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数学核心素养导向下高中数学‘概率与统计’深度学习的实践路径

王婷
  
星跃媒体号
2024年223期
天津市蓟州中学 301900

摘要:在当今社会,数学已不再仅仅是数字和公式的堆砌,它已渗透到我们生活的方方面面,成为连接科学、技术、经济、社会等多个领域的桥梁。高中数学作为基础教育的重要组成部分,其教学质量的优劣直接影响着学生后续的学习和发展。特别是在“概率与统计”这一模块中,学生不仅要掌握基本的计算方法和理论,更要形成运用数学解决实际问题的能力,即数学核心素养。

关键词:高中数学;核心素养;概率与统计;学习路径

引言

深度学习作为一种新兴的教学理念,强调学生在理解基础上的主动探索和建构知识。在深度学习的过程中,学生不仅要掌握基础知识和技能,更要形成批判性思维、问题解决能力和创新能力等核心素养。这与数学教育的目标不谋而合,也为“概率与统计”的教学提供了新的思路和方法。

1数学核心素养的概述

数学核心素养是数学教育的核心目标,它涵盖了数学抽象、逻辑推理、数学建模、直观想象、数学运算和数据分析六大方面。这些素养既各自独立,又相互联系,共同构建了数学学科的核心能力框架。数学抽象使学生能从复杂现象中提炼出数学本质;逻辑推理则训练学生严谨的思维习惯;数学建模让学生将数学应用于实际问题;直观想象助力学生形成空间观念;数学运算是数学学习的基本技能;数据分析则培养学生处理信息的能力。

2高中数学“概率与统计”深度学习的实践路径

2.1明确教学目标,注重核心素养的培养

在高中数学“概率与统计”模块的教学中,教师应明确教学目标,不仅要求学生掌握基础的概率与统计知识,还要着重培养学生的数学核心素养。例如,在教学“排列数、组合数”这一知识点时,教师可以设计一个生动有趣的案例,让学生在实践中体验数学抽象、逻辑推理和数学建模的过程。

假设案例为:学校计划举办一场文艺晚会,需要从5名男生和3名女生中选出4人担任主持人。问题一:如果要求4名主持人中至少有1名女生,有多少种不同的选法?问题二:如果要求男生和女生各选2名,又有多少种不同的选法?

对于问题一,学生需要运用组合数公式C(n,m) = n! / [m!(n-m)!],先计算从8人中任选4人的总方法数C(8,4),再计算4名主持人全为男生的情况数C(5,4),最后用总方法数减去全为男生的情况数,得到至少有1名女生的情况数。这一过程培养了学生的数学抽象能力和逻辑推理能力。

对于问题二,学生需要理解排列与组合的区别,运用组合数公式C(5,2)和C(3,2)分别计算男生和女生的选法数,然后将两个结果相乘,得到总方法数。这一过程不仅锻炼了学生的数学建模能力,还加深了他们对排列数、组合数概念的理解。

通过这样生动有趣的案例,学生不仅能够轻松掌握“排列数、组合数”的基础知识,还能在实践中锻炼和提升数学抽象、逻辑推理和数学建模等核心素养。

2.2创设生动的教学情境,激发学生学习兴趣

在“概率与统计”模块的教学中,创设生动的教学情境对于激发学生的学习兴趣至关重要。以“条件概率”的教学为例,教师可以设计一个贴近学生生活的抽奖活动情境,让学生亲身体验并理解条件概率的奥秘。

假设情境为:学校举办了一场别开生面的抽奖活动,奖池中有100个奖品,其中10个为一等奖,90个为二等奖。活动规则是,学生可以先从10个装有不同颜色球(红、蓝、绿各若干)的箱子中随机抽取一个球,然后根据球的颜色决定抽奖的次数。若抽到红球,则获得一次抽奖机会;若抽到蓝球,则获得两次抽奖机会;若抽到绿球,则获得三次抽奖机会。

在这个情境中,教师可以引导学生思考:在已知抽到某种颜色球的情况下,获得一等奖的概率是多少?这就涉及到了条件概率的计算。学生需要运用条件概率的公式P(A|B) = P(AB) / P(B),结合具体的抽奖规则和数据(如红、蓝、绿球的数量,一等奖和二等奖的数量等),进行计算和分析。

