多边形的外角和为什么等于360度,多边形的外角和怎么算

首页 > 教育 > 作者:YD1662023-03-12 10:52:05

作者 | 黄玉霞 余庆纯

本文经作者授权发布作为数学文化征文活动的参考文献供读者参阅. 原文载于福建教育,2022(19).

[摘要] 数学阅读能力是学生的一项重要数学能力。教师须从学生视角把脉数学阅读教学的重点和难点,有针对性地给予学生数学阅读策略与方法等方面的指导,以有效地提升学生的数学阅读能力。本文以张景中先生的《数学家的眼光》一书的阅读教学实践为例,阐述如何引导学生欣赏数学,提炼数学阅读方法,理解数学学科本质,提升数学认知水平与交流能力。

[关键词]数学阅读;拓展;方法策略

[作者简介]黄玉霞,莆田市教师进修学院,高级教师;余庆纯,华东师范大学数学科学学院

数学阅读,指对数学语言、术语、公式、图表等的感知和识别,对新概念的吸收和理解,是一个融“假设”“证明”“想象”“推理”于一体的积极认知过程。学生开展数学阅读,须基于数学思维,从数学的视角来认知、理解、汲取数学信息,进而推理,从具象中发展抽象思维。数学阅读和一般文本阅读一样,包含对阅读材料的分析、记忆等心理活动因素。数学学科具有符号性、逻辑性、严谨性和抽象性等特点,故而数学阅读不同于一般文本阅读,数学阅读的主要任务包括深度阅读思考、分析理解、掌握运用数学核心知识、领会数学思想方法等。

数学阅读具有重要的教育价值:丰富学生的数学背景知识,拓展学生的数学视野,促进学生对数学知识技能的理解、掌握,培养学生对数学的好奇心和兴趣,帮助学生领悟数学核心的思想与方法、积累基本的数学经验,引导学生感悟数学家攻坚克难的优良品质、形成良好的数学眼光与思维方式,引领学生赏析数理人文、品味数学文化。

《数学家的眼光》系“教育部基础教育课程教材发展中心中小学生阅读指导目录(2020年版)”中唯一一本初中数学读物。《数学家的眼光》原有5章23小节,后面增补到6章34小节。此书从一系列中小学生熟悉的问题入手,引导学生体验、感悟“如何从众所周知的事实出发,挖掘趣味的数学规律并进行实际应用”,展现数学的知识源流、功能定位、审美娱乐与多元文化。

笔者以《数学家的眼光》阅读教学实践为例,提炼数学阅读的策略、方法,旨在为师生阅读数学、了解数学、欣赏数学提供一些实践参考。

一、整体阅读获感知

教师在初步通读、浏览整本书后,可甄别各章节内容适合哪个学段或哪个层次的学生阅读。例如,对八年级学生,教师可以以《数学家的眼光》第四章中的“三角形里一个点”为切入口,引导学生在比较阅读中感悟数学阅读的特征。笔者要求学生阅读“三角形里一个点”的12页内容,记录、回答问题:对比阅读12页的文科阅读材料,读懂需要多长时间?数学阅读过程中,我们需要做哪些准备(需要准备哪些辅助材料、工具)才能更好地理解内容?通过学习反思、问卷调查、课堂对话、深度访谈等方式,笔者发现学生对数学阅读的特点已形成了整体感知。

第一,数学高度抽象,需要进行逻辑推理。数学阅读过程中,学生须捕捉材料中的相关数学术语和符号,调用已有知识背景读透它们,并根据数学相关定理分析它们之间的逻辑关系,最终达到对材料的理解,形成知识架构。

第二,数学语言精准、精确。数学结论对错分明,不存在似是而非或模棱两可的表述。“三角形里一个点”有很多数学结论,表述上一些细微的不同导致数学内涵大相径庭。《数学家的眼光》中其他各章节的小故事涉及的数学语言也都有精准含义。

第三,数学知识有整体的逻辑并“言必有据”。数学阅读中,对新出现的数学结论,学生不能孤立地看待,而要联系相关知识,进行联想分析,形成完整的体系结构。“三角形里一个点”阅读中,对从平凡到不平凡的几个结论间的关联,学生须深思、多想,不断内化后构建体系。数学表达很大程度上是一个推理过程,前后表达之间常常存在因果关系,推理过程中存在命题的必要性、充分性逻辑连贯。可以说,数学推理的每一步都是有根据的。

