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基于深度学习的高中数学概念“5E”教学模式新路径
摘要:“5E”教学模式能够为高中数学概念教学提供系统化的深度学习路径,教师通过创设情境、探索建构、抽象辨析、迁移实践和反思测评五个环节,可以使数学概念教学从传统的灌输式教学转向建构式教学,提升教学的有效性。为此,教师在运用“5E”模式进行概念教学时,需转变教学理念,精心设计各环节的教学活动,关注学生的认知过程,给学生提供适切的学习情境,让学生学习概念形成的完整过程,从而提升学生对数学概念的理解。
关键词:深度学习;高中数学;5E教学模式;概念教学
《普通高中数学课程标准(2017 年版 2020 年修订)》明确指出:“高中数学教学以发展学生数学学科核心素养为导向,创设合适的教学情境,启发学生思考,引导学生把握数学内容的本质。”其中对数学概念的深度理解是发展核心素养的基础。但是在当前高中数学概念教学中,仍存在“重结论轻过程”、“重记忆轻理解”、“重演示轻探究”等现象,对开展概念教学有着不利影响。而基于深度学习理念的“5E”教学模式可以让学生主动探究数学概念,既符合数学知识的内在逻辑,又契合学生的认知规律,对于提升数学教学效果具有重要意义。
一、构建数学5E模型,转变教学理念
“5E”教学模式是基于建构主义理论设计的一种教学策略,包含创设情境(引入概念)、探索建构(形成概念)、抽象辨析(理解概念)、迁移实践(应用概念)及反思测评(评价概念)五个核心环节。教师在构建数学5E模型时,需转变角色定位,从知识的传授者转变为学生学习的引导者,设计符合学生认知规律的教学活动,创造有利于学生自主探究的学习环境,使学生可以更好的完成数学概念的学习。
以教学“集合的概念”为例,教材中给出的概念是:“一般地,我们把研究对象统称为元素,把一些元素组成的总体叫做集合(简称为集)。”在传统的教学理念下,教师通常采用“先讲概念、后做练习”的直接灌输式教学方法,即教师先向学生讲解集合的定义,然后通过举例说明元素与集合的关系,接着引入集合的表示方法,最后布置相关练习题巩固概念,这对学生准确理解数学概念非常不利。教师若采用“5E”模型进行教学构建,则需要从学生的已有认知出发,给学生设计日常生活中的分类情景,如图书馆书籍分类、超市商品分区等,引导学生体会“集合”思想在现实生活中的实际应用,继而组织学生讨论不同事物的共同特征,帮助学生思考如何确定元素与集合的从属关系,随后让学生通过对比分析,自主提炼出集合的本质特征,从而逐步形成严谨的数学概念。在这个过程中,教师的教学理念从“传授者”转变为“引导者”,从关注教师“教什么”转向关注学生“学什么”和“怎么学”,从而实现了教学理念的转变。
二、设计数学5E环节,提升学习体验
科学设计的“5E”教学环节,可以成为学生数学深度学习的认知支架,直接影响学生的思维深度。教师在设计“5E”环节时,应当基于学生认知发展规律,了解数学概念的内在逻辑,选择真实、有意义的问题情境,设计结构化的探究活动,让学生关注概念属性的提炼,建立起概念间的联系。在学生完成概念认知后,教师还需要设计多层次、多角度的应用任务,利用多元化的评价方式,引导学生进行元认知反思,进而提升学生的总体认知。
以教学“函数的概念”为例,教材中给出的概念是:“一般地,设A、B是非空的实数集,如果对于集合A中的任意一个数x,按照某种确定的对应关系f,在集合B中都有唯一一确定的数y和它对应,那么就称f:A→B为从集合A到集合B的一个函数,记作y=f(x),x∈A.”那么在函数概念的5E教学设计中,教师应当把握每一个教学环节的精髓,给出更为有效的教学设计内容,总体如下:
创设情境环节:能体现对应关系本质的多元化素材,如现实生活中的温度变化数据表、产量与施肥量关系图等,在这些具体情境中引出对应的关系,给学生创造认知冲突。
探索建构环节:需包含层次递进的探究任务卡,设计对应关系的分类整理活动、函数与非函数的判断表格等,使学生在操作、观察和分析中,逐步构建函数概念的关键特征。
抽象辨析环节:需形成函数概念的多维度比较矩阵,包括函数与非函数的辨别卡片、函数定义的要素分析表、概念属性的层次结构图等,帮助学生理解函数概念的内涵。
迁移实践环节:需构建三级应用任务群,包括基础应用型问题(识别函数关系)、变式应用型问题(构建函数模型)和创新应用型问题(跨学科函数应用)。
反思测评环节:需形成多元评价工具包,包括函数概念的自测评价表、同伴互评表、概念图构建指南等,让学生对函数概念进行深度思考。
三、实践数学5E模式,促进能力发展
教师在实践数学5E模式的过程中,需从学科整体规划出发,系统设计数学概念教学的环节,研究学生的认知发展规律,熟悉数学概念形成过程,精心准备适合学生探索的问题情境,科学设计各环节的教学流程,也要建立多元化的评价体系,从而形成以学生发展为中心的教学实践生态,推动数学概念教学从知识传授型向能力发展型转变。
以教学“向量的概念”为例,教材中给出的概念是:“在数学中,我们把既有大小又有方向的量叫做向量,而把只有大小没有方向的量称为数量,如年龄、身高、长度、面积、体积、质量等都是数量。”那么教师在基于5E模式开展向量概念教学时,可在创设情境环节给学生展示日常生活中的物理现象,如风力、水流、位移等,引入既有大小又有方向的量,让学生感受向量在生活中的实际应用。随后在探索建构环节中,教师可以组织学生探究不同类型量的特征,比较数量与向量的区别,寻找向量的本质,形成对向量基本特征的认识。在抽象辨析环节,教师需要引导学生系统梳理向量的表示方法(几何表示、代数表示),引导学生从具体的实例中,提炼向量概念的核心要素,理解“大小”与“方向”这两个关键属性对向量的决定作用。在迁移实践环节,教师需要设计从简单到复杂的应用任务,帮助学生深化对向量概念的理解,最后在反思测评环节,引导学生进行概念图构建,使学生对向量概念形成系统的认知。
结语
基于深度学习的“5E”教学模式,是高中数学概念的创新性教学路径,在教学中基于系统构建学习环节、转变教学理念和优化学习体验,可以有效提升学生对数学概念的理解,能够为高中数学教学质量的提升提供指导。未来,随着教育信息化的深入发展,“5E”教学模式可以与现代教育技术深度融合,实现教学过程的精准化,进一步丰富数学概念教学的实施策略,使“5E”教学模式在促进学生深度学习方面发挥出更大的价值。
参考文献
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