關於數學問題解決的學習

論文類別:理學論文 > 數學論文
論文標簽:數學教育論文 數學學習論文
論文作者: 陳嘉欣
上傳時間:2012/6/26 10:50:00

    一、數学問題和數學問題解決的涵义
    (一)数學問題的涵義。
    1.什麽是數學問題
數學問题是指不能用現成的數学經驗和方法解決的一种情景狀態。如除數是小數的除法,對初學的學生來说就是一個不能直接用除數是整數的除法法則進行計算的情景狀態,它就是一個問題。就信息加工而言,數學問题對學生來講是一組尚未达到目標狀態的、有待加工处理的信息。如果把一個數學问題看作一個系統,那麽這个系統中至少有一個要素是學生還不知道的。假如構成這個系統的全部要素都是學生已知的,那麽這個系統對學生來說就不是問題系統了,而是一種穩定系統。數學問題有兩个特別顯著的特點:一是障礙性,即學生不能直接看出問題的解法和答案,必須經過深入的研究與思考才能得出其答案;二是可接受性,即它能激起學生的學習興趣,學生願意運用已掌握的知識和方法去解決。
    2.數學問題的結構。
   数學問題作為一種有待加工的信息系統,它主要由以下三種成分構成。
    (l)條件信息。條件信息是指問題已知的和給定的東西,它可以是一些數據、一種關系或者某種状態。如計算題中給定的數據和運算符號、應用題中的已知數量及其相互之間的關系等都是數學問題给定的條件信息。
    (2)目標信息。目標在這裏是指一個數學問題求解後所要達到的結果狀態,即通常所說的要求什麽。如問題“課外活動時,體育委員到保室領球,按5個人一個籃球、8 個人一個排球、10 個人一個足球計算,一共要領17 個球。全班共有多少人參加課外活動?籃球、排球、足球各要領多少個?”中的“全班共有多少人參加課外活動”和“籃球、排球、足球各要領多少個”就是問题給定的目標信息。数學問題一旦由問題狀態轉化成目標狀態以後,它就不再是一個問題系統了。如在上例中,未求出全班參加課外活動人數和三種球的個數以前它是一个問題系統,一旦求出答案達到目標狀態以後,它就是一個穩定系統了。
    (3)運算信息。運算在這裏是指條件所允許采取的求解行動,即可以采取哪些操作方式把數學问題由問題狀態轉化成目標状態,它是問題求解的依據。如56.28÷0.67,可以利用除法商不變性質把除數是小數的除法轉化成除數是整數的除法,然後按照除數是整數的除法法則進行计算,這就是問題給定的運算信息,沒有這些信息就無法計算出結果。
    (二)數學問題解决及其特征。
    根據數學問題的涵義,數學問題解決是指学生在新的情景狀態下,運用所掌握的數學知識對面臨的問題采用新的策略和方法寻求問題答案的一種心理活動過程。
    數學問題解決是以思考為內涵,以問題目標為走向的心理活動過程,其實質是運用已有的知识去探索新情景中的問題結果,使問題由初始狀態達到目標狀態的一種活動過程。與其它一般問題解決一樣,小學數學學習中的問題解決也具有以下基本特征。
    第一,数學問題解決指的是學生初次遇到的新問題,如果是解以前解過的題,對學習者來說就不是問题解決了,而是做練習。
    第二,數學問題解決是一種積極探索和克服障礙的活動過程。它所采用的途經和方法是新的,至少其中某些部分是新的,這些方法和途徑是已有數學知識和方法的重新組合。這種重新組合通常構成一些更高級的規則和解題方法,因此數學問題解決的過程又是一個發現和創新的過程。
    第三,數學問題一旦得到解決,學生通過問題解決過程所獲得的解決問題的方法就成為他們認知結構的一個組成部分,這些方法不僅可以直接用來完成同類學習任務,還可以作為進一步解決新問題的已有策略和方法。
    二、教學问題解決的功能
    數学問題解決的過程是一個復雜的心理活動過程,它對學生的學習和發展具有重要的作用,其功能可概括為以下幾個方面。
    (一)問題解決有利于提高學生數學知識的掌握水平。
    數學問題解決,從根本上來講是把前面已學到的數學知識運用到新的情景中去的過程,並且這種運用不是一種簡單的模仿操作,而是一種對已經掌握的數學概念、規則、方法和技能重新组合的創造性運用。這個過程本身就是一種加深數學知識的理解並靈活運用所學知識的過程,因此數學問題解決的學习有利於學生提高數學知識和技能的掌握水平。如計算異分母分數加減法,要綜合運用分數的基本性質、通分和同分母分數加減法法則等知識才能使问題得到解決,很明顯,這个過程的本身就是一個提高分數基本性質、通分和同分母分數加减法法則掌握水平的过程。
