“ISD”模式下“细节设计”思想对高中数学教学设计的探索

教学设计一直被称为学习理论与教学实践之间的纽带,瑞格鲁斯提出:“教学设计是一门联接的科学,它是一种为达到最佳的预期教学目标,如成绩和效果,而对教学活动做出规范的方法体系.”当前的数学教学设计发生了很大的变化,教学设计已经不仅是教材设计,而是针对整个教学系统、各类教育资源和教与学全过程的总体设计和开发,即教学系统开发(ID—Instructional ystem Development).在这样的潮流之下,教学设计的内涵变得更加宽泛.1“ID”模式具体内涵

ID通常包括“分析、设计、开发、实施和维护”五个阶段.“分析阶段”指对教育的变化、教育的价值和价值标准、教学任务、教学人员、资金、技术、风险等方面进行分析,不仅要基于教学系统设计的理性思考,更要着重考虑开发是否成功的现实可行性;“设计阶段”指的是要拿出一个综合性的、全面的总体设计方案,针对具体教学情境作进一步的细化分析;“开发阶段”则是根据“设计阶段”确定的具体方案对教学资料进行制作、调试、修改和发送,这是一个把设计方案变成具体形式的过程;而在“实施阶段”,要完成整个教学系统的检测、形成性评价,并提供学习支持服务,特别是对开放的教学系统开发来说,各种学习支持服务是必不可少的;最后是“维护阶段”,则要保证教师与学生的交流能顺畅进行,并要及时获得反馈信息,以便据此对教学系统开发做出更新、优化甚至修改.这五个阶段中,“设计阶段”和“开发阶段”至关重要,这在很大程度上决定了开发的成败.教学系统开发的“设计阶段”不仅包括宏观层面的教学系统设计,更强调微观层面的“细化设计”.而微观层面的细化设计主要是指依据学习者特征和教学策略,运用视觉传播理论、交互学习原则以及美学等方面的知识对教学讯息进行具体的设计.2以“ID模式细节设计”引领新时期数学教学

当前教学设计应该做到什么样的广度和深度?怎样调和新课标教学内容与考试难度之间的矛盾?如何有效提升学生思维的多样性和创造性?笔者认为“ID模式”是非常适合当前教学发展的,具体教学中找准适合学生的教学设计对学生的有效学习尤为重要,通过“ID模式”理论调整、组织课堂教学,让教学更富有组织性,让学生真正体会到高中数学的魅力,从而达到有效学习的目的.

其中,“ID模式”中微观层面的“细化设计”则特别重要,实际教学中,学生思维往往会通过一些课堂提问反映出来,也许某些提问在老师看来过于简单,有的出人意料,有的甚至不可思议,但是这些问题确实是客观存在于学生头脑之中,同时也暴露着学生的思维活动,这些“微观”、“动态”的细节信息应该引起老师的关注与重视,千万不可一掠而过.相反教师能敏锐地捕捉其中的信息,并针对学生的困惑,迅速展开反思,深入挖掘,便可抓住“ID模式”中的“设计阶段”的核心关键,从而产生巨大效应.如以下两个教学设计案例:

案例1椭圆第二定义的穿插教学(背景:新课标对椭圆第二定义只是引入了一个习题,但实际教学中第二定义的应用对解决椭圆问题还是具备一定价值)

人教版课本习题:点M(x,y)与定点F(c,0)的距离和它到定直线L:x=a2c的距离的比是常数ca(a>c>0),求点M的轨迹.

设计思路:传统的教学设计是在求出点M的轨迹后顺便给出了椭圆的第二定义.此时就有学生对此定义感到十分困惑,会问:“为什么会想到用这种方式给椭圆下定义呢?”教师面对学生这样的问题往往很多情况是比较被动的,也许不了了之.但如果能对学生的提问进行反思,便可体会到:学生对第二定义给出的方式感到突兀,比较别扭,因为第一定义已经牢牢在学生脑海中“扎根”.以至于对第二定义有排斥之感觉.这种现象心理学上称为“功能固着”.因此从学生认知结构出发,进行“细节设计”,从已有的第一定义拓展到新知识点第二定义,教学设计做出调整,我们可以这样安排教学:

解析 设M(x,y)是椭圆上的任意一点,椭圆的焦距为2c(c>0),M与F1和F2的距离的和等于正常数2a,则F1和F2的坐标分别是(-c,0)和(c,0),则椭圆就是集合P={MMF1+MF2=2a},因为MF1=(x+c)2+y2, MF2=(x-c)2+y2, 所以 (x+c)2+y2+(x-c)2+y2=2a,把这个方程移项,两边平方,得a2-cx=a(x-c)2+y2,将系数[X(]c[]a[X)]提出来,得ca(a2c-x)=(x-c)2+y2,由于a,c,(x-c)2+y2均是正数,则很容易整理成(x-c)2+y2a2c-x=ca.

这是个全新而富有明显几何意义的关系式,通过这样的“细节设计”处理,就可以水到渠成,顺理成章地引入椭圆第二定义,因势利导地帮助学生解决了认知中的困惑,找到了实施教学的最佳境界.

案例2 一道平面几何竞赛题解题的“艺术化”处理

(2014年全国高中数学联赛第7题)设等边三角形ABC的内切圆半径为2,圆心为I.若点P满足PI=1,则△ABP与△APC的面积之比的最大值为.

设计思路:“逆锋起笔”和“露锋起笔”是书法技术层面的基本功,目的是增加书法的艺术审美功效,而在数学解题中注重“细节设计”,应用美学等方面的知识,比如在本题教学中多增加一点书法上的类似“艺术化”处理,点拨更透一点,学生也会对题目有更多感悟,解题境界也必将愈加精进.

