初中數(shù)學(xué)核心概念教學(xué)策略與思考

【摘要】概念是數(shù)學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)，是數(shù)學(xué)推理的主要依據(jù)，類(lèi)比則是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的重要思想方法。通過(guò)類(lèi)比視角進(jìn)行數(shù)學(xué)核心概念教學(xué)，有助于建立新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，促進(jìn)知識(shí)和方法的遷移，引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。文章對(duì)模型類(lèi)比、思維類(lèi)比、結(jié)構(gòu)類(lèi)比、方法類(lèi)比等推理的基本操作模式展開(kāi)論述，旨在進(jìn)一步提升學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)核心概念的理解與應(yīng)用，幫助學(xué)生積累數(shù)學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生邏輯推理能力的形成?！娟P(guān)鍵詞】初中數(shù)學(xué)；核心概念；類(lèi)比遷移；核心素養(yǎng)數(shù)學(xué)概念是人腦對(duì)客觀對(duì)象數(shù)量關(guān)系和空間形式本質(zhì)屬性的數(shù)學(xué)表達(dá)，是數(shù)學(xué)知識(shí)的核心。在數(shù)學(xué)概念教學(xué)中，教師需要提煉核心概念，圍繞核心概念提出核心問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的系統(tǒng)化教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)概念的深層理解［1］。教師可以借助數(shù)學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)思維、數(shù)學(xué)方法以及數(shù)學(xué)本質(zhì)等核心概念的相似結(jié)構(gòu)特征，運(yùn)用類(lèi)比遷移方法將陌生對(duì)象與熟悉對(duì)象、未知規(guī)律與已知規(guī)律相互轉(zhuǎn)化，讓學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到遷移，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)能力［2］。一、類(lèi)比學(xué)習(xí)視域下，數(shù)學(xué)核心概念的學(xué)習(xí)機(jī)制數(shù)學(xué)上的類(lèi)比是指依據(jù)兩類(lèi)數(shù)學(xué)對(duì)象的性質(zhì)相似性、結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性等特征，將核心問(wèn)題B的結(jié)論和方法遷移到核心問(wèn)題A上的一種合情邏輯推理（如圖1）。常見(jiàn)的類(lèi)比教學(xué)有模型類(lèi)比、結(jié)構(gòu)類(lèi)比、思維類(lèi)比、方法類(lèi)比等［3］。類(lèi)比視角下的核心概念教學(xué)需明確概念的外延和內(nèi)涵，洞悉兩個(gè)概念的本質(zhì)屬性，鏈接核心概念的關(guān)鍵要素及學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)。在初中數(shù)學(xué)核心概念教學(xué)中，教師要準(zhǔn)確選擇類(lèi)比方法，尋找恰當(dāng)?shù)暮诵母拍頑，類(lèi)比猜想核心概念A(yù)，通過(guò)核心概念的類(lèi)比學(xué)習(xí)提升學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，落實(shí)學(xué)科綜合素養(yǎng)的提升。二、類(lèi)比思想引領(lǐng)下，數(shù)學(xué)核心概念的教學(xué)策略（一）模型類(lèi)比—搭建認(rèn)知結(jié)構(gòu)的概念系統(tǒng)模型類(lèi)比是引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想對(duì)比已學(xué)相似的模型問(wèn)題與新知識(shí)是否適用，將相似類(lèi)型的概念鏈接成系統(tǒng)的概念域。新概念的掌握模型類(lèi)比原概念的學(xué)習(xí)模型，順應(yīng)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)展規(guī)律，啟發(fā)學(xué)生將前概念與新概念進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，形成概念域，優(yōu)化學(xué)生的概念系統(tǒng)和數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)，發(fā)展學(xué)生的模型觀念等核心素養(yǎng)。比如，初中階段代數(shù)的學(xué)習(xí)路徑是相通的。一元一次方程和一元一次不等式雖然屬于不同的數(shù)學(xué)模型，但在學(xué)法思路上有相同的結(jié)構(gòu)。