從課本“探究”欄目看探究情境的創(chuàng)設和使用

【摘要】現(xiàn)行高中課本教材中的“探究”欄目，大多出現(xiàn)在一些核心概念或命題教學的關鍵點處，通過比較、分析人教A版數(shù)學教科書必修第一冊“探究”欄目中的問題和情境，發(fā)現(xiàn)其常見的呈現(xiàn)方式有“自然生長”式、“類比研究”式、“操作驗證”式、“拋磚引玉”式、“拓展提升”式等多種形式.借鑒這些形式，根據(jù)教學實際靈活設計情境、問題、探究方式，對師生的課堂教與學有很大幫助.

【關鍵詞】探究欄目；數(shù)學情境；數(shù)學問題；呈現(xiàn)方式

課堂探究是學習者在課堂學習中，在情境問題引導下，通過自主探究、合作交流，解決問題的同時獲得知識或方法的一種學習方式.

現(xiàn)行人教A版普通高中數(shù)學教科書中，有“思考”“觀察”“探究”“閱讀與思考”等欄目，其中“探究”是呈現(xiàn)教學策略，實現(xiàn)教學目標的欄目［1］.“探究”一欄是針對重、難點知識，通過對知識獲得過程進行設計，幫助掌握知識或方法的一個欄目，其大多出現(xiàn)在課本一些核心概念或命題的教學中，所設置的探究情境和問題，呈現(xiàn)方式豐富多彩.

1“探究”欄目的分布與作用

數(shù)學探究活動表現(xiàn)為發(fā)現(xiàn)和提出問題、猜測數(shù)學結論、提出解決問題的思路和方案、論證數(shù)學結論［2］.課本“探究”欄目中的“探究”也具有上述的表現(xiàn)形式，不同的是受課堂教學的條件限制，表現(xiàn)出來的更多是一種“短探究”或“微探究”.

課本“探究”欄目在每小節(jié)內容的前面、中間、后面都有出現(xiàn)，我們把這三種情況稱為課堂中的課前探究、課中探究、課后探究.以“人教A版普通高中教科書·數(shù)學·必修第一冊”中“探究”欄目為例，全冊五章共43處（不含“探究與發(fā)現(xiàn)”），其中課前探究14處，課后探究6處，課中探究23處.從中我們會發(fā)現(xiàn)，這些探究欄目中的“探究”，主要以課中探究和課前探究為主，放在每節(jié)教學內容關鍵點處，其作用是導學和導研.具體地說，一方面在教學中可以起導課的作用，明確任務，激發(fā)學習興趣；另一方面其本身也是新知識的一部分，問題的解決過程就是新知識的掌握過程.課后探究放在課堂教學后部，多是知識或方法的拓展，有時甚至需要學生課后查閱資料完成.這些“探究”欄目的分布中，除7處與概念教學相關外，其余主要出現(xiàn)在命題教學中，多與定理、公式、法則、規(guī)律的獲得或使用有關.

語句表述上，多以疑問句為主，少數(shù)地方用到祈使句，語言簡潔，學習任務表述親切自然，易讓人對問題產生研究的欲望.

2 “探究”欄目中情境與問題呈現(xiàn)手法

2.1“自然生長”式

這一類型的“探究”是知識學習完后，自然產生或自然的延續(xù).它與前面知識有著非常緊密的聯(lián)系，有著自然的慣性，甚至很多學生在前面知識學完后都會產生這樣的問題.

案例1（§5.1.2弧度制）探究角度制、弧度制都是角的度量制，它們之間可以換算.如何換算？［3］173

本探究是在引入弧度制，講解完“弧度”的相關概念后進行的.弧度制的引入與學生原有認知中用角度來度量角產生認知沖突，自然會想：弧度制與角度制兩者之間有何聯(lián)系，兩者之間如何進行換算.所以這一探究的設置，顯得非常自然，是前面知識講解完后的自然延續(xù).

