本文将探讨如何以数学新课标教材内容为线索,以数学知识为明线,以学生通过教与学的活动,从中获得数学经验,掌握数学方法为暗线,使学生能在获取知识与素质发展上达到双丰收,从而获得初中数学教与学的高效益.
1 从算术到代数的跨越
关于“整式”这一单元的具体内容,不同的课标新教材,在安排方式上不尽相同(内容分散或集中,前后位置安排等).但作为本单元的主要内容之间的关系还是相同的,大
,大致如下所示:
“数学课程标准”[1]对本单元的要求是:理解字母表示数的意义,能用代数式表示简单的数量关系,会求代数式的值.了解整式的概念,会进行简单的整式加、减、乘法运算(其中多项式相乘仅指一次式相乘),会推导乘法公式.
整式及其运算是本单元的主体内容,理解字母表示数的意义,是本单元最早遇到的问题.用字母表示数,使得数学具有更简洁的语言,能更普遍、更清晰地反映出数量之间的关系.用字母表示未知数,能使看不见摸不着的未知数变得具体,探讨问题就有了着手的地方.一百多年前,清代数学家李善兰译出“Algebra”为代数学.这是西方近代代数学的第一个中文翻译本.李善兰认为这门学科的特点是:“以字代数,或不定数,或未知已定数……恒用之已知数或因太繁,亦以字代.”[2]这就是说,代数学从一开始就是以“字母代数”为基础的.有了字母代数,代数式才能从算术式中脱颖而出;有了字母代数,作为“数学模型”的方程式,才有机会“闪亮登场”,为大众所接受;有了字母代数,这才在真正意义下,完成了从算术到代数的跨越.
那么,对于算术与代数的认识,过去常以小学阶段所学的数学称为算术,进入中学所学的称为代数.也有人以引进负数作为标志来区分算术与代数.其实,我们可以站得更高一点来看,即从思维形式上看,“算术主要是由程序思维来刻画的,算术程序思维的核心是获取一个正确的答案,以及获取这个正确答案与验证这个答案是否正确的方法;而代数思维的核心则是由关系思维来描述的,代数关系思维的目的是发现一般化的关系,明确结构,并把它们联结起来.”[3]当学生升入中学,就数学学科而言,学生思维方式应从“算术思维”进入“代数思维”,而实现这一跨越的,从某种意义上来说,很大程度上应该归功于“字母代数”的作用.
让学生在实际情景中理解字母表示数的意义,首先需要让学生了解字母代数的优越性,并通过实际应用,在应用中弄清字母代数时应注意的地方.当字母代数在反复应用中被学生接受,接下来的就应该是代数式了,作为“一般性的算式”,它就是字母代数的一种表现形式.而求代数式的值,更能体现字母代数,表明这时的字母表示的就是一个具体的数,用这个数来代替式中的字母,通过运算得到代数式的值.
注意到字母代数不仅能代表具体的作为“个体”的数,还能代表一般的作为“整体”的式.特别是后一种代表,它极大地拓展了字母代数的空间.例如,在解决问题的过程中,有时会采用一种被称为“整体代入”的方法.教师在向学生介绍用“整体代入”的方法解题时,常常夸大了它的作用和技巧.其实不过就是用字母代表式子的一种拓展而已.
看看下面的例子:
以上两例都是求代数式的值,只不过没有按通常的方法,将字母的值代入,然后化简求值.而是根据实际情况,采用“整体代入”或巧妙地将已知代数式变形后的值,再整体代入,从而获得所求代数式的值.教师有目的地介绍或与学生共同探讨,通过不同形式的代换求值的范例,提高学生学习兴趣,真正达到“会求代数式的值”的目的.
2 记住“回到定义中去”的提示
我们在关注学生经历观察、操作、推理、想象等探索过程,注重培养学生能力时,往往容易忽加重对学生基础知识和基本技能的要求.著名数学教育家G·波利亚,写过一本关于解题方法的书[4],这本书的第三部分是“探索法小词典”,其中谈到“定义”时说:“你是否已经考虑了问题中所包含的所有基本概念?你是怎样利用这个概念的?你是否利用过它的意义,它的定义?你是否利用了它的基本事实,有关它的已知定理?”G·波利亚在书中,举了一个关于“对称”的例子,并提出要解决这个问题,“我们必须回到对称的定义中去”,弄清对称的意义,再考虑如何利用对称这个概念.也就是说,在解决问题时,或在解决问题遇到困难时,请记住“回到定义中去”的提示.