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數學閱讀與數學實踐

生活 更新时间:2024-08-13 13:10:26

作者 | 黃玉霞 餘慶純

本文經作者授權發布作為數學文化征文活動的參考文獻供讀者參閱. 原文載于福建教育,2022(19).

[摘要] 數學閱讀能力是學生的一項重要數學能力。教師須從學生視角把脈數學閱讀教學的重點和難點,有針對性地給予學生數學閱讀策略與方法等方面的指導,以有效地提升學生的數學閱讀能力。本文以張景中先生的《數學家的眼光》一書的閱讀教學實踐為例,闡述如何引導學生欣賞數學,提煉數學閱讀方法,理解數學學科本質,提升數學認知水平與交流能力。

[關鍵詞]數學閱讀;拓展;方法策略

[作者簡介]黃玉霞,莆田市教師進修學院,高級教師;餘慶純,華東師範大學數學科學學院

數學閱讀,指對數學語言、術語、公式、圖表等的感知和識别,對新概念的吸收和理解,是一個融“假設”“證明”“想象”“推理”于一體的積極認知過程。學生開展數學閱讀,須基于數學思維,從數學的視角來認知、理解、汲取數學信息,進而推理,從具象中發展抽象思維。數學閱讀和一般文本閱讀一樣,包含對閱讀材料的分析、記憶等心理活動因素。數學學科具有符号性、邏輯性、嚴謹性和抽象性等特點,故而數學閱讀不同于一般文本閱讀,數學閱讀的主要任務包括深度閱讀思考、分析理解、掌握運用數學核心知識、領會數學思想方法等。

數學閱讀具有重要的教育價值:豐富學生的數學背景知識,拓展學生的數學視野,促進學生對數學知識技能的理解、掌握,培養學生對數學的好奇心和興趣,幫助學生領悟數學核心的思想與方法、積累基本的數學經驗,引導學生感悟數學家攻堅克難的優良品質、形成良好的數學眼光與思維方式,引領學生賞析數理人文、品味數學文化。

《數學家的眼光》系“教育部基礎教育課程教材發展中心中小學生閱讀指導目錄(2020年版)”中唯一一本初中數學讀物。《數學家的眼光》原有5章23小節,後面增補到6章34小節。此書從一系列中小學生熟悉的問題入手,引導學生體驗、感悟“如何從衆所周知的事實出發,挖掘趣味的數學規律并進行實際應用”,展現數學的知識源流、功能定位、審美娛樂與多元文化。

筆者以《數學家的眼光》閱讀教學實踐為例,提煉數學閱讀的策略、方法,旨在為師生閱讀數學、了解數學、欣賞數學提供一些實踐參考。

一、整體閱讀獲感知

教師在初步通讀、浏覽整本書後,可甄别各章節内容适合哪個學段或哪個層次的學生閱讀。例如,對八年級學生,教師可以以《數學家的眼光》第四章中的“三角形裡一個點”為切入口,引導學生在比較閱讀中感悟數學閱讀的特征。筆者要求學生閱讀“三角形裡一個點”的12頁内容,記錄、回答問題:對比閱讀12頁的文科閱讀材料,讀懂需要多長時間?數學閱讀過程中,我們需要做哪些準備(需要準備哪些輔助材料、工具)才能更好地理解内容?通過學習反思、問卷調查、課堂對話、深度訪談等方式,筆者發現學生對數學閱讀的特點已形成了整體感知。

第一,數學高度抽象,需要進行邏輯推理。數學閱讀過程中,學生須捕捉材料中的相關數學術語和符号,調用已有知識背景讀透它們,并根據數學相關定理分析它們之間的邏輯關系,最終達到對材料的理解,形成知識架構。

第二,數學語言精準、精确。數學結論對錯分明,不存在似是而非或模棱兩可的表述。“三角形裡一個點”有很多數學結論,表述上一些細微的不同導緻數學内涵大相徑庭。《數學家的眼光》中其他各章節的小故事涉及的數學語言也都有精準含義。

第三,數學知識有整體的邏輯并“言必有據”。數學閱讀中,對新出現的數學結論,學生不能孤立地看待,而要聯系相關知識,進行聯想分析,形成完整的體系結構。“三角形裡一個點”閱讀中,對從平凡到不平凡的幾個結論間的關聯,學生須深思、多想,不斷内化後構建體系。數學表達很大程度上是一個推理過程,前後表達之間常常存在因果關系,推理過程中存在命題的必要性、充分性邏輯連貫。可以說,數學推理的每一步都是有根據的。

