高等院校肩负着培养新世纪具有过硬的思想素质、扎实的基础知识、较强的创新能力的新型人才的重任。高等数学在不同学科、不同专业领域中所具有的通用性和基础性,使之在高等院校的课程体系中占有重要的地位。高等数学所提供的思想、方法和理论知识不仅是大学生学习后续课程的重要工具,培养学生创造能力的重要途径,同时也能为学生终生学习奠定坚实的基础。随着高等院校招生规模的不断扩张,学生的基础较以前有明显的下降,导致学生对理论性很强的高等数学课程学习出现许多不尽如人意的地方,这不仅与学生的基础薄弱有关,也与传统的教学模式有很大关系。建构数学文化观下的高等数学教学模式,将数学文化有机融入到高等数学教学中,形成相适应的模式体系,不仅使学生获得数学知识、提高数学技能、最终提高学生数学素养,还为学生的终身学习和可持续发展奠定良好的基础。
一、数学文化与数学文化观下的教学模式
(一)数学文化
文化视角的数学观就是视数学为一种文化并且在数学与其他人类文化的交互作用中探讨数学的文化本质。在数学文化的观念下,数学思维不单单是弄懂数量关系、空间形式,而且是一种对待现实事物的独特的态度,是一种研究事物和现象的方法;在数学文化的观念下,那种把数学知识与数学创造的情境相分离的传统课程教学方式将会被摒弃;在数学文化的观念下,数学教学不再把数学当作是孤立的、个别的、纯知识形式,而是将其融入到整个文化体系结构当中。总之,数学作为一种文化,可使数学教育成为造就培养下一代,塑造新人的有力工具。
目前,数学作为一种文化现象已经得到广泛认同,但是,迄今为止,“数学文化”还没有一个公认的贴切定义,很多专家学者都从自己的认识角度论述数学文化的涵义。从课程论的角度来理解数学文化,数学文化是指人类在数学行为活动的过程中所创造的物质产品和精神产品。物质产品是指数学命题、数学方法、数学问题和数学语言等知识性成分;而精神产品是指数学思想、数学意识、数学精神和数学美等观念性成分。数学文化对人们的行为、观念、态度和精神等有着深刻影响,它对于提高人的文化修养和个性品质起着重要作用。
(二)数学文化观下的教学模式
在数学文化的观念下,数学教育就是一种数学文化的教育,它不仅仅强调数学文化中知识性成分的学习,而且更注重其观念性成分的感悟和熏陶。数学文化观下的数学教育肩负着学生全面发展的重任,它通过数学文化的传承,特别是数学精神的培育,来塑造学生的心灵,从而最终达到提高学生数学素养的目的。但长期以来,人们总是把数学视为工具性学科,数学教育只重视数学的工具性价值,而忽略了数学的文化教育价值。到目前为止,高等数学教学仍采用以知识技能传授为主的单一教学模式,即把数学教育看作科学教育,主要强调数学基本知识的学习和基本计算能力的培养,缺少对数学文化内涵的揭示,缺少对学生数学精神、数学意识的培养。
数学文化观下的教学模式是一种主要基于数学文化教育理论,以数学意识、数学思想、数学精神和数学品质为培养目标的教学模式。构建数学文化观下的教学模式,就是为了使教师教学有章可循,更好地推广数学文化教育。
二、对高等数学传统教学模式的反思
(一)高等数学现代教学模式回顾
我国是有着两千多年文明历史的国家,在不同的历史时期,教学形式各有不同。新中国成立以来,高等数学教育教学模式经历了多次改革的浪潮。新中国成立初期,受前苏联教育家凯洛夫教育理论的影响,数学课堂教学广泛采用的是“组织教学、复习旧课、讲授新课、小结、布置作业”五环节的传统教学模式,很多教学模式都是在它的基础上建立起来的。上世纪80年代,开始了新一轮高等数学教学方法的改革,这一时期教学模式的改革主要以重视基本知识的学习和基本能力的培养为主流,并带动了其他有关教学模式的研究与改革。近年来,随着现代技术的进步和高等数学教学改革的不断深入,对高等数学教学模式研究和改革呈现出生机勃勃的景象。从问题的解决到开放性教学;从创新教育到研究性学习;从高等数学思想和方法的教学到审美教学等,高等数学教学思想、方法和教学模式呈现出多元化的发展态势。现在比较提倡的教学模式有:数学归纳探究式教学模式;“自学—辅导”教学模式;“引导—发现”教学模式;“情境—问题”教学模式;“活动—参与”教学模式;“探究式教学模式”等。研究这些教学模式,能够学习和借鉴它们的研究思想和方法,为本文基于数学文化观的高等数学教学模式的建构提供方法论支持。
(1)“自学—辅导”教学模式,是指学生在教师指导下自主学习的教学模式。这一模式的特点不仅体现在自学上,而且体现在辅导上,学生自学不是要取消教师的主导作用,而是需要教师根据学生的文化基础和学习能力,有针对性的启发、指导每个学生完成学习任务。“自学—辅导”教学模式能够使不同认知水平的学生得到不同的发展,充分发挥学生各自的潜能。
