基于深度學習的高中數學結構化教學策略探究

【摘要】基于深度學習的高中數學結構化教學能促進學生的高階思維發展，進而實現高階思維能力培養目標，提升數學教學質量.文章分析深度學習與結構化教學的概念，探討基于深度學習的高中數學結構化教學意義，從“設計核心素養目標”“創設結構化問題情境”“設計結構化專題”“明確結構化評價要素”四個角度出發，深入研究高中數學結構化教學策略，旨在為教師提供參考和借鑒.

【關鍵詞】高中數學；深度學習；結構化教學；教學策略

在深度學習理念下開展結構化教學，有助于推進數學教學理念更新.傳統高中數學教學方法往往過于重視知識的傳遞和應試技巧的訓練，而忽視了學生高階思維能力的發展.怎樣提高高中生的數學學習效果，已經成為教育工作者關注的焦點之一.因此，教師需要聚焦深度學習理念，探索一種更加科學、有效的結構化教學策略，改善傳統數學教學模式.

一、深度學習與結構化教學概述

（一）深度學習

深度學習是一種教育理念，它強調在學習的過程中，追求知識的深層次理解和靈活應用，而絕非表面的記憶或重復的訓練.這種教育理念鼓勵學生通過批判性思考、問題解決和創新實踐，深化對所學知識的理解和掌握.深度學習的目標在于培養學生的高階思維能力，即那些能夠適應未來挑戰的關鍵能力和品質.

（二）結構化教學

結構化教學是一種系統化的教學方法，它重視根據學生的認知特點和學習需求，設計完整的教學流程.結構化教學流程分為六個階段，具體要素參考圖1.

結合指向深度學習的數學結構化教學，分別從教學內容分析、認知基礎分析、教學目標分析、單元整體建構、教學過程設計、評價反饋六個階段設計.

二、基于深度學習的高中數學結構化教學實施意義

基于深度學習的高中數學結構化教學的實施有利于完善學生的知識體系，有助于鞏固學生的數學學習基礎.教師設計結構化教學流程，引導學生逐步建立起數學概念之間的聯系，可以讓學生加深對數學原理和公式的理解.同時，教師在結構化教學流程中，通過引導學生進行探究式學習和解決問題，可以促進學生的批判性思維和創造性思維的發展.

三、基于深度學習的高中數學結構化教學策略

（一）設計核心素養目標，明確深度學習的方向

《普通高中數學課程標準（2017年版2020年修訂）》（簡稱《課程標準》）強調了培養學生核心素養的重要性.核心素養目標的設計是結構化教學的第一步，對學生的深度學習能起到關鍵的導向作用.教師可以在結構化教學起始階段，為學生設計核心素養目標，讓學生明確深度學習的方向.

以人教A版高中數學“基本不等式”一課教學為例，教師可以設計以下核心素養目標.

數學抽象：能夠從具體的實例中抽象出基本不等式的概念，理解其幾何背景和代數表達形式.

邏輯推理：能利用邏輯推理證明基本不等式，推導其變式和應用.

數學建模：能將實際問題轉化為數學模型，并應用基本不等式求解.

數學運算：能進行精確的數學運算，確保在應用不等式時計算的準確性.

基于以上目標，教師可以針對“基本不等式”一課設計結構化教學活動.

活動1：比較幾何圖形的面積，引導學生發現不等式的本質，用數學語言描述不等關系.

活動2：通過一系列邏輯嚴密的證明步驟，解釋不等式的證明過程，讓學生學會將不等式推廣至不同的情境.

活動3：選取現實生活中的例子，如經濟預算分配、股票等，指導學生建立數學模型，并運用不等式解決問題.具體問題如下.

用一段長466m長的鋼筋圍成種植區域，當這個種植區域的邊長為多少時，種植區域面積最大？種植區域的最大面積是多少？

活動4：設計一系列不等式求解問題，要求學生運用基本不等式的知識進行求解，強化學生的運算技能.

（二）創設結構化問題情境，提高深度學習效率

問題情境指教師運用一系列問題創設的具體情境，能引發學生的好奇心和探究欲望.在結構化教學中，問題情境能驅動學生深度學習，提高學習效率.教師可以在結構化教學中通過問題情境引入新課，用問題維持學生對新課的學習興趣.同時，教師可以通過提問，銜接不同的教學環節，提升教學活動的整體性.

以人教A版高中數學“等比數列”一課教學為例，教師可以從定義理解與應用、通項公式推導、實際應用與拓展三方面入手設計問題情境.在問題情境中，一系列問題可以銜接不同的教學活動，提升結構化教學質量.教師要在情境中引導學生有針對性地解決問題，以提高他們的深度學習效率.

情境一：投資問題

情境描述：假設你是天使投資人，你現在有一筆初始資金，希望通過投資的方式獲得收益.如果每年的投資收益都是前一年的k倍（k為常數），那么第n年有什么樣的收益情況？

預期效果：這一問題旨在引導學生在投資情境中思考問題，感受等比數列的增長特性.學生需要理解等比數列的定義，通過實際情境認識到每年收益構成一個等比數列，其中首項為初始資金，公比為k.

