整式作为中学数学代数学习的基石,承载着从具体运算到抽象符号的重要过渡,其在构建学生代数思维、培养逻辑推理能力方面具有不可替代的作用。然而,在多年的教学实践中,我发现整式教学往往容易陷入“套路化”和“技能化”的误区,学生虽能熟练完成各类运算,但对概念的本质理解、对整式在数学体系中的地位及其思想价值却常常认识模糊。深入反思整式教学的得失,对于提升数学教学质量,培养学生核心素养具有深远意义。
一、 整式教学现状及普遍挑战
回顾整式教学的传统模式,我们不难发现其显著特点是对知识点的细致拆解和对运算技能的反复操练。从单项式、多项式的定义、系数、次数,到同类项的合并,再到整式的加减乘除、乘方以及乘法公式,教材内容体系严谨,教师讲解清晰,学生通过大量的练习和习题巩固知识。这种模式在一定程度上保证了学生对基础知识的掌握和基本运算技能的形成,但同时也带来了诸多挑战:
1. 概念理解的表面化与碎片化:
学生对整式概念的理解往往停留在表象,例如“同类项”只知其“字母相同且相同字母的指数也相同”,却未能深入理解“同”的本质在于它们表示同一类事物或同一单位的量,因而在合并时才能相加减。对于“多项式”的概念,学生可能只记住其由若干个单项式相加组成,却很少思考它作为一种数学模型的普适性,以及其与函数、方程等后续知识的内在联系。概念之间的逻辑关联常常被割裂,知识呈现为一个个孤立的碎片,而非有机的整体。
2. 运算技能的机械化与程式化:
整式运算教学常常侧重于“怎么算”,而非“为什么这样算”。去括号法则、合并同类项、多项式乘法等被简化为一套套固定的步骤和口诀,学生通过记忆和模仿进行操作。这种机械化的训练虽然能提高运算速度和准确性,但却忽视了运算背后所蕴含的分配律、结合律等基本代数思想。一旦遇到稍加变形或情境化的题目,学生就可能因为缺乏对原理的深刻理解而束手无策。运算变成了纯粹的符号游戏,而非基于数学原理的逻辑推理。
3. 缺乏与实际生活及后续知识的有效联结:
整式作为描述现实世界中数量关系的重要工具,其在实际生活中的应用场景十分丰富。然而,课堂教学中往往较少引入生动的实际问题,使得学生难以体会整式学习的价值和意义。同时,整式是后续函数、方程、不等式、分解因式乃至高等数学中多项式理论的基石。如果学生在学习整式时未能建立起其与后续知识的桥梁,就可能导致后续学习的困难,认为各部分知识是孤立的,缺乏整体的数学观。
4. 学生学习兴趣的消退与思维的固化:
长时间、大强度的重复性练习,加上知识点讲解的枯燥乏味,很容易让学生感到厌倦,甚至产生畏难情绪。当数学学习沦为机械的模仿和记忆时,学生的主动探索精神和创新思维就会受到抑制。他们习惯于被动接受知识,按照既定的模式解题,缺乏独立思考、质疑和探究的动力,这与新课标强调培养学生核心素养的要求背道而驰。
5. 教师的教学困境:
在应试教育的压力下,教师面临教学时间有限、升学指标严峻等多重挑战。为了保证学生在考试中得分,教师往往不得不优先选择见效快的、以技能训练为主的教学方法,而深挖概念本质、拓展知识广度的教学活动则常常被压缩。此外,部分教师自身对整式教学的深度理解也可能受限于传统的教学经验,未能充分认识到整式背后所蕴含的丰富数学思想和方法。
二、 深度反思:挖掘整式教学的本质与价值
针对上述问题,我们必须跳出传统教学的框架,从更高层次审视整式教学的目标和策略。整式教学不仅仅是传授一套符号运算规则,更重要的是帮助学生构建代数思维,领悟数学的抽象性、概括性和结构性。
1. 回归“数”与“量”的本质,深化概念理解:
整式是数字和字母的结合,字母代表未知数或可变动的量。教学中应引导学生从具体的“量”出发,体会整式表达“一般”数量关系的优势。例如,在介绍单项式、多项式时,可以从计算物体的面积、周长、体积等实际情境引入,让学生感受“多少个”、“什么东西的多少倍”的抽象表达。