類(lèi)比方程的研究思路學(xué)習(xí)不等式，體現(xiàn)了代數(shù)式之間內(nèi)在的邏輯結(jié)構(gòu)。教師通過(guò)梳理知識(shí)的縱向結(jié)構(gòu)，建構(gòu)概念知識(shí)體系，讓學(xué)生形成一定的學(xué)法思路，通過(guò)模型類(lèi)比的運(yùn)用，對(duì)概念的學(xué)習(xí)進(jìn)行深化，從而形成方程與不等式的學(xué)法路徑。（二）結(jié)構(gòu)類(lèi)比—內(nèi)化建構(gòu)核心概念知識(shí)體系數(shù)學(xué)的探究經(jīng)歷從一般到特殊的學(xué)習(xí)過(guò)程。為此，教師可以對(duì)核心概念的結(jié)構(gòu)進(jìn)行類(lèi)比，借助應(yīng)用結(jié)構(gòu)的相似性進(jìn)行類(lèi)比探究，引導(dǎo)學(xué)生將研究的核心概念問(wèn)題轉(zhuǎn)化為與其應(yīng)用結(jié)構(gòu)相似的問(wèn)題，運(yùn)用結(jié)構(gòu)類(lèi)比加以學(xué)習(xí)，以便幫助學(xué)生理解核心概念的數(shù)學(xué)本質(zhì)，自主形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系，從大概念視角整體理解和把握核心概念。以特殊平行四邊形（矩形、菱形、正方形）的判定定理為例。教師可以引導(dǎo)學(xué)生回顧平行四邊形的判定以及這些判定定理與平行四邊形的性質(zhì)的關(guān)系。通過(guò)思考，學(xué)生發(fā)現(xiàn)平行四邊形的判定由平行四邊形的邊、角、對(duì)角線的性質(zhì)的逆命題得到。而矩形是一種特殊的平行四邊形，類(lèi)比平行四邊形的判定定理可知，矩形的判定定理除了具有平行四邊形的性質(zhì)，還具有矩形特有的性質(zhì)，因此也可以根據(jù)矩形的性質(zhì)探索其判定定理。教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用結(jié)構(gòu)類(lèi)比思想，對(duì)矩形性質(zhì)的逆命題進(jìn)行思考：對(duì)于邊、角、對(duì)角線及對(duì)稱性滿足什么條件的四邊形是矩形？在整體學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生經(jīng)歷了猜想、驗(yàn)證、證明、歸納等活動(dòng)，理解并掌握了矩形的判定定理。通過(guò)類(lèi)比相似的結(jié)構(gòu)特征，學(xué)生也能得出菱形、正方形的判定定理。學(xué)生由平行四邊形的研究?jī)?nèi)容，建構(gòu)了平行四邊形的研究體系，在結(jié)構(gòu)類(lèi)比思想方法下，把特殊平行四邊形的研究融合為整體，深入理解特殊平行四邊形核心概念的數(shù)學(xué)本質(zhì)的一致性，體會(huì)圖形變化之間的聯(lián)系，提高邏輯推理能力。（三）思維類(lèi)比—理解核心概念的數(shù)學(xué)本質(zhì)核心概念的教學(xué)強(qiáng)調(diào)深層理解概念內(nèi)涵，通過(guò)運(yùn)用類(lèi)比的思想，沿著相似的研究方向?qū)ν?lèi)內(nèi)容進(jìn)行整體學(xué)習(xí)，通過(guò)相似學(xué)習(xí)方法和路徑的思維生長(zhǎng)鏈揭示概念的數(shù)學(xué)本質(zhì)［4］。學(xué)生通過(guò)運(yùn)用類(lèi)比思想，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)次序、知識(shí)內(nèi)容螺旋上升的梯度進(jìn)階，從而形成清晰的學(xué)習(xí)脈絡(luò)，不斷完善自身知識(shí)體系的建構(gòu)，掌握數(shù)學(xué)概念的本質(zhì)［5］。以函數(shù)的核心概念的教學(xué)為例。教師可以引導(dǎo)學(xué)生從函數(shù)單元整體建構(gòu)的角度去學(xué)習(xí)。如在教學(xué)一次函數(shù)的章節(jié)起始課時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)實(shí)情景問(wèn)題中抽象出數(shù)學(xué)問(wèn)題，分析情景問(wèn)題中兩個(gè)變量之間的關(guān)系，并且用代數(shù)式的形式表示兩個(gè)變量之間的關(guān)系，讓學(xué)生感受到函數(shù)的本質(zhì)特征；接著，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)函數(shù)的概念、表達(dá)式、圖像及性質(zhì)進(jìn)行學(xué)習(xí)，讓學(xué)生對(duì)函數(shù)學(xué)習(xí)的整個(gè)流程有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而為后續(xù)的反比例函數(shù)、二次函數(shù)的學(xué)習(xí)做好思維類(lèi)比學(xué)習(xí)的準(zhǔn)備，最終建構(gòu)整個(gè)函數(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)框架［6］。類(lèi)似于函數(shù)中思維類(lèi)比的學(xué)習(xí)方式，從方程到不等式、分?jǐn)?shù)到分式的學(xué)習(xí)，都可以用思維類(lèi)比的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)探究。