這種“自然生長式”的課堂探究一方面是內容的自然，另一方面是出現(xiàn)方式的自然.如“對數(shù)”的概念講完后，自然探究對數(shù)的運算性質，“指數(shù)函數(shù)的圖象和性質”的學習中，第一個探究是通過畫出特殊的指數(shù)函數(shù)圖象了解性質，第二個探究是在第一個探究的基礎上，借助圖象，概括出一般的指數(shù)函數(shù)的性質，探究間有著很自然的邏輯聯(lián)系.

2.2“類比研究”式

不同種屬事物間由于某些條件、結構等的相似性，容易對某些性質產生關聯(lián)的猜想.

案例2（§3.2.2奇偶性）探究類比函數(shù)單調性，你能用符號語言精確地描述“函數(shù)圖象關于y軸對稱”這一特征嗎？［3］82

函數(shù)單調性與奇偶性的研究，從方法上是相似的，都是先通過圖象直觀感知，了解性質，然后通過特殊的函數(shù)，借助直觀感知的結論，抽象出一般化的概念.這一探究就是借助研究方法上的相似之處，讓學習者按著上一節(jié)的探究方法，類比聯(lián)想，由“點關于y軸對稱”的幾何特征去獲得相應的代數(shù)特征的表述.

用類比的方法研究問題，是數(shù)學常用的方法. 高中數(shù)學中，空間幾何體與平面幾何圖形的性質、復數(shù)與實數(shù)運算性質、向量與數(shù)的運算性質等，都有很強的關聯(lián)性，可以用類比的方法，產生探究的問題，借助問題引路，得到新的方法或結論.

2.3“操作驗證”式

這是一種為達到某個目標，在課堂教學中，創(chuàng)設相關的實踐操作情境，以情境中的問題或方法為指引方向，引導學生思考、操作、推理驗證，獲得或驗證結論的一種探究方式.

案例3（§3.3冪函數(shù)）探究觀察函數(shù)圖象并結合函數(shù)解析式，將你發(fā)現(xiàn)的結論寫在下表內.

這些函數(shù)圖象有公共點嗎？［3］90

課堂教學中，數(shù)學情境有多種，常見的有實物情境、游戲情境、故事情境、操作情境等.本例的探究，就是一種操作情境，通過實驗操作.獲得結論，這種方式常用在中學數(shù)學課堂命題教學中，它能夠讓學習者更加自覺主動參與課堂探究.

學生對函數(shù)y=x、y=x2、y=x－1圖象比較熟悉，獲得函數(shù)y=x3、y=x12的圖象有兩種方式，一種是教師的課前預設，另一種是讓學生在課堂中結合定義域和單調性，借助一些特殊點畫出圖象.通過畫出函數(shù)的圖象，結合定義域、值域、奇偶性在圖象中反映的數(shù)學特征，獲得探究的結果.這一探究其實有兩個過程，一個是畫圖象的過程，另一個是通過觀察圖象獲取性質的過程，這兩個過程，學生的學習是通過畫出函數(shù)圖象（動手操作）的基礎上完成的.

操作情境是數(shù)學探究中常用到的一種情境，對于一些抽象的問題，通過轉化為具體可操作的計算或實驗，調動學生的學習熱情，促進學生積極主動地參與到課堂學習中.設置操作情境是關注學生的過程性學習的一種體現(xiàn)，學生在課堂上動手操作，其作用是把知識結果的單純給予，分解為學生可接受、可實踐的探究，通過探究的過程獲得結論，實現(xiàn)知識的掌握.操作情境注重學生的過程性學習，因此，通過操作情境引導探究對提高學生的課堂學習效率有很大的幫助.

很多生活中的現(xiàn)實情境，因為從情境到問題往往需要較多的語言進行描述，所以一些命題性質的研究，現(xiàn)實生活情境反而不如操作情境更能讓學習者對所學知識理解更深刻.