通过这样的抽奖活动情境,学生不仅能够直观地理解条件概率的概念,还能在实践中运用所学知识进行计算和分析,从而激发他们对“概率与统计”模块的学习兴趣。

2.3设定主题探究活动,促进学生深度学习

在“概率与统计”模块的教学中,设定主题探究活动能够极大地促进学生的深度学习。以“彩票中奖概率分析”为主题,教师可以引导学生开展一次别开生面的探究活动。

活动中,教师首先介绍彩票的基本规则和奖项设置,然后提出探究任务:分析不同投注方式下中奖的概率,并探讨如何合理投注以最大化中奖的可能性。学生需要分组合作,运用所学的概率公式(如古典概型、几何概型、条件概率等)进行计算和分析。

例如,学生可以研究“双色球”彩票的中奖概率。他们需要先了解“双色球”的玩法规则,即选取6个红球(从1到33中选择)和1个蓝球(从1到16中选择)。然后,学生可以计算不同投注方式(如单选、复式、胆拖等)下的中奖概率,并分析各种投注方式的优缺点。

通过这样的主题探究活动,学生不仅能够在实践中深化对概率与统计的理解,还能提升逻辑推理、数学建模等核心素养,同时培养团队合作和问题解决的能力。

2.4加强问题情境设置,引导学生主动探索

在“概率与统计”的教学中,加强问题情境设置能够极大地激发学生的学习兴趣和主动探索精神。以“如何合理安排时间以提高学习效率”为例,教师可以设计一个贴近学生生活的问题情境。

假设学生面临繁重的课业负担,需要在有限的时间内高效地完成各科作业和复习任务。教师可以引导学生思考:如何根据各科作业的难易程度、重要性和所需时间,合理安排学习时间,使得学习效率最大化?

在这个问题情境中,学生需要运用所学的概率与统计知识,如期望值、方差等概念,来分析不同学习安排下的效率和风险。他们可以先对各科作业进行评分(根据难易程度、重要性等因素),然后计算不同时间分配方案下的期望得分和方差,最后选择期望得分高且方差较小的方案作为最佳学习时间安排。

通过这样的问题情境设置,学生不仅能够在实践中运用所学知识,还能主动探索如何运用数学方法解决实际问题,从而提升数学抽象、直观想象等核心素养,并培养问题解决和创新能力。

2.5采用多样化的评价方式,关注学生全面发展

教师可以设计一个综合性的评价项目,如“班级成绩分析报告”,既考察学生对概率统计知识的掌握情况,又评价他们的数据分析能力、团队合作能力和创新思维。

教师可以将班级近期的考试成绩作为数据样本,让学生分组进行分析。学生需要计算平均分、标准差、成绩分布等统计指标,并制作成绩分布图。在此基础上,各组还需探讨成绩背后的原因,如哪些因素可能影响成绩,如何改进学习方法等,并提出具体的建议或策略。

评价时,教师不仅要看学生提交的报告内容是否准确、完整,还要关注他们在分析过程中的表现,如是否积极参与讨论、是否能灵活运用所学知识、是否有独到的见解等。同时,通过学生间互评和自我反思,让学生更加清晰地认识自己的优势和不足,从而促进他们的全面发展。

结论

通过创设生动情境、设定主题探究、加强问题引导及采用多样化评价,我们不仅让学生在“概率与统计”的学习中体验到了数学的魅力,更促进了他们数学核心素养的全面发展。希望每位学生都能在数学的世界里找到属于自己的舞台,用数学的眼光观察世界,用数学的思维思考问题,用数学的语言表达自我,为未来的学习和生活奠定坚实的基础。

参考文献:

[1]黄铿健.以问题引领深度学习,培育核心素养——核心素养导向的高中数学教学策略[J].福建中学数学, 2022(7):24-27.

[2]沈备,王陈勇,白福宗.深度学习主题教学下高中数学核心素养的落地——以”概率”的教学为例[J].中小学数学:高中版, 2020(5):5.

本文系中国教师教育发展研究院课题,课题题目:数学核心素养视域下高中数学深度学习的教学策略研究(立项编号:JYFZ106923 )的研究成果

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