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高中数学作业结构调整的尝试

2008-8-20
高中数学作业结构调整的尝试
 
摘要:本文在实践研究的基础上,对高中数学作业的结构、设计原则、批改和反馈等问题作了探讨。全文共分三部分。第一部分主要对传统的高中数学作业和学生对作业的态度作了调查分析研究,得出了传统的高中数学作业不适应培养学生的创造性思维和创新能力,学生对作业的态度缺乏主动性和积极性的弊端。提出用调整作业结构来改革传统作业的弊端的设想。第二部分对高中数学作业的特点和分类作了理论思考,并依据学生认知结构的变化过程作为分类标准,提出把高中数学作业分为巩固性作业和研究性作业来尝试高中数学作业结构的调整。第三部分在调整高中数学作业结构的实践基础上,总结出了四种高中数学作业模式,高中数学作业的设计原则和高中数学作业的批改与反馈方法。得出了新型的高中数学作业结构不仅仅是知识的巩固和运用,还反映出学生智能结构的发展的结论。
 
 
关键词:高中数学、研究性作业


2001年起我们课题组以“高中数学作业结构调整的尝试”为题对传统的高中数学作业进行分析、反思,研究高中数学作业的特点和分类,提出了以促进学生主体性发展的高中数学作业结构。我国学者吴也显在他的著作《教学论新编》中把教材分成三个系统:课题系统、图象系统和作业系统。“作业系统如果安排的好,对学生自学能力和实践能力的培养有很大的促进作用,同时也有利于教师改进教学方法”。①
一、传统的高中数学作业
传统的高中数学作业,以教材为中心,以高考为参照,由教师按习题的难度组织起来布置给学生,组成一个基础型、提高型、竞赛型的训练链,通过机械重复来加强记忆、巩固课堂教学的知识点。表一是课题组对我校过去的教案中作业布置的调查结果。
表一:2000年11月~12月我校48节数学课作业情况表
 课内作业
(选用次数)课外作业
(选用次数)
《课本》385
《练习册》040
《一课一练》040
自编练习卷511

 
从上表中,可以看到48节数学课的作业大多是直接从《课本》、《练习册》、《一课一练》上选择的,而这些书上的习题主要是巩固性练习。自编的练习卷实际上也是搜集到的一批练习题的剪拼。这种作业与片面追求升学率或应试教育相适应,它有许多弊端,如:问题的提出是课本和教师;数据的提供是课本和教师;作业形式单一;作业不鼓励合作;重视结果而不重视过程;对作业的评价是被动评价。
这种“大海捞针”的战术浪费了学生多少宝贵的时间,而由于学生对作业意图不能准确体会,从而大多数学生的学习成了上课听讲课后完成作业的被动学习,也就谈不上作业的主动性与积极性了。表二是课题组对自己任教的班级的学生对这种传统作业的态度所作的问卷调查结果。
表二:2000年我校高二7、8班学生对数学作业的态度
 乐于完成(%)感到厌烦但能
独立完成(%)感到厌烦只
能抄袭(%)感到厌烦不完
成作业(%)
男生6.2535.426.252.08
女生9.3834.376.250
合计15.6369.7912.502.08

