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数学核心素养导向下的高中函数教学策略研究

来源:国家规划重点课题数据中心 发布时间:2024-06-09 浏览次数:

一、选题背景与意义

(一)选题背景

随着教育改革的不断深入,培养学生的核心素养已成为当前教育的重要目标。数学核心素养是学生在数学学习过程中逐渐形成的适应个人终身发展和社会发展需要的关键能力和必备品格。高中函数作为数学学科的重要内容,贯穿于整个高中数学课程体系,对学生数学思维的培养和数学能力的提升具有重要作用。然而,在传统的高中函数教学中,往往存在注重知识传授、忽视素养培养的问题,导致学生对函数概念的理解不够深入,应用函数知识解决实际问题的能力不足。因此,在数学核心素养导向下开展高中函数教学策略的研究具有重要的现实意义。

(二)选题意义

本课题的研究有助于推动高中函数教学的改革与创新,将数学核心素养的培养融入到函数教学的各个环节,提高学生的数学思维能力、应用能力和创新能力。同时,本研究也可以为广大高中数学教师提供有益的教学参考,促进教师教学水平的提升,推动高中数学教学质量的整体提高。

二、研究目标与内容

(一)研究目标

1. 明确数学核心素养在高中函数教学中的具体体现和要求本研究将系统分析数学核心素养六大要素(数学抽象、逻辑推理、数学建模、直观想象、数学运算和数据分析)在高中函数教学中的具体表现形态和实施要求。重点研究函数概念、性质、图像、应用等不同教学内容与核心素养培养的内在联系,建立函数教学与核心素养发展的对应关系框架,为基于核心素养的函数教学设计提供明确指导。

2. 探索数学核心素养导向下的高中函数教学策略和方法基于核心素养培养要求,开发适用于高中函数教学的有效策略体系。包括:促进数学抽象素养发展的函数概念教学策略;培养逻辑推理能力的函数性质证明教学方法;提升数学建模素养的函数应用教学设计;强化直观想象素养的函数图像分析技术等。通过策略创新和方法优化,实现函数教学从知识传授向素养培养的根本转变。

3. 验证教学策略的有效性和可行性通过系统的教学实验和实践研究,科学评估所构建教学策略的实际效果。重点关注策略实施对学生函数概念理解深度、问题解决能力、数学思维品质等方面的影响,以及在常规教学环境中的可操作性,为高中函数教学改革提供实证依据和实践范例。通过策略优化和推广,切实提高学生的函数学习效果和数学核心素养水平。

(二)研究内容

1. 数学核心素养与高中函数教学的关系研究深入分析六大核心素养在函数教学中的具体内涵:数学抽象素养在函数概念形成中的关键作用;逻辑推理素养在函数性质论证中的体现方式;数学建模素养在函数应用问题解决中的实践价值;直观想象素养在函数图像分析中的独特贡献;数学运算素养在函数变形与求解中的基础地位;数据分析素养在函数统计应用中的重要意义。通过系统梳理,建立核心素养与函数教学内容之间的映射关系,为素养导向的教学设计提供理论依据。

2. 高中函数教学现状调查与分析采用混合研究方法,全面把握当前高中函数教学的实际情况。通过问卷调查了解教师对核心素养的理解程度和实施意愿;通过课堂观察记录函数教学中的典型问题和实践困境;通过深度访谈收集教师对素养导向教学的看法和建议。重点分析制约核心素养培养的主要因素,如教学目标的单一性、教学方法的传统性、评价方式的局限性等,为后续策略构建提供问题导向。

3. 数学核心素养导向下的高中函数教学策略构建基于前期研究,系统构建素养导向的函数教学策略体系:在目标设定上,建立三维(知识技能、过程方法、情感态度)素养目标框架;在内容组织上,开发基于核心素养的函数教学案例库;在方法选择上,创新问题驱动、探究发现、合作交流等教学方法;在评价改革上,设计多元化的素养评价工具。策略构建将突出函数教学的思维性和过程性,实现从"教函数知识"向"育数学素养"的转变。

4. 教学策略的实践研究与效果评估选取典型高中开展教学实验,采用"设计-实施-反思-改进"的行动研究范式,验证教学策略的实践效果。实验过程中,通过前测-后测对比分析学生函数成绩的变化;通过课堂观察记录学生思维活动的表现;通过作品分析评估学生问题解决能力的发展;通过问卷调查了解学生的学习体验和态度转变。基于实证数据,科学评估策略的有效性,总结成功经验,发现实施障碍,提出优化建议,形成可推广的实施模式。