同类项的本质: 深入讲解同类项的“同”在于它们所表示的“单位”相同,如同3个苹果和2个苹果可以合并为5个苹果,但3个苹果和2个梨则无法直接合并。这不仅是字母和指数的表面一致,更是其数学意义的统一。
系数与次数: 系数是量的多少,次数是量的维度(如长度的1次方,面积的2次方,体积的3次方)。将这些概念与实际情境结合,能够帮助学生建立直观的理解。
2. 贯穿“分配律”主线,揭示运算的内在逻辑:
分配律是整式运算的核心,无论是去括号合并同类项,还是多项式乘法,其本质都是分配律的推广应用。
(a+b)-(c+d) = a+b-c-d,这里的负号可以看作乘法(-1)的分配。
(a+b)(c+d) = ac+ad+bc+bd,这更是分配律的直接体现,即将一个多项式中的每一项与另一个多项式中的每一项相乘。
在教学中,要反复强调分配律在整式运算中的统领作用,让学生明白运算规则并非空中楼阁,而是有坚实的数学原理作为支撑。通过溯源,学生不仅能知其然,更能知其所以然,从而提高他们对运算的本质理解和灵活运用能力。
3. 培养“整体思想”与“化归思想”:
整式运算中,“整体思想”和“化归思想”是重要的数学思维。
整体思想: 在面对复杂的整式运算时,将某些部分看作一个整体进行处理。例如,在乘法公式的运用中,将(x+y+z)²视为[(x+y)+z]²,从而运用两数和的平方公式。
化归思想: 将复杂的整式运算问题转化为简单的运算问题,将未知转化为已知。例如,多项式乘法可以化归为单项式乘多项式,再化归为单项式乘单项式。
要引导学生在解题过程中有意识地运用这些思想,而不仅仅是按部就班地套用公式。
4. 凸显整式的模型思想与代数结构:
整式不仅仅是一串符号,更是一种抽象的数学模型,可以用来表示各种数量关系和变化规律。
模型构建: 鼓励学生将实际问题(如利润、成本、速度、距离等)抽象为整式模型,并运用整式工具进行分析和解决。例如,设计一个矩形花园,其长比宽多5米,如何用整式表示其面积和周长?如果其面积或周长给定,如何转化为方程?
代数结构: 在更深层次上,整式是代数系统中的一种结构。认识其作为“多项式环”的初级形态,有助于学生理解数学概念的抽象性和层次性,为未来学习更高级的代数知识打下伏笔。尽管这对于初中生来说可能过于抽象,但教师在潜移默化中传递这种“结构”的思想,能够提升学生的数学视野。
5. 建立整式与函数、方程的桥梁:
整式是函数和方程的“载体”。例如,y = ax² + bx + c 就是一个二次函数,其中 ax² + bx + c 是一个整式。当 y=0 时,它就变成了一个二次方程。教学中应适时点明整式在构建函数关系和方程模型中的作用,让学生看到整式学习的广阔前景和重要意义。通过这种关联,学生能够更好地理解数学知识的系统性和连贯性。
三、 优化策略与教学实践建议
基于深度反思,我认为可以从以下几个方面优化整式教学,提升教学效果:
1. 创设情境,激发学习兴趣:
真实情境引入: 从学生身边的实际问题出发,如计算工资奖金、商品打折、修建公园路径、设计包装盒等,引入整式概念和运算。让学生在解决实际问题中感受整式的实用价值。
历史故事渗透: 适时介绍代数符号的演变历史,如韦达、笛卡尔等数学家的贡献,让学生了解数学知识的来龙去脉,激发对数学文化的热情。
趣味游戏设计: 将整式运算融入数学游戏或谜题中,提高学生的参与度和学习积极性。
2. 变式教学,强化概念本质:
概念辨析: 设计一系列“是”与“不是”的问题,通过正反例对比,帮助学生准确把握概念的内涵和外延。例如,哪些是单项式?哪些不是?为什么?