第四,數學閱讀往往是數形結合的閱讀過程。數學閱讀需要建立靈活的自動化的語言轉化機制,而這也正是數學閱讀區别于其他閱讀的最明顯的特征。在“三角形裡一個點”中,學生對幾個結論的推導都需要結合圖形,須熟識文字、符号、圖形語言相互對應的詞彙,能準确進行“翻譯與轉化”,并結合圖形做分析、推理。

通過整體閱讀,學生能直觀地感受到:數學閱讀注重邏輯性與抽象性,體現在複雜的運算,嚴密的推理論證,文字語言、符号語言和圖形語言之間的靈活轉換等過程中。通過整體閱讀,學生還初步感悟到一些基本的數學閱讀方法,包括概括、比較、聯想、綜合等。

二、問題導讀促分析

閱讀前先看封面、書名、作者及目錄,學生自然而然會有很多聯想和疑問。教師可引導學生從數學的角度提出問題,例如,數學家的眼光到底有什麼獨特之處?書中的數學視角是如何形成的?你能不能從生活中提煉出一些數學問題?

《數學家的眼光》裡有很多有挑戰性的問題,且縱深拓展,學生不易理解。例如,“雞兔同籠問題”雖由小學高年級知識引出,卻一直延伸到高等代數的線性方程,給出了知識發展的整個體系。教師須幫助學生梳理素材并提煉出主問題,例如,對于“三角形裡一個點”,筆者梳理了一個導讀提綱:平凡到不平凡的結論有幾個?分别是什麼結論?你能獨立思考完成哪幾個結論的推導?你不能理解的結論障礙點在哪裡?相關結論間有何聯系?這些問題引導學生關注關鍵信息、提煉關鍵結論、分析與解決問題,提升了學生數學閱讀的效率與質量。又如,“三角形的内角和”中提到數學家陳省身的質疑:“人們常說,三角形内角和等于180°。但是,這是不對的!”大家都認可的定理,為什麼陳省身說不對?筆者要求學生閱讀《數學家的眼光》第一章第一節,随後分析、回答以下問題:為什麼陳省身說這種看問題的方法不對?為什麼要從外角和的視角描述“三角形外角和是360°”?這個更一般、更簡單的規律指向了怎麼樣的數學本質?對“多邊形外角和等于360°”這個規律如何做一般化推廣?著名的“陳氏類”理論是如何形成的?

數學家能從人們司空見慣的生活現象中看到數學的核心本質,這樣的數學視角内隐且抽象,需要教師提煉、梳理。通過問題導讀,學生能更有效地梳理數學文本内容,形成、發展數學抽象能力和數學建模能力。

三、圈畫釋義育習慣

通過“圈畫”“标注”,學生可以快速找到數學文本材料中的關鍵信息(主要的條件、存疑的術語、疑惑的概念等)。具體而言,學生可以用相關的符号在文本上記錄下自己閱讀時的感受、疑問、思考,如用“…”“?”“---”“△”等符号标示重點詞句、疑難困惑等。當然,圈畫的内容須是重點内容,學生圈畫過多,反而會分散注意力、幹擾思維。

數學閱讀離不開思考,故而學生須在數學文本旁及時記錄下自己的思維過程(哪怕隻是思維過程的片段)。學生可記錄自己對問題的解讀,即對該問題的不同理解或由該問題引發的聯想,指出問題存在的纰漏等。記錄過程若涉及系列觀點,學生須标注邏輯順序,例如,“三角形裡一個點”從平凡到不平凡的結論有六個,閱讀過程中就有必要梳理并加以标注,厘清條理,便于後續橫向、縱向比較。在重要的文字、段落前,學生可加上特殊的符号,以提醒自己再次閱讀時注意。此外,面對函數等問題,學生要有數形結合意識,要養成畫草圖的習慣,并在圖形上标注出“條件的轉換”;面對數學實際應用問題,學生須旁注困惑、猜想,将數學文本信息轉化為促進自身數學理解所需的信息。