    數學問題解決和练習都有提高知識掌握水平的功能,但兩者有著根本性的區別。前者主要是通過對已有知識和方法的重新組合而生成新的解題策略和方法,它通過創新活動去實現已有數學知識在更高層次上的掌握;而練習則更多地是一種对已有知識的重復學习,它主要是通過鞏固去加深知識的理解和掌握。
    (二)問題解決能培養學生運用所學数學知識解決實際問題的能力。
    在數學問題解決的過程中,根據實現問題目標的需要,學生要主動地將原來所學過的有關知識運用到新的情景中去,使問題得到解決。這個過程本身就是一個運用數學知識,使知識转化成能力的過程。
    因此數學問題解決對於培養學生的數學能力,特別是運用所學數學知識解決簡單實際問題的能力具有重要的意義。
    首先,它促使學生在原有認知結構中去提取有用的知識和經驗運用於新的问題情景,培養學生根據目標需要檢索和提取有用信息的能力。其次,數學問題解決促使學生將過去已掌握的靜態的知识和方法轉化成可操作的動態程序。這個過程本身就是一個將知識转化成能力的過程。另外,數学問題解決能使學生将已有的數學知識遷移到他們不熟悉的情景中去,並作為實現問題解決的方法和措施。这既是一種遷移能力的培養,同時又是一種主動運用原有的知識解決新問題能力的培養。
    (三)問題解決能培養學生數學意識。
    在數學问題解決的過程中,学生對面臨的問題要運用哪些数學知識,怎樣去運用這些知識才能使問題得到解決,他們都有明確的認識,因此數學問题解決能有效地培養学生的數學意識。首先,在數學問題解決中學生能更加明確地認識到過去所学數學知識的重要作用。如加法交換律、結合律和乘法交換律、結合律、分配律,學生在学習這些定律時並沒有完全意識到它们的作用,只有在用這些定律解決简便計算問題時,他們才真正體會到這些定律的重要性。其次,长期的數學問題解決學習,能培養學生用數學的眼光去觀察身邊的事物,用數學的思維方法去分析日常生活中的現象。再次,在數學問題解決过程中學生還能切身感受到運用數學知識解決問題後的成功体驗,這不僅可以增強學生學好數學的信心,還可以使他們更加深刻地感受到自己所學的數學知識都是有用的。
    (四)問題解決能培養學生的探索精神和創新能力。
    數學問題解決中的問題對學生來說都是第一次遇到的新情景,怎样去實現問題的解決並沒有現成的方法和措施可采用,需要學生根據具體的問題情景去探索和发現能使問題達到目標狀態的方法與途徑,這個過程的本身就是一個主動探索的過程。因此數學問題解決有利於學生探索精神的培養。另一方面,任何數學問題的解決都不能直接依賴於已有的知識和方法,只有通過對已掌握的知識和方法的重新組合並生成新的策略和方法才能實現問題的解決。很明显,數學問題解決的过程又是一個創新的过程。這一過程促使學生尋求新的途徑和方法去實现問題的解決。它不僅可以使學生獲得初步的創新能力,同時還可以讓学生從小養成創新的意識和創新的思維習慣,為今后實現更高層次的創新奠定良好的基礎。 轉貼于 免費論文下載中心 http://www.hi138.com    在教學中挖掘數學問題解決中隐藏的培養學生探索精神和創新能力的巨大潛力,引導學生加強數學問題解决的學習,充分發揮其培養學生探索精神和創新能力的功能,在当前也是素質教育賦予小學數學學科教學的重要任務。
    三、教學問題解決的一般過程
    數學問題解決是一個連續的心理活動過程。這個過程通常反映為以下四個基本步驟。
    (一)感知、理解問題。
    感知和理解問題是數學問題解決的第一步。這一步主要是學習者明確問題所提供的條件信息和目标信息,並在頭腦裏建立起问題的表象。具體來講,在這一步先感知問題通过文字描述、畫面或其它形所提供的信息,了解問題給定了哪些已知條件和有用的東西,在此基礎上明確問題中有哪些可供利用的有用信息;然後進一步了解問题所提供的目標信息,即知道要解決什麽問題,由此在頭脑裏形成問題事件的表象,明确問題的初始狀態和所要达到的目標狀態。
    感知和理解問題時要註意對問题的已知條件和問題的初始狀態有全面而完整地認識,尤其是對那些綜合性強、關系復雜的数學問題,要註意發现問題中的隱蔽條件,充分搜集有用的信息,這對實现問題的解決有重要的意義。例如,在問題“大數和小數的差是80.l,小數的小數點向右移動一位就剛好與大數相等,大數和小數各是多少”中,大數和小数之間的倍數關系這一重要条件信息,題中就沒有直接告訴,而是隱蔽在“小數的小數點向右移動一位剛好與大數相等”之中,需要學習者自己去發現。
    另外,感知和理解問題時不要忽視問題目標的導向作用,要根據目標信息去搜集條件信息,這樣不僅可以更容易獲得使問題達到目標状態的所有有用信息,同時還可以有效地排除无用信息的幹擾。
