中學數學思想方法及其教學研究

一、數學思想方法教學的心理學意義

美國心理學家布魯納認為：“不論我們選教什么學科，務必使學生理解該學科的基本結構。”所謂基本結構就是指“基本的、統一的觀點，或者是一般的、基本的原理”“學習結構就是學習事物是怎樣相互關聯的。”數學思想與方法為數學學科的一般原理的重要組成部分。下面結合布魯納的基本結構學說分析數學思想、方法教學所具有的重要意義。

1.懂得基本原理使得學科更容易理解。心理學認為：“由于認知結構中原有的有關觀念在包攝和概括水平上高于新學習的知識，因而新知識與舊知識所構成的這種類屬關系又可稱為下位關系，這種學習便稱為下位學習。”當學生掌握了一些數學思想、方法后，再去學習相關的數學知識，就屬于下位學習。下位學習所學知識“具有足夠的穩定性，有利于牢固地固定新學習的意義”，使新知識能夠較順利地納入到學生已有的認知結構中。學生一旦掌握了數學思想方法，就能夠更好地理解和掌握數學知識。

2.有利于記憶。布魯納認為：“除非把一件件事情放進構造得好的模型里面。否則很快就會忘記?！薄皩W習基本原理的目的就在于保證記憶的喪失不是全部喪失，而遺留下來的東西將使我們在需要的時候得以把一件件事情重新構思起來。高明的理論不僅是現在用以理解現象的工具，而且是明天用以回憶那個現象的工具?！庇纱丝梢?，數學思想方法作為數學學科的“一般原理”，在數學學習中是至關重要的。無怪乎有人認為，對于中學生來說，不管他們將來從事什么業務工作，唯有深深地銘刻于頭腦中的數學的精神、數學的思維方法、研究方法，在隨時隨地發生作用，使他們受益終生。

3.學習基本原理有利于“原理和態度的遷移”。布魯納認為：“這種類型的遷移應該是教育過程的核心——用基本的和一般的觀念來不斷擴大和加深知識。”曹才翰教授認為：“如果學生認知結構中具有較高抽象、概括水平的觀念，對于新學習是有利的?！薄爸挥懈爬ǖ?、鞏固的和清晰的知識才能實現遷移?！泵绹睦韺W家賈德通過實驗證明：“學習遷移的發生應有一個先決條件，就是學生需先掌握原理，形成類比，才能遷移到具體的類似學習中?！睂W生學習數學思想方法有利于實現學習遷移，特別是原理和態度的遷移，從而可以較快地提高學習質量和數學能力。

4.強調結構和原理的學習，“能夠縮挾‘高級’知識和‘初級’知識之間的間隙?！币话愕刂v，初等數學與高等數學的界限還是比較清楚的，特別是中學數學的許多具體內容在高等數學中不再出現了，有些術語如方程、函數等在高等數學中要賦予它們新的涵義。而在高等數學中幾乎全部保留下來的只有中學數學思想和方法及與其關系密切的內容，如集合、對應等。因此，數學思想方法是連接中學數學與高等數學的一條紅線。

二、中學數學教學內容的層次

中學數學教學內容從總體上可以分為兩個層次：一個稱為表層知識，另一個稱為深層知識，表層知識包括概念、性質、法則、公式、公理、定理等數學的基本知識和基本技能，深層知識主要指數學思想和數學方法。

表層知識是深層知識的基礎，是教學大綱明確規定的，教材明確給出的，以及具有較強操作性的知識。學生只有通過對教材的學習，在掌握和理解了一定的表層知識后，才能進一步學習和領悟相關的深層知識。

深層知識蘊含于表層知識之中，是數學的精髓，它支撐和統帥著表層知識。教師必須在講授表層知識的過程中不斷地滲透相關的深層知識，讓學生在掌握表層知識的同時，領悟到深層知識，才能使學生的表層知識達到質的“飛躍”，從而使師生脫離“題?！敝?，使學生更富有朝氣和創造性。

那種只重視講授表層知識，而不注重滲透數學思想方法的教學，是不完備的教學，它不利于學生對所學知識的真正理解和掌握，使學生的知識水平永遠停留在初級階段，難以提高；反之，如果單純強調數學思想和方法，而忽略表層知識的教學，就會使教學流于形式，成為無源之水，無本之木，學生也難以領略到深層知識的真諦。因此，數學思想方法的教學應與整個表層知識的講授融為一體，使學生逐步掌握有關的深層知識，提高數學能力，形成良好的數學素質。

三、中學數學中的主要數學思想和方法

數學思想是分析、處理和解決數學問題的根本想法，是對數學規律的理性認識。由于中學生認知能力和中學數學教學內容的限制，只能將部分重要的數學思想落實到數學教學過程中，對有些數學思想不宜要求過高。在中學數學中應予以重視的數學思想主要有三個：集合思想、化歸思想和對應思想。其理由是：1.這三個思想幾乎包含了全部的中學數學內容；2.符合中學生的思維能力及他們的實際生活經驗，易于被他們理解和掌握；3.在中學數學教學中，運用這些思想分析、處理和解決數學問題的機會比較多；4.掌握這些思想可以為進一步學習高等數學打下較好的基礎。

此外，符號化思想、公理化思想及極限思想等在中學數學中也不同程度地有所體現，應依據具體情況在教學中予以滲透。

數學方法是分析、處理和解決數學問題的策略，這些策略與人們的數學知識、經驗及數學思想掌握情況密切相關。從有利于中學數學教學的角度出發，本著數量不宜過多的原則，我們認為目前應予以重視的數學方法有：數學模型法、數形結合法、變換法、函數法和類分法等。一般來講，中學數學中分析、處理和解決數學問題的活動是在數學思想指導下，運用數學方法，通過一系列數學技能操作完成的。

四、數學思想方法的教學模式

數學表層知識與深層知識具有相輔相成的關系，這就決定了它們在教學中的辯證統一性?；谏鲜稣J識，我們給出數學思想方法教學的一個教學模式：操作—掌握—領悟。

對此模式作如下說明：1.數學思想、方法教學要求教師較好地掌握有關的深層知識，以保證在教學過程中有明確的教學目的；2.“操作”是指表層知識教學，即基本知識與技能的教學?！安僮鳌笔菙祵W思想、方法教學的基礎；3.“掌握”是指在表層知識教學過程中，學生對表層知識的掌握。掌握一定量的數學表層知識，是學生能夠接受相關深層知識的前提；4.“領悟”是指在教師引導下，學生對掌握的有關表層知識的認識深化，即對蘊于其中的數學思想、方法有所悟，有所體會；5.數學思想、方法教學是循環往復、螺旋上升的過程，往往是幾種數學思想、方法交織在一起。在教學過程中依據具體情況在一段時間內突出滲透與明確一種數學思想或方法，往往效果更好。