2.4“拋磚引玉”式

這種形式多是條件清晰，目標明確，提供或明或暗的方法提示，在問題指引下的定向探究，完成探究的過程就是新知識的獲得過程.純數(shù)學問題更容易直達數(shù)學本質，數(shù)學課堂教學中，特別是一些數(shù)學內容多、難度大、知識面廣的課堂，經常用純數(shù)學問題引導探究.純數(shù)學知識情境大量出現(xiàn)在這種形式的探究之中，這種形式運用很靈活，有時是一個問題，有時是幾個平行或遞進的問題，出現(xiàn)的位置可以與前后知識有聯(lián)系，也可以與前面知識聯(lián)系不大.

案例4（§4.3.2對數(shù)的運算）探究（1）利用計算工具求ln2，ln3的近似值；

（2）根據(jù)對數(shù)的定義，你能利用ln2，ln3的值求log23的值嗎？

（3）根據(jù)對數(shù)的定義，你能用logca，logcb表示logab（a>0，且a≠1；b>0；且c≠1）嗎？［3］125

本例是在對數(shù)運算性質完成后進行的探究，意圖通過特殊到一般發(fā)現(xiàn)換底公式并嘗試獲得證明方法.本例問題（2）利用對數(shù)的定義實現(xiàn)常用對數(shù)到自然對數(shù)的轉化，是探究的關鍵.問題（2）到問題（3），是特殊與一般的關系，在問題（2）的方法啟發(fā)下解決問題（3）所設置的問題，搭設橋梁進行研究，獲得換底公式.

通過問題導學，學生在提示的問題（或方法）指引下，獲得探究設計所期望的結果，探究所設置的問題既是學習指引的方向，又是到達知識彼岸的階梯.這種問題導研式的探究欄目，在課本中出現(xiàn)很多，它沒有華麗的情境，但樸實的純數(shù)學問題題境讓探究更加數(shù)學化，更有數(shù)學味.

2.5“拓展提升”式

這是一種給定研究內容或方向，但不限制研究方法，結論開放的探究.這種類型探究出現(xiàn)位置多為本小節(jié)最后位置，可以課堂完成也可以課后完成，屬于課本內容的拓展，對提升學生數(shù)學素養(yǎng)有較大的幫助.

案例5（§3.1.1函數(shù)的概念）探究構建其他可用解析式y(tǒng)=x（10－x）描述其中變量關系的問題情境.［3］63

本例以學生相對熟悉的二次函數(shù)為背景，出現(xiàn)在“函數(shù)的概念”這一小節(jié)最后，在這一探究之前設計了一個與之相似的問題情境的教學.考慮到高一剛入學學生知識儲備不足，數(shù)學建模素養(yǎng)普遍不高，給出解析式，設計與之對應的問題情境，很多學生還是有一定難度的，因此，在課本中放在本小節(jié)的最后，讓學有余力的學生選擇學習，是數(shù)學建模素養(yǎng)培育的初步嘗試.

這種設計開放水平程度高，有時需要學生課后查閱資料、合作交流完成.也正因為這種探究給學生有較大的自主研究空間，因此對激發(fā)學生數(shù)學學習熱情，培養(yǎng)學生數(shù)學探究能力，提升數(shù)學學科素養(yǎng)有很好的幫助.

再如第5.5.1節(jié)中的“你能從和（差）角公式出發(fā)推導出誘導公式嗎？你還能得到哪些等式？”也是這種類型的探究.

人教A版數(shù)學必修第一冊“探究”欄目43個“探究”中，“自然生長式”有10個，“類比發(fā)生式”有5個，“操作驗證式”有5個，“拋磚引玉”式有19個，“拓展提升式”有4個.

3教學中的使用

課堂探究以情境為背景，問題為方向，但課堂探究的情境創(chuàng)設有其復雜的一面.課本中的“探究”設計，大都很經典，適合大部分老師的教學需求，被大家廣為采用，但在實際教學中，教師們的使用可以更靈活.

