科学融合可以对学生进行科学教育,有利于学生科学素养的提高。比如,在“函数的应用”教学中,设置科学情境:“放射性元素在衰变过程中,其放射性核的数目衰变到原来的一半所需的时间称为放射性元素的半衰期。”将这样一个科学情境融入教学中,为学生提供了一种“了解真相”的思考路径,让他们切实感受到数学知识的实用性;同时,以数学与科学融合的跨学科教学能够克服单一学科的知识局限,为学生提供较为全面的观点,使学生掌握的知识更综合、知识体系更完备。

三、数学教学情境设置的实现路径

在数学学科核心素养的落实与发展中,创设教学情境应坚持以下原则:抓住数学内容的本质;符合教学内容要求;贴近学生的实际;具有探究性和探索性;具有直观性和生动性[3]。从数学情境的来源来看,数学情境设计要符合时代背景下的国家要求,要遵循学生认知规律,要兼顾学生生活环境和专业背景,主要从学生的生活现实、其他学科和数学自身三个方面综合考虑[1]。

1.设计教学情境要融入思政教育

中职数学课程是中职学校的一门重要的公共基础课程,对于训练和培养学生的思想政治素养、数学素养、理性思维、逻辑推理能力等都有着无可替代的作用。中职学生正处于树立世界观、人生观和价值观的关键时期,其认识问题、分析问题和解决问题的能力还有待提升。因此,中职数学教学应围绕“知识传授、能力培养与价值引领相结合”,以“立德树人”作为教学的出发点和落脚点。

数学课程由于自身的独特性,其中的思政元素往往是隐性的,需要教师进行深入研究和挖掘课程思政元素,教学过程中体现隐性知识与显性知识相统一,并把思政元素有机地融入其中。创设情境要“以生为本”,时时与学生互动探讨交流,结合所教的知识点,因势利导,画龙点睛,融入思政元素,传授知识的同时进行价值引领,使学生对知识能够逐渐地感悟、理解、消化与运用的同时,塑造健全的人格和高尚的情操,使之成为合格的有用的人才,有效地发挥数学的育人功能。

(1)在教学情境中融入中华传统数学文化。文化是一个民族宝贵的物质和精神财富,是一个国家历史的积淀和传承,文化自信是一个国家、一个民族发展中更基本、更深沉、更持久的力量。在中华民族悠久的历史长河中,数学文化积淀深厚、源远流长。我国古代数学著作《数书九章》、《周髀算经》、《测圆海镜》等记录的数学成就,远远超过了同时代其他国家和地区的数学水平。算筹运算、勾股定理、天元术、重差术等中国古代数学理论展示着我国古代数学思想的深邃。将相关的数学史、数学家故事适时、适量、适当地引入课堂,激发学生的好奇心与求知欲,可以使学生在课程中领悟中华传统文化的伟大智慧,培养学生不畏艰难、勇于克服困难的良好精神品质,感受中华文明的博大精深,中国文化的深厚底蕴,滋养学生民族自豪感,坚定其文化自信。

(2)在教学情境中融入社会时政。数学来源于生活,又应用于生活,用数学的眼光理性地看待社会时政事件,不仅能让学生体会到数学在生活中的实际应用、加深学生对数学知识点的理解、塑造学生的数学核心素养,也能让学生了解社会时政,使其坚定理想信念,增强责任担当,以此达到思政教育的目的。

(3)在教学情境中融入生产生活实践应用。“数学无处不在”,数学在日常生产生活和实践中有着广泛的应用,数学已经深入渗透到科学和技术中,渗透到航天、交通、建设、网络等各个领域。目前很多问题可以通过数学的思想和方法,利用数学建模抽象为数学问题进行处理。如直线与圆的方程应用中的情境问题:有一种速度叫做中国速度,有一种奇迹叫做中国奇迹。中国高速公路的总里程已跃居于世界第一。中国完成了人类桥梁史上的工程奇迹。在生产生活实践应用中多角度拓展数学知识与专业对接,以问题为导向进行教学设计,将工匠精神融于教学中,使学生在学到知识的同时,也学会做人、做事,最终将学生的知识、能力升华为数学素养。

(4)在教学情境中融入数学之美。在数学情境中培养学生认识美、创造美。数学中概念的严谨性、公式的简洁性、定理的深刻性、推理的科学性、图形的匀称性、理论的和谐性、应用的广泛性充分展示着数学之美。在数学教学中教师不断挖掘数学之美,为学生呈现数学学科丰富的文化底蕴、人文精神内涵,可以提升学生美学修养与科学鉴赏能力。如椭圆的方程及其图像中的情境问题:视频播放我国自主研发的“嫦娥三号”月球探测器发射过程片段,引导学生发现数学符号的简洁美,推理的严谨美、图形的对称美,公式的和谐美、观点及想法的奇异美,让学生从欣赏角度学习数学,在潜移默化中培养学生高尚的审美情操。

2.设计教学情境要遵循学生认知规律

数学情境的创设要符合不同年龄段学生的心理特点和认知规律,要符合学生的专业特点和职业类型教育的要求。中职学生在心理和认知上趋于成熟,但是数学知识本身的系统性与抽象性,仍会让他们在数学学习中存在畏难心理。学生对新知识的学习是在已有知识的基础上引申和发展起来的,由旧知识重新组织或转化而成,能够唤醒学生的已有知识、经验,有效降低学习难度,提高学习效率[4]。

(1)数学知识的内涵及思维过程。数学是关于数和形的科学,“数”和“形”都抽象地存在于人的理性思维世界。从根本上说,数学对象来源于现实世界,是具体事物的抽象。也有许多数学知识显示出超验性、合情性或程序性的特征。这些特征,对数学教学具有特殊的要求。设计教学情境时遵循学生的认知规律,从学生的已有知识出发,为学生学习新知识搭建“脚手架”。帮助学生更加清晰地将认知结构中原有的知识和新的学习任务关联。

(2)数学能力的内涵及提升过程。数学能力本质上是一种以抽象符号为载体的高层次的思维能力,包括“空间想象、直觉猜想、归纳抽象、符号表示、运算求解、演绎证明、体系构建”等诸多方面[5]。数学能力是以概括为基础,将运算能力、空间想象能力、逻辑思维能力与思维的深刻性、灵活性、独创性、批判性、敏捷性相结合所组成的开放性动态系统结构[6]。从数学的学科特点出发,数学能力是指基本运算能力、空间想象能力、逻辑思维能力[7]。

(3)数学素养的内涵及形成过程。数学核心素养包括直观想象、数学抽象、数学运算、逻辑推理、数据分析、数学建模六个方面。当前,数学课堂教学改革的目的就是全面培养学生的数学核心素养。而根据学生的认知规律创设真实情境,让学生在提出问题与解决问题过程中,不断形成思维的碰撞,助力数学核心素养的形成。

3.设计教学情境要符合学生生活背景

数学来源于生活,又广泛应用于生活,这为以生活为背景创设情境提供了保证。如果从日常生活中的数学出发,从学生熟悉的生活经验出发,创设学生熟悉的、感兴趣的、符合教学内容的情境,则可以大大激发学生的求知欲和探究热情,让他们感受到课堂的魅力,对课堂产生亲切感,从而有效提高课堂教学效率。