注:高二7、8班学生数是96人
从上表可以看出大多数学生(占84.38%)对传统作业感到厌烦。抄袭作业的比例男女大体相同,而乐于完成的比例女生略高与男生,但男生中有2.08%的同学不完成作业。这与男生的叛逆倾向不无关系。这种部分男生对作业的态度倾向,可能也是男生的学业成绩不如女生的原因之一。
诚然,传统的高中数学作业已形成了许多较具操作性的模式,在培养学生有效识记策略方面,功不可没。但这种作业是知识型教育阶段的产物,它已不适应培养学生的创造性思维和创新能力。如今我国开展创造性教育,教育要步入创造型教育阶段。用调整作业结构来改革传统作业的弊端是数学学科教学中进行创新能力培养的有效方式。
二、高中数学作业的特点与分类
(一) 高中数学作业的特点
由于高中数学学科有其特点,所以高中数学作业也有其特殊性的表现,这样高中数学作业不仅具有一般作业的特点,而且还有其自身的特点。高中数学作业有以下几方面的特点:
1.   高度的抽象概括性  数学知识较其他学科的知识(如物理、化学、生物等)更抽象、更概括,其概括程度之高,使数学完全脱离了具体的事实,仅考虑形式的数量关系和空间关系。数学作业中有很多习题使用了高度概括的形式化数学语言、给出的是抽象的数量关系和空间关系。解应用题或解决问题也是具体—抽象—具体的过程。高度的抽象概括性是高中数学作业的一大特点。
2.   严谨性  “只有数学可以强加上一个有力的演绎结构,从而不仅可以确定结果是否正确,还可以确定是否已经正确的建立起来。”[②]正是由于数学的严谨性,所以高中数学作业同样具有严谨性。
3.   频繁性  高中课程中数学课在一周中天天都有,因此高中数学作业的布置是极其频繁的。课堂上往往“将问题作为教学的出发点”和“变式训练”[③]。每堂课后都有课外作业。学生在校期间天天都有数学作业。
(二)    高中数学作业分类
目前,作业在分类上,划分的角度很多,使作业的分类非常丰富。按完成作业的空间分,有课内作业、课外作业;按作业的操作方式分,有口头作业、书面作业和实践性作业;按作业的反馈时间分,有即时、短期和中长期作业;按知识掌握的不同阶段分,有准备性、导入性、尝试性、巩固性作业;按不同学习阶段分,有预习性、练习性、测验性和应用性作业,还有开放性和内敛性,重复性和创造性作业等等。
“数学学习内容我们已知可分为三类:数学知识、数学活动经验和创造性数学活动经验。这三类内容处于不同层次,它们就有相应的彼此关联的三个层次的学习。前一层次的学习是后一层次学习的基础;后一层次的学习是前一层次的发展。新的数学认知结构就是在这三个层次学习的基础上形成的。”[④]因此我们以数学认知结构的变化过程为分类标准,把高中数学作业分为巩固性作业和研究性作业来进行尝试。
1.   巩固性作业  通过这一类作业的练习使学生掌握数学知识(原名、公理、数学概念、数学定理、数学公式和法则等),掌握数学活动技能(数学式子的变换技能、解方程和不等式的技能、作图技能、运算技能、使用计算器的技能、论证技能等),逐步使学生的数学活动技能达到“自动化”。
2.   研究性作业  研究性作业是一种全新的、开放的作业。研究性课题的提出往往是学生在教师的引导、启发下确定,或直接由学生独立提出的。而完成“课题”的研究通常可以由学生独自进行,也可以由若干个学生(一般是2-4名)在教师的指导下发挥团队力量合作进行的。通过“课题”的研究使学生善于发现问题、解决问题,提高他们的数学方面的能力。
三、高中数学作业结构调整的尝试
(一)  高中数学作业结构调整的实践探索
2001年起我们课题组以主动作业为主题,进行了许多有益的探索,形成了一些较典型和生动的高中数学作业新模式。
1.自选作业
做法:教师按教学单元提供大量的数学巩固性作业,教师只提一个每天完成作业的最低量的要求,让学生自由选择完成。
特色与优势:尊重了学生的选择,改善了作业效果,学生享受到了做作业的主人的快乐。
2.分层矫正作业
做法:教师在一个教学单元结束时进行“形成性测验”,根据测验结果将学生分成“合格”和“需努力”两个层次。教师提供矫正作业,要求“需努力”的学生独立完成后交给“合格”的学生批改讲评。
特色与优势:班级授课制下学生的学习结果不会整齐划一的,教师不在教学单元开始时将学生进行层次划分,而在教学单元结束时划分。这样做有利于学生在教学单元的学习过程中学会自主选择作业。而矫正作业的分层次要求,有利于形成互帮互助的学习风气。提高学生完成作业的主动性和积极性。
3.自编“测验”作业
做法:章节结束时教师指导学生自编学习测验,把自编测验当作作业。教师重在指导学生学会章节知识内容的整理,逐步在题型与内容上建立联系。可分工合作编制,也可个体独立编制完成。每次编题后要求学生提交章节知识内容整理、测验卷和考查的知识点等成果。教师取样讲评,学生互评、互测。
特色与优势:发挥了以往考试评价未曾发挥的交流作用;学生在编题过程中学会了知识的归类和整理,在一定程度上摸拟了知识的运用过程;编题后的自测,增强了学生的自信心和健康的竞争意识,愉悦身心;学生通过担当评价者的角色,参与了对作业设计和完成结果的评价,提高了他们的自我价值感。
以上三种作业模式,“自选作业”、“分层矫正作业”、“自编‘测验’作业”是对传统作业的改革,采用B.S布卢姆的“掌握性学习”策略。图一是学生学习解析几何(华师大版教材《数学》第十一、十二章)各单元的掌握性学习测试结果图。
图一:掌握性学习测试结果图
注:形成性测试卷A在单元教学结束时发下,形成性测试卷B在矫正后发下
 