艺术化处理方向一:形化数——“逆锋起笔”

当几何角度直接切入比较困难的时候,坐标法的作用价值就能体现.坐标法不仅可以把几何问题通过代数的方法解决,而且还把变量、函数以及数和形等重要概念密切联系起来.本题在处理的时候,后退一步,换个思路,纯粹从坐标思想切入,如书法上讲究的“逆锋”,先逆行,然后再转回行笔,有异曲同工之妙.

图1

解析如图1,以圆心I为坐标原点,等边三角形ABC的高为纵轴平面直角坐标系,则因PI=1,知P的轨迹方程为x2+y2=1,可设P(cosθ,sinθ),因AB=AC,则△ABP与△APC的面积之比即可转化为P到AB和AC两条直线的距离之比,通过等边三角形ABC的内切圆半径为2这一条件,易求得直线AB方程:3x-y+4=0和AC方程:3x+y-4=0,利用点到直线距离公式求得:△ABP[]△APC=|3cosθ-sinθ|[]|3cosθ+sinθ|,接下去利用导数求最值或令t=|3cosθ-sinθ|[]|3cosθ+sinθ|,化简转化为(3t-3)cosθ+(t+1)sinθ=4t+4,合一变形后利用三角函数的有界性,|sin(θ+φ)|=|4t+4|[](3t-3)2+(t+1)2[X)]≤1,两边平方后求得t的范围,进而求出△ABP[]△APC最大值为3+5[]2[X)].

利用坐标法思想求解平面几何中的较复杂问题,看似把简单的结构复杂化,是一种“倒退”,但对于学生的思维特点来说,“逆锋起笔”往往能化整为零,逐个突破,在实际教学训练中值得更加重视,让坐标法思想渗透的更彻底.在时间紧迫,计算量大的数学竞赛和高考中,当几何角度无法立刻突破之时,不失为临场解题的一个很好的“后招”.

艺术化处理方向二:形提炼——“露锋起笔”

通过几何角度来解题,往往更加快捷,更容易抓住重点,但前提是必须有对题目条件的“提炼”能力,要拨开笼罩在几何图形上的迷雾,让核心条件现出原形,正如书法中的“露锋”,起笔看似简单,但一招抓住要领,气势尽显,掌控全局.

图2图3

解析如图2,延长AP交BC于,作BD⊥AP延长线,CE⊥AP延长线,作AQ⊥BC交BC于Q,利用三角形面积公式△ABP[]△APC=1[]2[X)]AP·BD[]1[]2[X)]AP·CE,可转化为BD和CE的比值,利用△BD∽△CE,转化为求BC的最大值,此时容易发现A与P所在单位圆相切,如图3所示,由条件易求AI=4,AQ=6,IP=1,AP=15.而△API∽△AQ,代入数据求得Q=2[]5[X)]15,又因为BQ=CQ=23,所以BC=BQ+QCQ-Q=3+152,通过观察“提炼”,面积之比转为线段长度之比,降了维度,计算甚是简洁,“露锋”之效果尽显.

本题如果从形的角度进一步推敲,观察几何特征,联系三角形面积的夹角正弦公式,则会发现△ABP[]△APC=1[]2[X)]AP·AB·sin∠BAP[]1[]2[X)]AP·AC·sin∠CAP,因∠BAP+∠CAP=π[]3[X)],很容易得到本题取到最大值时,只需∠BAP尽量大,由图可知即需A与P所在单位圆相切,如能观察到这个角度方向,则“提炼”之功力更佳,“露锋”之效果也更好.3“ID模式”细节设计思想对教师的要求

ID的“分析、设计、开发、实施和维护”五个阶段非常适合新课程新“课标”的要求,教师教学设计的真正目标就是有效达到新“课标”的要求.为此教师应在平时做个有心人,以这五个阶段为基本指引,提高自身的“微观”细节设计能力,如深入研究“课标”和教材,仔细阅读教材教学参考书,弄懂教材的真正编写意图,从而结合学生学习实际情况,采用更加贴合学生水平的教学范例.另外,不断深入了解学生的思想状况、心理特点、知识水平,以教材中最基本的概念、原理为中心,从纵、横两方面对教材进行更精细的处理.在教学过程中更要抓住关键,抓住“微观细节设计”,由浅入深,循序渐进,培养学生分析解决问题的能力.同时需要我们自己不断学习,提高个人知识水平,不断提高对教材的理解能力,提高自己的细节处理水平,要给学生一碗水,教师必须有一桶水,只有不断学习,才能圆满完成教学任务.4结束语

课堂教学是学生在校期间学习文化科学知识的主阵地,课堂教学不但要加强双基,而且要提高智力;不但要发展学生的智力,而且要发展学生的创造力和社会适应及活动能力;不但要让学生学会,而且要让学生会学,有良好的自学能力.同时在教学过程中,也不可把学生的课堂疑问轻描淡写地一语带过,一味地按照自己的固有设计按部就班地机械教学.要实现这样的目标,“ID”教学中的“细节设计”模式确实有很大的参考价值,若能提高自己微观层面的细节教学设计能力,则必能开拓教学,使学生真正成为学习和探索的主人,并真正做到教学相长,共同提高.

参考文献

[1]张煜锟,陈晓慧,魏淼.近20年来教学设计国际观评述[J].现代远距离教育,2014(02).

[2]李建良.浅谈数学课堂ID下的概念教学[J].中学生数理化,2012(04).

作者简介 金伟兵,男,获湖州市数学教师综合能力、解题竞赛、学案设计、试卷分析、信息技术、微视频等一等奖,发表文章近20篇,湖州市2014年十佳青工提名,浙江省2014年青年岗位能手.

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