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刊名: 教育研究
       Educational Research
主办:  中国教育科学研究院
周期:  月刊
出版地:北京市
语种:  中文;
开本:  16开
ISSN: 1002-5731
CN:   11-1281/G4
邮发代号: 2-277
投稿邮箱:jyyj79@126.com

历史沿革:
现用刊名:教育研究
创刊时间:1979

该刊被以下数据库收录:
中国人文社会科学引文数据库(CHSSCD—2004)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)


初中数学概念的形式化与教学思考

【作者】 李文玉

【机构】 四川省资中县银山镇杨柳小学

【摘要】
【关键词】
【正文】  【摘 要】 本文所讲的概念形式化是初中数学中常见的知识转化过程,本质是一般化与符号化的结果。初中数学教材中包含着众多与概念相关的知识点,如定义、性质、应用等等。概念形式化是从抽象到具象的过程,有助于学生更好地理解和应用概念知识。
  【关键词】 初中数学;概念形式化;教与学

  在初中代数中,最为常见的就是概念的形式化与公式的形式化,此外还包括计算的形式化。基于自然语言符号,概念形式化就是用符号语言表示概念的一种形式。以下就初中数学中相关的实例为基础,简单分析形式化形成的简单过程,帮助学生更好地理解相关的数学知识。
  一、概念形式化的形成
  概念形式化最开始是以概念内容化的形式出现的,比如:用2n和2n+1分别代表偶数和奇数,这就是典型的形式化,或者是一般化结果。同样,在同一数轴上,原点和某一点之间的距离可以用“绝对值”(||)来表示,而|a|就是形式化的绝对值概念。除去简单的字母和符号以外,还包括“式子”、二次函数等等,这些都是从定义中延伸出来的。
  二、概念形式化的相关内容及教学分析
  借助形式化概念,可以清晰地表达数学知识及相关概念。学生们可以将概念的定义、性质、应用于数学学习当中,更好地理解概念的形式化,抽象的知识也变得更为具体了。
  (一)概念形式化中的符号
  考虑到概念形式化离不开符号的数学表达,所以理解概念形式化还要还原到符号的理解,比如,在y=kx+b这个一次函数中,我们要首先确定k与b为实数,并且k≠0,其他两个符号(x,y)则属于变量,x属于自变量,y属于因变量。教师要让学生明白:kx是k×x的省略形式,“+”和“=”是运算符号。
  (二)概念的形式与内容
  概念形式化可被认定为概念的形式,以一元二次方程为例(ax2+bx+c)=0是形式,一旦赋予x、a、b、c相应的数值,则方程就有了具体的内容。方程式的形式较为固定——(ax2+bx+c)=0,但内容会随着可变量的变化而不断变化。此外,同一内容也能以不同的形式出现,比如y=k/x或y=kx-1,是以反比例函数形式出现的。除此之外,还要考虑到内容决定形式,比如:ax2+bx+c=0是典型的抽象概念,是对一系列可变数值的高度概括。在理解和应用一元二次方程时,也需要从概念入手。
  (三)概念形式化与概念的定义
  在初中数学教学中,涉及概念部分,多从定义开始,通过剖析概念的形成过程。教师需要注意以下几点。第一,合理选择素材。有关二次函数的定义,可以选择最具代表性的典型函数,这样学生能快速理解相关定义,从而完成概念的形式化。第二,所用素材优选贴近生活内容,比如:在二次函数教学中选择一些速度问题(跑步、步行、游泳等),能够让学生更好地理解,快速突破重点,理解难点,提升整体学习效率。第三,概念定义的形成过程。在教学中结合实例概括定义过程,这样能培养学生的抽象思维能力。否则,直接讲解生涩的定义,或者直接背诵相关定义,学生因无法理解就不能很好的应用数学概念。
  (四)概念形式化与性质
  学生学习数学概念的性质时肯定离不开概念的形式化。第一,借助形式化来简化概念的性质。以绝对值性质为例,绝对值的性质包括三个方面:正数就是本身;负数是相反数;0同样是0。借助形式化就能将上述绝对值的性质,即:若a>0,则|a|=a;若a<0,则|a|=-a;若a=0,则|a|=0。第二,证明并探索概念性质,仍然以y=kx+b这个一次函数为例,式中k>0,则y值会随着自变量的增大而变小。同样在一元二次方程中,涉及求根或系数关系等知识点时,同样需要方程的形式化作为起始点。
  (五)概念形式化与概念应用
  初中生在学习和理解概念的形式化时,会慢慢感悟到形式化的力量,并且能够体会到形式化是从理性抽象到理性具体的过程,并且在实际计算应用中能够驾轻就熟,结合不同的情境或者不同学习层次也能对概念形式化有自己的理解。此外,基于心理学视角,概念形式化是有一定内在差异性的,即:低层次和高层次。低层次仅限于知觉、记忆等方面,突出表现在简单识别、辨析相关概念。比如,区分函数中y与x是否为反比例关系,这类习题看似简单,学生能准确判断概念的结构或者内涵,但容易忽略概念或者命题本身。概念形式化的高层次应用主要是学生的思维与创新能力,多在解决实际问题中应用。考虑到不同问题设计的概念和命题差异性较大,因此解决此类问题是一个复杂的思考过程和计算过程。初中生需要借助实际问题,从中提取信息并重新萃取、激活、筛选、组合,最后将这些信息与问题关联起来,最后的计算也就是水到渠成的事情了。
  以某一次函数应用题为例,乘坐火车时可以免费携带一定重量的行李。但超过免费托运重量后需要付费,由此可以确定行李费y(元)和行李重量x(kg)之间的关系,解题时可以快速列出函数公式,y=kx+b。此时根据其他已知数据,就可以快速计算出最终结果。但是,有些学生理解此类习题存在一定的困难。如果教师借助坐标图,以直观的形式表现出运费与行李重量之间的关系,那么学生们就能快速理解。因此,高层次应用属于个性化过程,学生借助已经储备的知识/结构构建出某个过程。正如此,我们认定概念应用的本质就是概念形式化,也就是从理性抽象转变为理性具体的过程,并且这个过程具有不可替代性。
  结束语
  综上所述,初中数与代数教学会涉及众多概念、公式。初中生的符号意识和符号应用能力不断增强,在学习和研究数学知识时开始接触更多的形式化内容。借助形式化可以将抽象的知识变得更具象,有助于提升学生的思维效率。其中,概念形式化是以概念为基础的,也是教学中不可回避的过程和环节。概念形式化是概念学习的前提,更是培养学生数学素养的基础。