四、語言互譯練表達

語言是數學的本質要素,數學學習首先是數學語言的學習。教師要有意識設置一些訓練學生語言轉化能力的情境,以合适的難度、合理的步驟打磨學生數學語言基本功。數學教學中,教師融合使用文字語言、符号語言和圖形語言,通過三種語言的相互補充、相互轉換幫助學生更好地掌握數學知識、發展數學思維能力。學生實現數學理解最重要的策略就是“内部言語轉換”,即将閱讀内容轉化為自己容易接受的語言形式。具體而言,學生可通過過程性實踐、建構性閱讀,把問題的抽象描述轉化為具體表達,即“創造性用自己的語言描述問題”。例如,“三角形裡一個點”給學生展示了多個從平凡到不平凡的結論,用的是文字語言,且均涉及幾何邏輯推理,學生須借助圖形語言,使這些文字描述直觀、可視。教師可引導學生解讀文字信息,畫出圖形,并将相關條件标注在圖形上,随後用符号語言進行步步有據的推理論證。規範學生的數學符号語言是初中數學教學的一大難點,故而在課堂教學的回顧、小結、提升、歸納等環節,教師須時時強調規範書寫的重要性,引導學生養成用準确的數學符号語言表達的習慣,打通學生數學三種語言轉換、互譯的關鍵節點,以從根本上提升學生的數學閱讀能力。

五、評價提動培能力

學生數學閱讀的成效需要外顯化的評價呈現方式,即閱讀過程需要評價來監控,閱讀方法需要評價來調整。我們不妨引導學生通過“說(說題、說解決方案、說感受)、畫(畫思維導圖)、寫(寫解題過程、概括閱讀的主要内容)、辯、做”等多種多樣的方式來表達他們的所思、所得、所感、所悟,例如,筆者要求學生做思維導圖,對《數學家的眼光》整本書内容進行列表梳理,并給出思維圖示——将閱讀信息由繁到簡、有無序到有序、由散狀到結構化進行組織,從而實現“理解性記憶”和“結構化思考”。筆者展示部分作品,引導學生從數學的視角分析、評述這些作品,挖掘思維導圖的内涵,實現與文本對話、與作者的思想對話。在學生開展有效閱讀的基礎上,筆者穿插着提出問題:“-3.5,,,0.161161116”中,有理數有。筆者提醒學生注意,不少有理數判别題中出現“”這個數。為什麼頻繁用這個分數?相鄰近的其他分數為何不用?是否有什麼講究?有學生分享閱讀體會:是祖沖之計算圓周率過程中的一個關鍵節點,是圓周率的近似值,被稱為“約率”,誤差較大。而被稱為“密率”或“祖率”,密率又被稱為的“最佳近似分數”,不僅精确,還有很多妙處。與“約率”案例類似,“洗衣服的數學”“用圓規畫線段”等和生活實踐密切相關的故事均能很好地激發學生的數學學習興趣、訓練學生的數學表達能力。教學中,教師要搭建展示平台,展示學生“說、畫、寫、辯、做”的成果,利用過程性評價,讓學生的數學閱讀過程可見、數學思考過程可見、數學成長過程可見。

通過浏覽《數學家的眼光》,學生讀标題猜内容、讀目錄品結構、讀前言找價值、讀概要究内涵,在有限的時間内鎖定了自己最感興趣的内容,為後續進行品味性閱讀鋪路。學生邊讀邊思考,逐步掌握分析、概括、比較、綜合、聯想等閱讀方法,實現“以讀促思、以思促達”。針對一些邏輯性較強、推理能力要求較高的專題,學生則可進行探求性閱讀,完成部分特定任務;也可以合作學習,與他人組成共讀小組,把多項任務整合成某個項目,制訂研究計劃,搜集、整理相關材料,交流、探讨、發布閱讀成果,實現數學閱讀的項目化學習。

蘇霍姆林斯基在《給教師的建議》中提到,教師應該有一批書籍,用來擴充學生在大綱教材方面的知識。可見,引導學生閱讀數學拓展性書籍具有極其重要的意義。通過數學閱讀,學生學會從數學視角觀察世界,養成理性思考問題的習慣,能夠用數學語言規範地表達自己的見解;既了解數學史實、品讀數學内涵,又欣賞數學之美、感悟數學之用,還掌握數學閱讀方法、提升學習能力,向抽象的數學世界邁進了一大步。

:本文系福建省教育科學“十三五”規劃立項課題“核心素養導向下提升初中學生數學閱讀能力的策略研究”(編号FJJKCG20-312)的成果。

數學閱讀與數學實踐(閱讀數學了解數學)1

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