当然,这一教学模式也有其局限性,首先,学生应当具备一定的自学能力,并有良好的自学习惯;其次,受教学内容的限制;此外,还要求教师有较强的加工、处理教材的能力。
(2)“引导—发现”教学模式,主要是依靠学生自己去发现问题、解决问题,而不是依靠教师讲解的教学模式。这一教学模式下的教学特点是,学习成为学生在教学过程中的主动构建活动而不是被动接受;教师是学生在学习过程中的促进者而不是知识的授予者。这一教学模式要求学生具有良好的认知结构;要求教师要全面掌握学生的思维和认知水平;要求教材必须是结构性的,符合探究、发现的思维活动方式。
运用这一教学模式就能使学生主动参与到高等数学的教学活动中,使教师的主导作用和学生的积极性与主动性都得到充分的发挥。
(3)“情境—问题”教学模式,该模式经过多年的研究,形成了设置数学情境;提出数学问题;解决数学问题;注重数学应用的较稳定的四个环节的教学模式,模式的四个环节中,设置数学情境是前提;提出数学问题是重点;解决数学问题是核心;应用数学知识是目的。
运用这一模式进行数学教学,要求教师要采取启发式为核心的灵活多样的教学方法;学生应采取以探究式为中心的自主合作的学习方法,其宗旨是培养学生创新意识与实践能力。
(4)“活动—参与”教学模式,也称为数学实验教学模式,就是从问题出发,在教师的指导下,进行探索性实验,发现规律、提出猜想,进而进行论证的教学模式。事实上,数学实验早已存在,只是过去主要局限于测量、制作模型、实物或教具的演示等,较少用于探究、发现问题、解决问题等。而现代数学实验是以数学软件的应用为平台,结合数学模型进行教学的新型教学模式。该模式更能充分地发挥学生的主体作用,有利于培养学生的创新精神。
(5)“探究式教学模式”,探究式教学模式可归纳为“问题引入—问题探究—问题解决—知识建构”四个环节。探究式教学模式是把教学活动中教师传递学生接受的过程变成以问题解决为中心、探究为基础、学生为主体的师生互动探索的学习过程。目的在于使学生成为数学的探究者,使数学思想、数学方法、数学思维在解决问题的过程中得到体现和彰显。
(二)对高等数学传统教学模式的反思
1.教学目标单一
回顾我国高等数学传统教学模式可以发现,其主要的教学目标是知识与技能的培养,重视高等数学知识的传授多,与实际联系的少;关注学生数学知识点的学习,忽视数学素质的培养;强调了老师的主导作用,学生参与的少,使学生完全处于被动状态,不利于激发学生的学习兴趣。这不符合数学教育的本质,更不利于培养学生的创新意识和文化品质。
2.人文关怀失落
我们不能否认,传统的高等数学教学模式有利于学生基础知识的传授和基本技能的培养,在这种课堂教学环境下,由于太过重视高等数学知识的传授,师生的情感交流就很缺乏,不仅学生的情感长期得不到关照,而且学生发展起来的知识常是惰性的,因而体会不到知识对经验的支撑。这就可能滋生对高等数学学习的厌恶情绪,导致学生对数学科学日益疏离,也造就了一些学生缺乏人文素养、创新素质的理性人格。
在这种数学课堂教学中,教师始终占据主导地位,尽管也在强调教学的启发性以及学生的参与,但由于注重外在教学目标以及教学过程的预设性,很少给教学目的的生成性留有空间。课堂始终按照教师的思路在进行,这种控制性数学教学是去学生在场化的教学行为,在这样课堂上,人与人之间完整的人格相遇永远退居知识的传递与接受之后。这无疑在一定程度上造成数学课堂教学中人文关怀的失落。
3.文化教育缺失
高等数学文化知识不仅使学生了解数学的发展和应用,而且是学生理解数学的一个有效途径,从而提升学生的数学素质。数学素质是指学生学习了高等数学后所掌握的数学思想方法,形成的逻辑推理的思维习惯,养成的认真严谨的学习态度及运用数学来解决实际问题的能力等。
传统的高等数学教育过于注重传授知识的系统性和抽象性,强调单纯的方法和能力训练,忽略了数学的文化价值教育,对于数学发现过程以及背后蕴藏的文化内涵揭示不够;忽视了给数学教学创造合理的有丰富文化内涵的情境,缺少对学生数学文化修养的培养,致使学生数学文化素质薄弱。
三、基于数学文化观的高等数学教学模式的思考
(一)基于数学文化观的高等数学教学目标
数学是推动人类进步最重要的学科之一,是人类智慧的集中表达。学习数学的基本知识、基本技能、基本思想自然是数学教育目的的必要组成部分。数学的发展不同程度地植根于实际的需要,且广泛应用于其他很多领域,所以,数学的应用价值也是教育目的的一个重要部分。数学教育的目的,还有锻炼和提高学生的抽象思维能力和逻辑思维能力,使学生思维清晰、表达有条理。实现科学价值是数学教育一直不变的目标,但并不是唯一目标。数学的人文价值也是数学教育不可忽视的重要内容。在数学教育中,我们不仅要关心学生智力的发展,鼓励学生学会运用科学方法解决问题,而且也要关注培养有情感、有思想的人。同时,作为文化的数学,能够提升人的精神。
