高中数学计算思维的培养

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林丽燕

福建长泰第一中学

摘要

计算思维是基于计算机科学对问题进行求解的思维过程。在高中数学教学中,学生的计算思维主要是指对数字展开计算的思维能力。培养学生的数感是训练其计算思维的基础,它让学生们对数字更加敏感。有效解决问题是思维能力的重要体现,因此要让学生掌握计算的方法。最后,练习是内化知识和能力的必经之路,因此思维的训练必不可少。


关键词

高中数学;计算思维;培养策略

正文

引言

随着经济社会与科学技术快速发展,计算能力成为当前培养人才主要目标之一。然而从实际现状得知,无论成人还是幼童,计算能力呈现薄弱状态,尤其当前人们现实生活被多种电子产品和信息化工具占据,在应用计算工具方面越来越得心应手,基本很少运用大脑计算,大脑闲置,自然无法提升能力。高中数学作为基础教育学科之一,在全新的经济社会背景下应积极发挥学科优势培养学生计算思维,全面提升学生计算能力和数学教学质量。

一、立足教材,培养学生逻辑性思维

数学中的每个公式、定理都不是毫无规律或无中生有的,而是经过前人多次推理、运算得出来的,因此学生在学习和解题的过程中应当遵照一定的逻辑和规律,才能得出准确答案。教材是教师教学不可或缺的依据,高中数学教材的内容编排契合了学生学习和发展的一般规律,具有较高的科学性。因此,教师在教学时首先要做到立足于教材,从教材出发来培养学生的逻辑性思维,让学生对数学内容有一个由浅入深的理解和认识,并领会到数学知识点的内在逻辑。高中数学的每个章节都蕴含着与逻辑思维相关的内容。函数属于高中数学的重要内容,许多问题均需要运用函数进行解决。数列便是一种特殊性质的函数,教师在教授到与数列相关的内容时,不仅要引导学生了解数列的概念、性质以及特点等,还要让其了解每一项公式背后的逻辑,并通过不完全归纳法进行知识整理,以培养学生的逻辑思维能力,确保其在解题过程中使用正确的方法或公式。如在讲解等差数列公式时,教师可以展示以下步骤:a1=a1+0·da2=a2+1·da3=a2+d=(a1+d)+d=a1+2da4=a3+d=(a1+2d)+d=a1+3d……an=a1+(n-1)d由此可见,教师在教学时,不能仅让学生记忆公式,而要通过展示公式背后的逻辑推导过程来深化学生对相关知识点的理解和认识,让其理解教材中每一个公式背后蕴含着的深刻数学逻辑。只有善于去探索和研究,学生才能从根本上掌握知识,才能形成数学逻辑思维。

二、传授数学思想,赋予学生灵活的思维方式

数学思想是培养学生思维能力的有效手段,能够赋予学生灵活的思维方式,从多种角度思考问题。高中阶段的数学思想众多,如化归思想、数形结合及分类讨论等,这些思想都具备严谨性、逻辑性。因此,教师在数学教学中要积极传授学生数学思想,利用数学思想作为培养学生思维能力的钥匙。

例如,在高二数学《概率》一课的教学中,教师给出一例题为:在射击比赛当中每一位枪手射中的概率为0.9,现在他连续射数次,其射中目标的概率都是相互独立的,那么该枪手在四次射击当中至少命中目标一次的概率为多少。对于这类概率题,如果学生一味地按照正常的思维进行解答,那么会让问题变得更加复杂,这是由于至少击中一次的可能包含了1次到4次的四种不同情况,学生通常会用举例多项的方式来解决该问题,但为提高解题效率教师就可以引领学生采用化归思想,将题目中的至少击中一次,转变为其对立事件,一次都未击中来进行解答,利用对立事件之和为1迅速得出正确答案。

三、调控计算时间,提升计算速度

在有效提升学生计算能力的过程中,教师所秉持的第二个重要教学理念便是优化调控学生的计算速度。提升学生计算速度也是教师培养学生计算能力进入中期阶段时要完成的任务。首先,教师要结合高考的实际情况,明确最基本的计算时间。以2021年高考数学全国Ⅰ卷为例,整张试卷共有22道题,考试时间为120分钟,每道题的解题时间平均控制在5.5分钟左右,但是考虑到不同的命题形式在解答时间方面存在差异,必然会出现一部分题目解答时间要控制在5分钟以内,另一部分的题目解答时间要超过5分钟的情况。

例如,选择题和解答题这两种题目在命制形式及整个解答工作量方面存在差异,选择题的解答时间一般控制在2~3分钟,而解答题的时间一般控制在10分钟左右。在题目解答时间基本确定的情况下,教师对学生的计算速度要求就有了一个初步的参考依据。教师在开展教学的过程中,要努力将学生的计算时间控制在这一标准范围内。其次,在保证准确率的前提下,教师要对全班学生的计算速度进行充分调研。具体的调查工作可以参考以下形式:教师利用相关学习软件(如钉钉、智慧课堂)为学生布置一份命题风格与高考数学试卷相似的练习试卷,并要求学生在120分钟以内完成所有题目的解答。在学生完成练习后,教师可以登录学习软件后台评改学生的测试结果。在此过程中,教师要充分利用学习软件本身的数据分析与处理功能,收集学生解答每道题所用的时间,从而对全班每名学生的题目解答速度有一个准确的认识,为接下来有针对性地辅导学生奠定基础。最后,教师要根据学生的计算速度采取不同的辅导机制。对于那些计算速度相对较慢的学生,教师可以通过适当增加其练习量的方法提升其计算速度。这是因为影响计算速度的因素有很多,计算经验、心理因素、计算方法及记忆能力都是非常典型的代表。而教师适当增加计算练习量可以有效丰富学生的计算经验,锻炼学生的心理素质,引导学生总结计算方法并增强记忆能力。这些素质的进步与提升最终会有效促进学生的计算速度提高。而对于那些计算速度相对较快的学生,教师应建议其利用计算完成后的空余时间再次检验计算结果,最大程度上保证计算结果的准确性。需要指出的是,学生计算速度的提升并非一蹴而就的,特别是计算能力相对薄弱的学生更是如此。因此,教师在教学过程中要保持足够的耐心,并对学生充满信心,给予他们一定的时间和空间去成长和进步。

结束语

总之,随着新课程改革全面实施,对教师教学和学生学习提出比以往更高的要求与标准。数学作为一门抽象性和逻辑性兼具的学科,培养学生计算思维势在必行,只要这样才能促使学生具备适应社会发展趋势的学习能力,提升数学学习能力,为更高层次数学学习以及全面发展奠定坚实基础。

参考文献

[1]王怀玉.基于计算思维培养的高中数学教学研究[J].中高中电教(教学),2020(12):17-18.

[2]刘冠伊.高中数学课程计算思维结构建构研究[J].青少年日记(教育教学研究),2019(09):219.

[3]吴洁莹.高中生计算思维水平研究[D].华中师范大学,2018.

 


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