通過(guò)類(lèi)比，教師能從學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注新舊知識(shí)之間的思維邏輯關(guān)系，促進(jìn)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)和延伸點(diǎn)，有助于學(xué)生把握問(wèn)題的規(guī)律、提高數(shù)學(xué)思維能力，加深對(duì)核心概念的理解，進(jìn)而不斷建構(gòu)知識(shí)體系，從而實(shí)現(xiàn)思維類(lèi)比方法的整體遷移。（四）方法類(lèi)比—提升核心問(wèn)題解決實(shí)踐能力核心概念的學(xué)習(xí)離不開(kāi)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行解題實(shí)踐。在課堂教學(xué)中，教師可以采用梯度題組、改變題設(shè)或提問(wèn)等變式練習(xí)來(lái)進(jìn)一步檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用類(lèi)比思想方法尋找解題的關(guān)鍵點(diǎn)和突破口，促進(jìn)學(xué)生問(wèn)題解決能力的提升［7］。例題：如圖2，已知△ABC，以AB、AC為邊分別向△ABC外作等邊△ABD和等邊△ACE，連接BE、CD。（1）請(qǐng)找出圖中相等的角和相等的線段；（2）若把等邊△ABD和等邊△ACE改成以AB、AC為邊分別向外作等腰直角三角形ABD和等腰直角三角形ACE（如圖3），猜想BE與CD有什么關(guān)系？并說(shuō)明理由；（3）如圖4，要測(cè)量池塘兩岸相對(duì)的兩點(diǎn)B、E的距離，已經(jīng)測(cè)得∠ABC＝45°，∠CAE＝90°，AB＝BC＝50米，AC＝AE，求BE的長(zhǎng)（結(jié)果保留根號(hào)）。第（1）題是一個(gè)開(kāi)放性問(wèn)題，學(xué)生可以直接從已知條件中找出圖中相等的角和線段，也可以從等邊三角形的性質(zhì)中得出。有了第（1）題解題方法的鋪墊，基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生也能運(yùn)用方法類(lèi)比思想找出圖3中相等的角和相等的線段，從而完成第（2）題的說(shuō)理。在第（3）題中，學(xué)生可以類(lèi)比第（2）題的圖形的結(jié)構(gòu)特征，添加輔助線，用推理論證方法類(lèi)比得出全等三角形的證明，最后利用全等三角形對(duì)應(yīng)邊相等和勾股定理，解決實(shí)際問(wèn)題。在課堂教學(xué)中，教師通過(guò)對(duì)某個(gè)核心問(wèn)題進(jìn)行條件的替換或者對(duì)新結(jié)論的探究等進(jìn)行改造、整合，讓學(xué)生通過(guò)整體知識(shí)體系以及解題方法或思想方法的不變性，類(lèi)比前面的解題方法，找到生活實(shí)際情景問(wèn)題的解題關(guān)鍵點(diǎn)。這種類(lèi)比的思想方法能幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)、技能和思想方法的融會(huì)貫通，從而落實(shí)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)。（五）經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比—豐富核心問(wèn)題解決基本策略數(shù)學(xué)中的動(dòng)態(tài)幾何問(wèn)題，充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)中變與不變的和諧統(tǒng)一，其特點(diǎn)是因圖形中的某個(gè)元素（點(diǎn)、線段、角）和某部分幾個(gè)圖形按一定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)變化，而引起其他一些元素的數(shù)量、位置關(guān)系和圖形形狀等發(fā)生變化。這些元素的數(shù)量變化關(guān)系在運(yùn)動(dòng)變化的過(guò)程中相互依存，有一定的規(guī)律可循。例題：如圖5，在正方形ABCD中，對(duì)角線AC、BD相交于點(diǎn)O。在線段AO上任取一點(diǎn)P（端點(diǎn)除外），連接PD、PB。（1）求證：PD＝PB；（2）將線段DP繞點(diǎn)P逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使點(diǎn)D落在BA的延長(zhǎng)線上的點(diǎn)Q處，當(dāng)點(diǎn)P在線段AO上的位置發(fā)生變化時(shí)，∠DPQ的大小是否發(fā)生變化？請(qǐng)說(shuō)明理由；（3）探究AQ與OP的數(shù)量關(guān)系，并說(shuō)明理由。（4）遷移探究：如圖6，將正方形ABCD換成菱形ABCD，且∠ABC＝60°，其他條件不變。試探究AQ與CP的數(shù)量關(guān)系，并說(shuō)明理由。