3.1情境的靈活創(chuàng)設

課本探究欄目設置的問題情境針對大部分學生，使用群體范圍廣，從課本篇幅考慮又要求問題盡量簡潔，書面表達的局限性讓情境的展示方式相對單一，因此，情境載體采用學生們熟悉的純數(shù)學知識居多.而教師在實際教學中，在日新月異的多媒體快速發(fā)展時代，可以借助網(wǎng)絡收集大量圖片、音頻、視頻等，加工改造成為數(shù)學課堂探究教學情境；可以動手制作教具或設計實驗操作情境，獲得印象深刻的結論；可以收集學生熟悉的生活情境，與課堂知識相融成為新的情境.

學生群體自己內部特有的文化也是一種很好的情境資源.利用教學連續(xù)性，收集學生中可用于創(chuàng)設探究情境的素材，采用課前提前預設情境、同一情境在不同課堂中重復使用等方式，讓情境的創(chuàng)設更有利用于學生學習.

3.2問題的靈活設計

教學中，問題呈現(xiàn)可以更加靈活.課本探究多為定條件、定方向、定方法，有聯(lián)系的定向探究，難度相對簡單，普適性強.內容和方法更開放的探究，更有利于學生思維水平和學習能力的提升.在課堂實際教學中，因為對學生的學情更加熟悉，探究情境和問題會更符合學生的認知，設置的問題開放程度可以根據(jù)學生的認知水平和學習狀態(tài)進行調整.

課堂教學中，教師會設計問題難度不一的探究，時間長短可以根據(jù)課堂需要而靈活控制，問題提出的時機和師生在探究中的時間分配會根據(jù)課堂的變化而變化.

3.3探究的靈活開展

設計更多有聯(lián)系的探究，探究能力的進階式培養(yǎng)，進行整體規(guī)劃，引導學生在探究結束后“反思”“回顧”數(shù)學探究的過程［4］，會促進學生學習能力和思維能力的提升.

獨立探究、小組合作等形式交叉或組合使用，讓探究更加靈活多變.有幾類探究會讓學生感覺有點困難，一是條件與結論跨度大，中間聯(lián)系結點少的探究；二是問題抽象，所需知識或方法學生不熟悉或知識遺忘較多的問題的探究；三是對解決問題的方法展開的探究（在人教A版必修第一冊中只有5處涉及到方法的探究）.難度較大的探究采用合作探究的形式，通過課堂交流會產生更好效果.

教師先讓學生對一些難度較大的問題進行探究，如果探究出現(xiàn)困難，再給予一些啟示，這是一種很常見的探究教學操作形式，這種模式為探究教學的開展帶來很大便利.

課本探究欄目中情境與問題的呈現(xiàn)方式，為我們提供了很好的教學啟示.平時我們課堂教學時間短，傳授的多以適當加工的數(shù)學知識為主，課本探究欄目的短探究為一些數(shù)學核心知識的教學搭建了一座連結新舊知識的“橋梁”，既教知識又教學習知識的方法.研究課本數(shù)學探究欄目，會發(fā)現(xiàn)其位置靈活，設置手法靈活，呈現(xiàn)方式靈活，作用多樣.我們在一些教學關鍵點處利用好課本探究欄目外，還可借鑒課本探究欄目中情境與問題的呈現(xiàn)方式，對課堂探究根據(jù)實際教學進行一些更靈活的設計.好的教學設計是課堂成功的一半，科學的探究情境的設計為課堂教學的開展提供了充分的保證.

參考文獻

［1］劉云. 高中數(shù)學教科書中探究內容的使用研究［D］.重慶：西南大學，2016：74.

［2］中華人民共和國教育部.普通高中數(shù)學課程標準（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［3］人民教育出版社，課程教材研究所，中學數(shù)學課程教材研究開發(fā)中心.人教A版普通高中教科書·數(shù)學·必修第一冊［M］.北京：人民教育出版社，2019.

［4］李健，李海東.數(shù)學教科書探究見容的設計原則與教學建議［J］.高中數(shù)學教與學，2022（02）：7.

作者簡介葉忠（1972—），男，福建浦城人，中學高級教師，教育碩士；福建省泉州市“十四五”第一批中學數(shù)學教學名師培養(yǎng)對象；研究方向為高中數(shù)學教學.