 
 
 
 
 
 
 
 


从图一可以看到,开始时学生不适应这种改革,他们突然从传统的作业“负担”中解放出来,不知所措,达到掌握水平的比例很低。但是多次为学生学习目标定向、矫正后他们漫漫懂得了如何选择作业,他们做作业变的积极主动,有针对性,达到掌握水平的比例成螺旋式上升。
以上三种作业模式均属于巩固性作业,以巩固“双基”为目的。
4.研究性作业
做法:①教师给定范围或专题,学生选题;②学生搜集整理资料;③反馈与修正;④形成作业成果;⑤汇报交流,进行评价。
特色与优势:教师给定范围,学生有更大的选择自由,完成时空跨度大,可以寻求合作伙伴,有创造性,与生活紧密结合,加速了个体的社会化,可以培养学生信息利用等能力。与传统作业比较,探索研究性作业有明显的优势:⑴探索研究性作业往往是综合的专题学习,学生在驾驭专题学习中容易成为学习活动的主人,有利于学生创新思维与能力的培养;⑵作业完成时间较长,作业反馈相应延迟,时空的广阔,有利于提高学生学习的自觉性,提高学生广泛搜集信息的意识和能力;⑶重视从单独完成到合作完成,有利于培养学生的合作精神;⑷作业过程、完成方式和评价方式等方面的开放性。
研究性作业是对传统作业的结构性调整,针对传统作业的弊端:“问题的提出是课本和教师;数据的提供是课本和教师;解答的外开放性;作业形式单一;作业不鼓励合作;重视结果而不重视过程;对作业的评价是被动评价。”而设计的作业模式。我们借鉴英特尔©未来教育理念,为学生提供与学习内容紧密相关的研究课题,学生带着问题,边学习,边研究,提高了数学学习的层次,把自己的研究成果与同学交流、共享,增强了学生学习数学的兴趣和信念,合作意识和创新精神也得到了培养。
如,立体几何(华师大版《数学》第八章学完后,我们为学生提供了下面一个作业:
 
表三:“空间的角”作业要求表
作业内容“空间的角”
作业目的引导学生通过对课题的研究从“纵、横”几方面归纳整理知识将“空间的角”这一新知识纳入到原有的认知结构中
完成时间1~2周
作业成果研究报告、小论文、网页等

通过1~2周的饶有兴趣认真的合作研究,硕果累累,《试论空间角规定的合理性》、《异面直线所成角的确定方法》、《“擎天柱”与二面角的平面角的寻找方法》等等。通过交流,分享,同学们说我们对“空间的角”有了更深的认识。“空间的角”作业摘录如下:
“角是一个平面概念。空间的线线、线面、面面也会有角的形象,如直线与平面相交时就给我们以角的形象,但为什么要规定直线与该直线在这个平面内的射影所成的锐角为直线和平面所成的角呢?……”
“确定异面直线所成角的方法通常有两种方法。一、运用中位线定理,二、运用平行四边形。
例一:正三棱锥S-ABC中E、F分别是AB、SC的中点。设侧棱和底面边长都是a,求异面直线SE与BE所成的角的大小。
例一
例二

【分析】本题取EC的中点G,利用中位线定理可得∠GFB就是异面直线SE与BE所成的角。解三角形GFB即可得∠GFB= 。
例二:长方体ABCD-A1B1C1D1中AB=3,CD=4,AA1=5,求异面直线BD1与AB1所成角的大小。
【分析】本题延长A1B1 到G使B1G=A1B1,利用平行四边形性质即可得∠D1BG是异面直线BD1与AB1所成角。
……”
 
“求二面角的大小关键确定二面角的平面角我们研究发现如下图是确定二面角的平面角的一种最常用的方法,我们把线段PQ称为“擎天柱”因为有了它二面角的平面角就可有三垂线定理得到了。……”
……
 
又如,数列(华师大版《数学》第十三章)学习前我们为学生提供下面一份作业:
表四:数列作业要求表
作业内容搜集家庭中日常生活事例,用数学方法进行分析、比较
作业目的使学生体会生活中到处有数学,学会对生活现象进行抽象与概括,学会建立数学模型解决实际问题
完成时间3周
作业成果研究报告、小论文、网页等