第四,数学阅读往往是数形结合的阅读过程。数学阅读需要建立灵活的自动化的语言转化机制,而这也正是数学阅读区别于其他阅读的最明显的特征。在“三角形里一个点”中,学生对几个结论的推导都需要结合图形,须熟识文字、符号、图形语言相互对应的词汇,能准确进行“翻译与转化”,并结合图形做分析、推理。

通过整体阅读,学生能直观地感受到:数学阅读注重逻辑性与抽象性,体现在复杂的运算,严密的推理论证,文字语言、符号语言和图形语言之间的灵活转换等过程中。通过整体阅读,学生还初步感悟到一些基本的数学阅读方法,包括概括、比较、联想、综合等。

二、问题导读促分析

阅读前先看封面、书名、作者及目录,学生自然而然会有很多联想和疑问。教师可引导学生从数学的角度提出问题,例如,数学家的眼光到底有什么独特之处?书中的数学视角是如何形成的?你能不能从生活中提炼出一些数学问题?

《数学家的眼光》里有很多有挑战性的问题,且纵深拓展,学生不易理解。例如,“鸡兔同笼问题”虽由小学高年级知识引出,却一直延伸到高等代数的线性方程,给出了知识发展的整个体系。教师须帮助学生梳理素材并提炼出主问题,例如,对于“三角形里一个点”,笔者梳理了一个导读提纲:平凡到不平凡的结论有几个?分别是什么结论?你能独立思考完成哪几个结论的推导?你不能理解的结论障碍点在哪里?相关结论间有何联系?这些问题引导学生关注关键信息、提炼关键结论、分析与解决问题,提升了学生数学阅读的效率与质量。又如,“三角形的内角和”中提到数学家陈省身的质疑:“人们常说,三角形内角和等于180°。但是,这是不对的!”大家都认可的定理,为什么陈省身说不对?笔者要求学生阅读《数学家的眼光》第一章第一节,随后分析、回答以下问题:为什么陈省身说这种看问题的方法不对?为什么要从外角和的视角描述“三角形外角和是360°”?这个更一般、更简单的规律指向了怎么样的数学本质?对“多边形外角和等于360°”这个规律如何做一般化推广?著名的“陈氏类”理论是如何形成的?

数学家能从人们司空见惯的生活现象中看到数学的核心本质,这样的数学视角内隐且抽象,需要教师提炼、梳理。通过问题导读,学生能更有效地梳理数学文本内容,形成、发展数学抽象能力和数学建模能力。

三、圈画释义育习惯

通过“圈画”“标注”,学生可以快速找到数学文本材料中的关键信息(主要的条件、存疑的术语、疑惑的概念等)。具体而言,学生可以用相关的符号在文本上记录下自己阅读时的感受、疑问、思考,如用“…”“?”“---”“△”等符号标示重点词句、疑难困惑等。当然,圈画的内容须是重点内容,学生圈画过多,反而会分散注意力、干扰思维。

数学阅读离不开思考,故而学生须在数学文本旁及时记录下自己的思维过程(哪怕只是思维过程的片段)。学生可记录自己对问题的解读,即对该问题的不同理解或由该问题引发的联想,指出问题存在的纰漏等。记录过程若涉及系列观点,学生须标注逻辑顺序,例如,“三角形里一个点”从平凡到不平凡的结论有六个,阅读过程中就有必要梳理并加以标注,厘清条理,便于后续横向、纵向比较。在重要的文字、段落前,学生可加上特殊的符号,以提醒自己再次阅读时注意。此外,面对函数等问题,学生要有数形结合意识,要养成画草图的习惯,并在图形上标注出“条件的转换”;面对数学实际应用问题,学生须旁注困惑、猜想,将数学文本信息转化为促进自身数学理解所需的信息。