三、研究方法与步骤

(一)研究方法

1. 文献研究法本研究将系统检索中国知网、ERIC、Web of Science等国内外权威数据库,收集整理数学核心素养和高中函数教学的相关研究文献。重点分析近五年来的高质量研究成果,包括数学核心素养的理论建构、评价体系、培养路径等方面的研究,以及高中函数教学的创新实践和经验总结。通过文献计量分析和内容分析法,梳理研究热点和发展趋势,厘清核心概念的内涵与外延,为本研究构建坚实的理论基础。

2. 问卷调查法本研究将设计两套具有良好信效度的调查问卷,分别面向高中数学教师和学生群体。教师问卷将重点调查:教师对数学核心素养的理解程度;当前函数教学的常用方法和策略;核心素养培养的实施情况和困难;对素养导向教学的培训需求等。学生问卷将主要了解:函数学习中的困难和障碍;对函数教学方法的偏好;数学思维品质的发展状况等。问卷采用Likert五级量表和开放式问题相结合的形式,既保证数据的可量化分析,又能获取受访者的真实想法。

3. 课堂观察法本研究将采用结构化和非结构化相结合的课堂观察方法,深入高中函数教学现场。观察重点包括:教师的教学目标设定与核心素养的关联性;教学内容的组织方式和思维含量;教学方法的适切性和创新性;学生的参与程度和思维活动质量等。观察过程将使用专门的课堂观察量表进行记录,同时辅以教学录像和现场笔记,确保数据的全面性和客观性。

4. 访谈法本研究将采用半结构化访谈的方式,选取具有代表性的高中数学教师和学生进行深度访谈。教师访谈将聚焦:对核心素养导向教学的理解和实施经验;函数教学中的困惑和挑战;对教学改革的建议和期望等。学生访谈将关注:函数学习中的思维过程和困难;对不同教学方法的体验和感受;对提升数学素养的建议等。

5. 实验研究法本研究将采用准实验设计,在自然教学环境下开展教学实验。实验组将实施核心素养导向的函数教学策略,包括:基于问题情境的概念引入;强调思维过程的性质探究;注重应用价值的建模实践;突出直观想象的图像分析等。对照组则维持常规教学方式。实验前后将对两组学生进行函数学业水平测试和核心素养测评,通过独立样本t检验、协方差分析等统计方法,比较两组学生的差异。

(二)研究步骤

1. 准备阶段(1-3个月

· 确定研究课题,组建研究团队。

· 查阅相关文献资料,制定研究方案。

· 设计调查问卷和访谈提纲。

2. 调查研究阶段(4-7个月

· 发放调查问卷,对高中学生和数学教师进行调查。

· 深入课堂进行观察,记录教学过程和学生表现。

· 与教师和学生进行访谈,收集他们的意见和建议。

· 对调查数据进行整理和分析,撰写调查报告。

3. 策略构建阶段(8-10个月

· 根据调查研究结果,结合数学核心素养的要求和高中函数教学的特点,构建数学核心素养导向下的高中函数教学策略。

· 邀请专家对教学策略进行论证和修改。

4. 实践研究阶段(11-15个月

· 选择部分高中班级进行教学实验,实施所构建的教学策略。

· 定期对实验组和对照组的学生进行测试和评价,收集教学数据。

· 根据教学数据和学生反馈,及时调整教学策略。

5. 总结阶段(16-18个月

· 对实践研究数据进行整理和分析,总结教学策略的实施效果。

· 撰写研究报告和论文,对课题研究进行全面总结和反思。

· 申请课题鉴定,推广研究成果。

四、预期成果与创新点

(一)预期成果

1. 研究报告:详细阐述数学核心素养导向下的高中函数教学策略的研究过程和结果,分析教学策略的有效性和可行性。

2. 教学案例集:收集和整理在实践研究中形成的优秀教学案例,为教师提供教学参考。

(二)创新点

1. 理念创新:将数学核心素养的培养融入到高中函数教学中,突破传统教学注重知识传授的局限,强调学生核心素养的全面发展。

2. 策略创新:构建具有针对性和可操作性的高中函数教学策略,为教师提供具体的教学指导,促进教学方法的改革和创新。

3. 评价创新:建立基于数学核心素养的教学评价体系,全面评价学生的学习过程和学习效果,为教学改进提供依据。

五、研究的可行性分析

(一)理论基础可行

数学核心素养和高中函数教学的研究已经取得了一定的成果,相关的理论和方法为课题研究提供了坚实的理论基础。同时,国内外教育改革的实践经验也为课题研究提供了有益的借鉴。

(二)研究团队可行

课题研究团队由具有丰富教学经验和研究能力的高中数学教师和教育科研人员组成,他们在数学教学和教育研究方面具有较高的水平,能够保证课题研究的顺利进行。

(三)研究条件可行

学校为课题研究提供了必要的研究条件,如图书馆、实验室和网络资源等。同时,学校也支持教师开展教学改革和研究活动,为课题研究提供了良好的环境。