 
3周后,同学们在成果交流会上,交流了《买那家的电视机合算》、《按揭贷款购房研究》、《家庭理财研究》等等研究成果。同学们说原来生活中处处有数学。
(二)    高中数学作业结构
高中数学作业结构中应包含巩固性作业和研究性作业。巩固性作业主要是落实单元教学的知识目标,巩固基本知识和基本技能。培养学生的演绎、归纳的思维能力、运算能力和空间想象能力,培养学生的公理化与结构思想、函数思想及转化思想等数学思想方法。研究性作业是研究性学习的材料,主要是让学生学会搜集信息、处理数据、制作图表、分析原因、推出结论来解决实际问题的方法。学会把实际问题归结为数学模型,然后运用数学方法进行探索、猜测、判断、论证、运算、检验,使问题得以解决。学会使用数学语言表达和交流。培养学生实事求是的科学态度,顽强的学习毅力和独立思考、探索创新的精神和合作交流意识。
高中数学的作业结构,如下图:
 
 
 
 

 


(三)    高中数学作业的设计原则
学生作业的目的在于巩固和消化所学的知识,并使知识转化为技能技巧,发展能力。正确组织好学生作业,对于培养学生的独立工作的能力和习惯,发展学生的智力和创造才能有着重大意义,因此,教师应重视作业的设计。
然而设计作业并非想象的那么简单。要让作业发挥最大的效益,教师在教学工作中还得讲究一定的方法。我们设计作业时注意了以下几方面原则。
1.      作业的目的性
即作业要体现高中数学课程的总目标、教学单元目标、课堂教学应达到的教学目标,学生通过练习能进一步巩固知识,使思维能力得到进一步发展。简单而言,就是作业练习什么,教师心中要有数。对学习难度较大的内容,教师设计作业应侧重放在把握重点,突破难点上。对学生易接受,知识连贯性强的内容,宜设计有关开发智力,提高思维力的作业。这样既能保证让学生能依时完成作业,也能让他们在体会成功喜悦的同时发展他们的智力。
2.      作业的针对性。
即作业能体现教学内容的层次,适合思维能力层次不同的学生。针对教材和学生实际,教师要精选设计作业题。设计的作业不符合学生实际能力和需要,或太难,或太深,学生不会做,无结果,他们的兴趣和情绪就受到影响。困难性作业应是学生在熟练掌握“双基”的前提下力能胜任的,且要考虑多数同学的适应性。
3.      作业的差异性。
班级授课制下,由于学生智力与非智力因素的不同会造成学生学习水平的不同,因材施教,区别对待则可缩这种差距。当然,它需要贯穿于教学工作的每一个环节。作业设计也不例外。可据学生水平把学生分开两组或三组,分类布置作业。也可在布置作业同时,布置适量选做题。按量力性原则因材施教,显然行之有效,但须注意,不能因此走入降低教学标准的误区。
4.      作业的重现性。
有代表性、典型性、关键性的作业不要认为学生做过就过关,必须有目的,有计划地安排一定程度的重现性作业,才能保证学生获得牢固的知识和熟练的技能。但要注意重现并不等同于机械的重复,要注意作业数量适当,难易适度,让学生能完成。
5.      作业的开放性
作业要有一定的开放性,要让学生有自我发挥的余地。可根据学生的数学知识、数学技能和能力,结合教材适当设计一些探索性作业,引导鼓励学生提出问题,寻找伙伴完成研究性作业。
(四)    高中数学作业的批改和反馈
以往批改学生的数学作业,通常以答题正、误为标准,教师用“ü”、“╳”来评价学生的作业。而学生解题的思路、方法、习惯、能力、品质等并不能从中反映出来。那么,如何进一步改革批阅学生的数学作业呢?实践中我们作了以下两点改革:
1.      用“○”、“?”或写评语等来代替“╳”、“ü”。
2.      改变作业由教师一个人评判为教师批改、学生互批、学生讲评交流等多种方式。
这样做有利于启发学生开动脑筋,培养学生思维能力。有利于激发学生学习数学的兴趣,养成良好的学习习惯。有利于帮助学生寻求疑问及改正错误,逐步提高学生学习数学的自控能力,有利于培养学生的主体意识。
新型的高中数学作业结构在我校高二年级的数学教学的实践表明:新型的高中数学作业结构中不仅仅是知识的巩固和运用,还反映出学生智能结构的发展。我们的探索仅是一个开始,我们还将不断探索和实践。
 

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