通过学习数学文化,能够培养学生正确的世界观和价值观,发展求知、求实、勇于探索的情感和态度。
因此,笔者认为基于数学文化观的高等数学教育,就是要将其科学价值与人文价值进行整合。在数学文化教育的理论指导下,“基于数学文化观的高等数学教学模式”的教学目标为:以学生为基点,以数学知识为基础,以育人为宗旨,在传授知识,培育和发展智力能力的基础上,使学生体验数学作为文化的本质,树立数学作为一种既普遍又独特的与人类其他文化形式同等价值地位的文化形象,最终使学生达到对数学学习的文化陶醉与心灵提升,最终实现数学素质的养成。
(二)基于数学文化观的高等数学教学模式的构建
分析上述高等数学教学模式发现,虽然现代教学模式已经打破了传统教学模式框架,但学生的情感态度、数学素质的培养不是其主要教学目标。学习和研究现代教学模式的研究思想和方法,使笔者认识到构建数学文化观下的高等数学教学模式,并不意味着对传统的教学模式的彻底否定,而是对传统的教学模式改造和发展。这是因为数学知识是数学文化的载体,数学知识和数学文化两者的教育没有也不应该有明确的分界线,因此数学知识的学习和探究是数学教学活动的重要环节。立足于对数学文化内涵的理解,围绕基于数学文化观的高等数学教学目的,通过对高等数学教学模式的的反思和借鉴,本人逐步从多年的教学实践中归纳形成了“经验触动———师生交流———知识探究———多领域渗透———总结反思”的教学模式。
这一教学模式就是在教与学的活动过程中充分渗透数学文化教学,教师活动突出表现为呈现———渗透———引导———评述;学生活动突出表现为体验———感悟———交流———探索。
(三)对本模式的说明
(1)经验触动。学生的经验不仅是指日常的生活经验,还包括数学经验。数学经验是学习数学知识的经历、体验。要触动学生的日常生活经验和数学经验,教学中就要注重运用植根于文化境脉的数学内容设置教学情境,使学生从数学情境中获取知识、感受文化,促进数学理解,激发学生的学习兴趣和探究欲望。
(2)师生交流是指师生共同对数学文化进行探讨。数学文化教育的广泛性、自主探索与合作交流学习方式都要求师生之间保持良好的沟通。严格来说,“师生交流”不仅指教师和学生的交流,也包括学生和学生的交流。师生交流是模式实施的重点,当然,师生交流不会停留在这个环节,它会充斥于之后的整个课堂教学中。
(3)知识探究是数学文化教学的必要环节。数学知识是数学文化的载体,两者是相互促进、相互影响的。在感受数学文化的同时,对相关数学知识进行提炼、学习,就是从另一个角度学习和体悟数学文化,是对数学文化教育的一种促进。
(4)多领域渗透是指教师跨越当前的数学知识和内容,不仅建立和其他数学知识的内部联系,而且能够拓展教学内容,将之渗透到其他学科的各个领域,使学生感受数学与数学系统之外领域的紧密联系,从而使学生深刻地感悟到数学作为人类文化的本质。
(5)总结反思就是对整堂课做回顾总结,加深学生对所学数学知识的理解,加深对所体会的数学文化的印象,也为下次的数学学习积累经验,开创创新源泉。
本教学模式是一种主要基于数学文化教育理论,以数学意识、数学思想、数学精神、数学品质为教学目标的教学模式。数学文化氛围浓厚的课堂、数学素养丰富的教师、学生学习方式的转变都是模式实施的必要条件。
四、高等数学教学模式超越和升华
在进行高等数学的教学设计和教学过程中,具有教学模式意识是对现代教师应有的基本要求,而对教学模式的选择,不是满足个人喜好的随意行为,而是根据教学对象和教学内容合理选择的结果。而根据教学对象和教学内容选择适当的教学模式,也不是生搬硬套,将某种教学模式简单地移植到教学中,将教学模式“模式化”,使教学模式变成僵死的条条框框,对教学模式的改造、创新和超越,才是创新教育的本质。
高等数学的课堂教学是一个开放的教学系统,课堂活动中学生的任何微小变化或不确定的偶然事件的发生,都可能导致课堂教学系统的巨大变化,这就需要教师实时、恰当的对教学方案做出调整。教学过程中的这种不确定性表明,教师需要运用教学模式组织教学,但更要超越教学模式。在教学过程中能灵活运用教学模式、并超越教学模式便是成熟、优秀的数学教师的重要标志。因此,成功的选择、组合、灵活运用教学模式,不受固定教学模式的制约,超越教学模式,走向自由教学,最终实现“无模式化”教学,就是优秀的高等数学教师追求的最高境界。
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