情境二：遞推問題

情境描述：現在已知等比數列的前幾項，如何求出任意一項的表達式？

情境三：實踐問題

情境描述：你是某科技公司的董事長，你計劃在未來五年內擴大生產規模，預計每年產量是前一年的1.5倍.如果第一年公司的產量為100臺高科技設備，請問第五年的產量是多少？

預期效果：這一問題將等比數列的知識應用于實際問題中，主要考查學生對通項公式的掌握程度.學生需要使用通項公式計算第五年的產量.

以上三個問題情境分別涉及等比數列的定義、通項公式的推導以及實際應用，構成了一個結構化的深度學習路徑，有助于學生在學習中系統地掌握等比數列的相關知識.

（三）設計結構化專題，培養學生高階思維能力

確定專題內容是構建結構化教學體系的重要前提，學生在不同的專題下，可以有針對性地學習知識、解決問題.教師可以按照一定的邏輯順序設計結構化專題學習活動，培養學生的批判性思維、創造性思維等高階思維能力.

以人教A版高中數學“導數的概念及其意義”一課教學為例，為了培養學生的高階思維能力，教師可以在深度學習理念的導向下，設計以下三個結構化專題學習活動.

專題一：導數的起源

在這一專題下，教師可以介紹歷史上著名的物理學家和數學家是在研究運動問題時首次提出導數概念的故事，讓學生了解導數作為工具描述物體瞬時速度而誕生的過程.學生要結合具體的歷史故事理解導數的概念，并追溯其歷史起源.學生通過了解導數的歷史背景，能對導數產生好奇心和探究欲，提高學習興趣，教師便可以在下一專題引導學生進行批判性思考和實踐研究.

專題二：導數的意義

學生在掌握導數概念的基礎上，要根據函數圖像理解導數與函數圖像斜率之間的關系.教師可以通過實際操作和觀察，培養學生的空間想象能力和直觀感知能力.同時，教師可以引導學生解決以下例題，促使他們進行邏輯推理、實踐應用.

學生在教師的引導下進行專題學習，通過分析、解析例題，能鍛煉問題解決能力和創新思維.

（四）明確結構化評價要素，點評深度學習成果

評價是結構化教學的重要環節，評價活動能檢驗課堂教學效果和學生的深度學習成果.明確的評價要素有助于教師和學生把握教學的方向和學習的目標.教師根據評價要素點評學生的學習，可以讓學生了解自己的進步和不足.教師可以根據以下要素確定教學評價內容，根據評價結果調整教學策略，進一步提高教學質量.

關鍵要素中的各項指標由學生的深度學習行為能力表現與思維品質特征共同去確定.比如“數學創造性思維能力”中的“獨創性”思維品質，可以設計評價語“想法新穎”“獨特個性化表達”等，將其作為關鍵性評價指標.

以人教A版高中數學“導數在研究函數中的應用”一課教學為例，教師可以高階思維在數學學習過程中的典型特點與表現，結合學生具體的深度學習成果，對各個評價要素確定評價的關鍵指標，并逐漸細化.下面圍繞求函數的單調性問題，開展結構化教學評價設計.

④第四步：根據定義域列出表格，結合有關數據確定導函數在定義域內的正負性.

⑤第五步：根據上一步導函數的正負性質，判斷函數y=f（x）在定義域內的單調性（即單調區間）.

由于“導數在研究函數中的應用”一課有一定的學習難度，教師可以回顧學生的解題過程，采用“表演+點評”的方式，參考“圖2”中的評價要素進行點評.以“數學問題解決能力”為例，設計評價語，如“通過分析你的解題過程，可以看出你的思維具有深刻性，你非常努力，但有些步驟需要優化”“你的解題過程非常靈活，值得大家借鑒”“你的批判性思維非常突出，你還有哪些解題方法，分享給其他同學吧”諸如此類.

結 語

前已提及，文章提出基于深度學習的結構化教學策略，建議教師設計核心素養目標，創設結構化問題情境，設計結構化專題，明確結構化評價要素，旨在培養學生的高階思維能力，提升數學教學有效性.基于深度學習的高中數學結構化教學研究是一個周期性較長的任務，需要教師不斷地探索和實踐.在未來的教學工作中，教師還應該關注國內外最新的教育理念和研究成果，繼續完善和豐富結構化教學策略和方法.

【參考文獻】

[1]錢小聰.深度學習視角下高中數學教學的優化策略探究[J].高考，2024（1）：42-45.

[2]李靜.利用“六何”深度學習法指導高中數學定理教學：以“平面向量基本定理”為例[J].理科愛好者，2023（6）：85-87.

[3]陳素萍.深度學習視角下高中數學教學的優化策略探究[J].數理化解題研究，2023（36）：50-52.

[4]盧光.基于數學建模思想與素養提升的高中數學深度教學實踐[J].天津教育，2023（35）：122-124.

[5]張金福.基于大單元結構化背景下的高中數學運算教學[J].中學課程輔導，2023（25）：24-26.

[6]周祥.深度學習理念下的典型例題教學設計[J].高中數學教與學，2023（24）：41-42，46.

[7]王秀彩，劉嘉，孔志文，等等.高中數學大單元主題教學結構化的實踐研究[J].中學數學教學參考，2023（22）：72-76.

[8]朱麗麗.主題教學視野下的高中數學結構與體系教學策略[J].數學學習與研究，2023（25）：11-13.