    (二)確定求解方案。
    這是一個根据前面獲得的條件信息、目標信息、問題的初始狀態及學习者頭腦裏形成的問题目標狀態選擇解題方法,制定求解計劃的過程,這是實現問題解決的最關鍵的一步。這一步是一个復雜的心理活動過程,要連續完成以下幾方面的任務。
    1.問題類化。
    問題類化在這裏是指把問題中的主要內容同学習者原有認知結構中有關的數學知識和方法聯系起來,并把這些已有的知識和方法作為重新組合成解決问題的新方法的依據和基礎。如在上例中,這一步就是將问題中的內容同原來已掌握的“小數點位置移動引起小數大小變化規律”。“解答差倍問題的方法”等內容聯系起來,讓這些內容在學習者頭腦裏处於激活狀態,為後面確定求大数和小數的解題方法做好準備。
    如果问題內容太復雜、太抽象,一時難以類化,就應采取適當的措施降低難度,使問题同學生原有認知結構中的有關內容建立起聯系。其方法一是可以利用實物、模像或圖示等直觀手段,使問题中的隱蔽條件明朗化;二是可以利用適當改變問題內容的叙述方式,將逆向表述的問題變成顺向表述的問題,使问題內容同學生原有认知結構建立起直接的聯系。
    2.尋找解决問題的突破口。
    尋找解題的突破口,在這裏包含兩方面的任務:一是抓住問題解决的關鍵,找到解題的主攻方向;二是明確從什麽地方入手去解決問題,确定解題思維的起點。這一步對整個解題過程至關重要,它是问題能否實現順利解決的關鍵。由於解決問題時所采用的思維方法和思維起點的不同,所以這一步在具體實施過程中具有相對的灵活性,有些問題可以從目標入手去找問題解決的條件,有些問题應當從條件入手通過条件的組合去實現問題的解決,有些問題需要將兩者結合起來思考找出問題解決的辦法。到底從什麽地方入手去解決問題,要根據不同數學問題的具体情況和學習者的思維習慣及发展水平去定,不能一概而論。
    3.確定解題步驟。
    确定解題步驟是指學生在頭脑裏擬出問題求解的具體操作程序,即確定先求什么,再求什麽,最後求什麽,並不是要求學生寫出書面的解题計劃。從解決問題的思考過程來讲,這一步主要是一個確定解題思維發展方向的問題,即在前面已確定的思考起點的基礎上進一步确定出整個解題過程應沿著什麽方向思考下去,以保證解題時思維目标信息確定的方向順利進行。解題時思維過程的發展方向是直接受思考起點制約的,同一問題如果思考起点不同,思維過程展開的方向也不同。例如“小玲讀一本故事書,第一天讀了全書的25%,第二天讀了余下的,還剩下45 頁沒有讀。這本故事書一共有多少页?”制定求解方案時,如果以求二天所看頁數占全書总頁數的分率為突破口,其思維過程就可以沿著“第二天看了全書的幾分之幾→剩下的45 頁占全書的總頁數的幾分之幾→全書共有多少頁”的方向展開;如果以求第一天看後還剩下的頁数為突破口,就先把第一天看後還剩下的頁數看做單位“l”,然後再把全書總頁數著做單位“l”,其思維過程是:先求出第二天讀後剩下的45 頁對应的分率,再求第一天讀後剩下的頁数,緊接著求第一天讀25%後還剩下百分之幾沒有讀,最後求出全書的總頁數。确定解題步驟時,不管以什么為思考起點和沿著什么方向展開思維,都要註意兩点:一是要註意問題目標的導向,思考的方向始終要朝著問題的目標状態展開;二是思維活動不能脱離數學問題所給定的條件,只能在問題的運算信息所允许的範圍內進行。
    (三)實施问題解答。
    實施問题解答就是將前面所制定的解題計劃付諸實施,使問题達到目標狀態。它要求學习者按照既定的解題思路有序地進行推導、運算、操作,直到得出正確的答案。這一步既是一個執行解題計劃的過程,同时也是一個檢驗和修正解題計劃的过程。解題時如果發現前面所制定的求解計劃和解题思路不當或者不簡便,应及時修正,以減少解題過程中的失誤,使問題比較順利地達到目標狀態。
    (四)總結評價。
    問題解決以後,學習者還應主動對自己的求解過程和結果進行檢驗與評價,看解題過程是否合理、簡便,結果是否正确。如果發現錯誤,應認真分析錯誤的原因,並及時糾正錯误,使問題獲得正確答案。總結評價時應註意分析問題还有無其它解答方法、還有哪些新的方法,這樣有利於學生養成從不同角度去分析和解決問题的能力及思維習慣。
    總結评價是構成數學問題解決过程的一個不可缺少的步驟,它對學生反省解題過程,保證解題過程及結果的正確性,提高學生自我反思和評價能力都具有十分重要的意義。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com
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