本題以“問(wèn)題探究—遷移探究”為研究主線，借助問(wèn)題串引導(dǎo)學(xué)生親身經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)、探究、解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的完整學(xué)習(xí)過(guò)程，呈現(xiàn)從問(wèn)題發(fā)現(xiàn)到問(wèn)題解決，再到拓展應(yīng)用的思維全過(guò)程，有效地考查了數(shù)學(xué)抽象、幾何直觀、邏輯推理等核心素養(yǎng)，同時(shí)，助力學(xué)生進(jìn)一步積累數(shù)學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)“做中學(xué)”“用中學(xué)”的落實(shí)。三、類(lèi)比方法導(dǎo)向下，數(shù)學(xué)核心概念的教學(xué)啟示數(shù)學(xué)課堂應(yīng)注重知識(shí)體系的建構(gòu)和思維能力的培養(yǎng)。教師要靈活處理課堂上生成的問(wèn)題，及時(shí)組織學(xué)生討論、探究；要注重知識(shí)的形成過(guò)程，遵循學(xué)生的思維發(fā)展的規(guī)律，從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)背景出發(fā)，創(chuàng)設(shè)合理的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，使學(xué)生從單純地接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的主人。（一）尋找經(jīng)驗(yàn)與數(shù)學(xué)概念的關(guān)聯(lián)數(shù)學(xué)的高度抽象使得一些基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)似乎與現(xiàn)實(shí)生活沒(méi)有多少聯(lián)系，但學(xué)生如果搞清楚了基本概念和知識(shí)產(chǎn)生、發(fā)展、形成、變化的規(guī)律，就能找到這些內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生活的關(guān)聯(lián)。因此，教師需要引導(dǎo)學(xué)生了解概念和知識(shí)產(chǎn)生、發(fā)展、形成、變化的規(guī)律，讓學(xué)生預(yù)測(cè)概念和知識(shí)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，這不僅有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。（二）構(gòu)建新舊知識(shí)內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)通過(guò)類(lèi)比方法的應(yīng)用，學(xué)生能夠找到新知問(wèn)題與舊知之間的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，利用已學(xué)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)解決新的問(wèn)題，構(gòu)建新舊知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，形成對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的整體認(rèn)識(shí)。在類(lèi)比教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生明晰學(xué)習(xí)方法，將新知同化于原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步感受知識(shí)的相互聯(lián)系，有助于學(xué)生將所學(xué)知識(shí)遷移和綜合運(yùn)用。（三）遵循學(xué)習(xí)規(guī)律，提高思維能力數(shù)學(xué)學(xué)科具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性，教師引導(dǎo)學(xué)生以類(lèi)比學(xué)習(xí)的方式建立相似概念的知識(shí)體系，能夠幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。類(lèi)比方法是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的邏輯思維發(fā)展點(diǎn)和有效途徑。教師通過(guò)類(lèi)比的方法，將數(shù)學(xué)的核心概念逐步推廣，引導(dǎo)學(xué)生探索新概念的學(xué)習(xí)方式和路徑，深化對(duì)新知識(shí)的理解，促使學(xué)主提高解決問(wèn)題的能力。（四）從知識(shí)到能力，落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)在基于類(lèi)比思想的核心概念學(xué)習(xí)中，教師能充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)習(xí)慣與方式等，精心選擇不同的類(lèi)比學(xué)習(xí)方式，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)思維。通過(guò)類(lèi)比學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠建立新