错误分析: 引导学生分析常见的运算错误,不仅纠正答案,更重要的是深挖错误背后的概念误解或原理不清,从而举一反三,触类旁通。
类比推理: 引导学生将整式运算与小学阶段的数字运算进行类比,如合并同类项与加法结合律,多项式乘法与乘法分配律,从而促进知识的迁移和深层理解。
3. 探究式与合作学习,培养主动思维:
自主探究: 在讲解整式乘法公式时,不直接给出公式,而是引导学生通过计算(a+b)²、(a-b)²、(a+b)(a-b)等,观察结果规律,自主发现并归纳出乘法公式。
小组合作: 针对较复杂或开放性的问题,组织学生进行小组讨论和合作探究,鼓励他们发表不同见解,共同解决问题,在交流中加深理解,培养团队协作能力。
几何直观: 利用几何画板等动态软件或实物模型,演示乘法公式的几何意义,如(a+b)²可以看作边长为(a+b)的正方形面积,通过分割组合验证公式,增强直观感受。
4. 强化过程,渗透代数思想:
运算过程规范化: 不仅强调结果正确,更强调运算步骤的合理性和规范性,培养学生严谨的解题习惯。
思维过程可视化: 鼓励学生在解题时画草图、列表格、写出中间步骤,将抽象的思维过程具体化,方便教师了解学生的思维困境并进行针对性指导。
强调通法与特例: 在讲解乘法公式时,不仅要强调公式的普适性,也要提醒学生注意公式的适用条件和特殊情况,培养学生严谨的逻辑思维。
5. 信息技术辅助,提升教学效果:
交互式课件: 利用多媒体制作生动形象的课件,通过动画演示、模拟操作等方式,帮助学生理解抽象概念和复杂运算过程。
在线练习与反馈: 借助在线学习平台,提供多样化的整式练习题,并及时给予学生个性化的反馈和指导。
可视化工具: 使用代数计算器或符号计算软件(如 Wolfram Alpha, GeoGebra 的 CAS 功能)验证整式运算结果,让学生专注于理解概念和方法,而不是陷于繁琐的计算错误。
6. 多元评价,关注学生发展:
过程性评价: 不仅关注学生最终的考试成绩,更要关注他们在课堂参与、小组讨论、作业完成、问题解决过程中的表现,记录其进步和努力。
表现性评价: 设计一些开放性、探究性的任务,让学生展示他们对整式知识的理解和应用能力,例如设计一个包含整式运算的实际问题并给出解决方案。
自评与互评: 鼓励学生进行自我评价和同伴互评,培养他们反思学习过程、发现自身不足的能力。
四、 教师专业成长的自我要求
整式教学的优化,最终有赖于教师专业素养的提升。作为教育者,我们需要:
- 持续学习与反思: 不断更新自身的知识结构和教学理念,主动学习教育心理学、认知科学等相关理论,并对自己的教学实践进行常态化反思。
- 深度钻研教材: 不仅要理解教材的表面知识,更要深入挖掘其背后的数学思想、文化价值和育人功能。
- 拓宽知识视野: 了解整式在其他学科和实际生活中的应用,以便更好地将数学与外部世界联系起来。
- 积极参与教研: 通过与同行交流、观摩优秀课例、参与教学研讨,不断提升自身的教学技能和专业水平。
- 拥抱教育技术: 积极学习和运用现代信息技术,提升课堂的吸引力和教学的效率。
结语
整式教学不应止步于“学会计算”,而应追求“理解其本质,感悟其思想,掌握其方法,提升其能力”。这是一项系统工程,需要我们持续地反思、探索和实践。通过回归数学本源,揭示知识的内在逻辑,创新教学方法,并注重培养学生的数学思维和核心素养,我们才能真正让学生在整式学习中体会到数学的乐趣和力量,为他们未来更深入的数学学习和科学探索奠定坚实的基础。

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