四、语言互译练表达

语言是数学的本质要素,数学学习首先是数学语言的学习。教师要有意识设置一些训练学生语言转化能力的情境,以合适的难度、合理的步骤打磨学生数学语言基本功。数学教学中,教师融合使用文字语言、符号语言和图形语言,通过三种语言的相互补充、相互转换帮助学生更好地掌握数学知识、发展数学思维能力。学生实现数学理解最重要的策略就是“内部言语转换”,即将阅读内容转化为自己容易接受的语言形式。具体而言,学生可通过过程性实践、建构性阅读,把问题的抽象描述转化为具体表达,即“创造性用自己的语言描述问题”。例如,“三角形里一个点”给学生展示了多个从平凡到不平凡的结论,用的是文字语言,且均涉及几何逻辑推理,学生须借助图形语言,使这些文字描述直观、可视。教师可引导学生解读文字信息,画出图形,并将相关条件标注在图形上,随后用符号语言进行步步有据的推理论证。规范学生的数学符号语言是初中数学教学的一大难点,故而在课堂教学的回顾、小结、提升、归纳等环节,教师须时时强调规范书写的重要性,引导学生养成用准确的数学符号语言表达的习惯,打通学生数学三种语言转换、互译的关键节点,以从根本上提升学生的数学阅读能力。

五、评价提动培能力

学生数学阅读的成效需要外显化的评价呈现方式,即阅读过程需要评价来监控,阅读方法需要评价来调整。我们不妨引导学生通过“说(说题、说解决方案、说感受)、画(画思维导图)、写(写解题过程、概括阅读的主要内容)、辩、做”等多种多样的方式来表达他们的所思、所得、所感、所悟,例如,笔者要求学生做思维导图,对《数学家的眼光》整本书内容进行列表梳理,并给出思维图示——将阅读信息由繁到简、有无序到有序、由散状到结构化进行组织,从而实现“理解性记忆”和“结构化思考”。笔者展示部分作品,引导学生从数学的视角分析、评述这些作品,挖掘思维导图的内涵,实现与文本对话、与作者的思想对话。在学生开展有效阅读的基础上,笔者穿插着提出问题:“-3.5,,,0.161161116”中,有理数有。笔者提醒学生注意,不少有理数判别题中出现“”这个数。为什么频繁用这个分数?相邻近的其他分数为何不用?是否有什么讲究?有学生分享阅读体会:是祖冲之计算圆周率过程中的一个关键节点,是圆周率的近似值,被称为“约率”,误差较大。而被称为“密率”或“祖率”,密率又被称为的“最佳近似分数”,不仅精确,还有很多妙处。与“约率”案例类似,“洗衣服的数学”“用圆规画线段”等和生活实践密切相关的故事均能很好地激发学生的数学学习兴趣、训练学生的数学表达能力。教学中,教师要搭建展示平台,展示学生“说、画、写、辩、做”的成果,利用过程性评价,让学生的数学阅读过程可见、数学思考过程可见、数学成长过程可见。

通过浏览《数学家的眼光》,学生读标题猜内容、读目录品结构、读前言找价值、读概要究内涵,在有限的时间内锁定了自己最感兴趣的内容,为后续进行品味性阅读铺路。学生边读边思考,逐步掌握分析、概括、比较、综合、联想等阅读方法,实现“以读促思、以思促达”。针对一些逻辑性较强、推理能力要求较高的专题,学生则可进行探求性阅读,完成部分特定任务;也可以合作学习,与他人组成共读小组,把多项任务整合成某个项目,制订研究计划,搜集、整理相关材料,交流、探讨、发布阅读成果,实现数学阅读的项目化学习。

苏霍姆林斯基在《给教师的建议》中提到,教师应该有一批书籍,用来扩充学生在大纲教材方面的知识。可见,引导学生阅读数学拓展性书籍具有极其重要的意义。通过数学阅读,学生学会从数学视角观察世界,养成理性思考问题的习惯,能够用数学语言规范地表达自己的见解;既了解数学史实、品读数学内涵,又欣赏数学之美、感悟数学之用,还掌握数学阅读方法、提升学习能力,向抽象的数学世界迈进了一大步。

:本文系福建省教育科学“十三五”规划立项课题“核心素养导向下提升初中学生数学阅读能力的策略研究”(编号FJJKCG20-312)的成果。

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