内容简介
学生是如何学习数学的?
这是数学教学和数学教育研究的核心问题。学是教的前提,只有理解了学生是如何学习的、学习过程中会出现哪些困难以及如何去诊断这些困难,才能进行有效的教学。
本书分上下两篇:上篇重点介绍五个经典的、对数学学习有较高理论价值的研究成果;下篇从微观的角度去探讨学生学习数学的心理基础与过程。
本书主要以文献综述为主,对近二十年来国际数学教育心理研究领域的主要成果和研究方法进行了梳理和剖析,其目的是:
帮助读者拓展眼界,了解当代数学教育的研究前沿,提高数学学习的理论素养;
帮助读者成为一个研究者,为他们提供系统的理论观点、框架、方法、案例和问题:
为教师的数学课堂教学提供理论支持,帮助他们解释教学中的疑难与困惑,提高教学的效率。
本书既可以作为数学骨干教师培训和研究生数学教育心理学课程的教材.也可以作为数学教育研究的工具书。
作者简介
周超,博士,苏州大学数学科学学院讲师;在华东师范大学获得教育学博士学位,师从王建磐和顾泠沅两位教授。主要研究方向是数学学习理论、数学教育国际比较研究和数学教育研究方法。近年来在《Frorltiers of Education in China》,《数学教育学报》等各种学术期刊上发表“对中学数学教师的证明素养的一次调查”、“试论几何推理的若干特点”等多篇论文。
鲍建生,博士,华东师范大学数学系教授,博士生导师。主要研究方向是数学学习理论、数学教师教育和数学教育国际比较研究。出版学术著作《中英两国初中数学课程综合难度的比较研究》、《聚焦课堂——课堂教学视频案例的研究与制作》、《追求卓越——从TIMSS看影响学生数学成就的主要因素》、《中学数学现代基础》等;发表论文“变式教学研究”、“中学几何课程的目标体系”等。
内页插图
目录
上篇 数学学习的理论探讨
第1章 范希尔的几何思维水平
§1.1 范希尔理论
§1.2 范希尔理论的应用
§1.3 研究展望
参考文献
第2章 中小学生数学能力发展心理学
§2.1 中小学生数学能力的基本结构
§2.2 研究中小学生数学能力的实验题体系
§2.3 数学天才儿童的案例研究
§2.4 研究展望
参考文献
第3章 高等数学思维研究
§3.1 早期研究:斯根普的工作
§3.2 韬尔等人的主要研究成果
§3.3 研究展望
参考文献
第4章 ACT-R理论
§4.1 ACT-R理论概述
§4.2 ACT-R理论对数学教学的启示
§4.3 研究展望
参考文献
第5章 杜宾斯基的APOS理论
§5.1 APOS理论概述
§5.2 APOS理论的应用
§5.3 研究展望
参考文献
下篇 数学学习的心理过程
第6章 数学概念的理解
§6.1 数学概念的基本特征
§6.2 数学概念的学习
§6.3 概念理解的评价
§6.4 促进数学概念理解的教学途径
§6.5 研究展望
参考文献
第7章 数学技能的习得
§7.1 数学技能的基本特征
§7.2 中小学课程中的数学技能
§7.3 数学技能的形成与教学
§7.4 研究展望
参考文献
第8章 数学问题解决
§8.1 数学问题
§8.2 数学问题解决的基本过程与特征
§8.3 影响数学问题解决的主要因素
§8.4 数学问题解决的评价
§8.5 数学问题解决的教学
§8.6 数学问题解决的研究方法
§8.7 研究展望
参考文献
第9章 数与运算
§9.1 数概念与数意识的形成与发展
§9.2 运算、估算技能与算法思想的形成
§9.3 算术中的问题解决
§9.4 数与运算的教学
§9.5 研究展望
参考文献
第10章 几何
§10.1 几何概念与空间意识的形成与发展
§10.2 几何推理与论证技能的形成与发展
§10.3 几何中的问题解决
§10.4 几何的教学
§10.5 研究展望
参考文献
第11章 代数
§11.1 代数概念与符号意识的形成与发展
§11.2 从算术思维到代数思维
§11.3 代数中的问题解决
§11.4 代数的教学
§11.5 研究展望
参考文献
第12章 统计与概率
§12.1 统计与概率概念的形成与发展
§12.2 统计思维的培养
§12.3 解决统计与概率问题的心理特点
§12.4 统计与概率初步的教学
§12.5 研究展望
参考文献
精彩书摘
上篇 数学学习的理论探讨
第1章 范希尔的几何思维水平
§1.1 范希尔理论
范希尔理论的核心内容有两个:一是几何思维的五个水平;二是与之对应的五个教学阶段。前者既可用于诊断学生的几何思维水平,也可用于教学活动的设计;后者则提出了一种几何教学的模式。
1.1.1 几何思维水平
有关范希尔几何思维水平的介绍在表述上一直比较舌L(Pegg&Davey;,1998),其中特别是在每个水平的描述上,许多说法并不一致。这里的原因主要有两个:一是翻译过程中出现的偏差;二是由于范希尔理论本身后来经过了多次的修改,包括范希尔本人的调整。我们这里引用的是伯格(w.Burger)和绍格尼斯(w.Shaughnessy)的介绍。作为长期从事范希尔理论研究的学者,他们的这一说法得到了普遍的认可。
伯格和绍格尼斯(1986,P.43—45)将范希尔理论的五个思维水平的特征分别描述如下:
1.层次0:视觉(visuality)
儿童能通过整体轮廓辨认图形,并能操作其几何构图元素(如边、角);能画图或仿画图形,使用标准或不标准名称描述几何图形;能根据对形状的操作解决几何问题,但无法使用图形的特征或要素名称来分析图形,也无法对图形做概括的论述。例如:儿童可能会说某个图形是三角形,因为它看起来像一个三明治。
2.层次1:分析(analysis)
儿童能分析图形的组成要素及特征,并依此建立图形的特性,利用这些特性解决几何问题,但无法解释性质间的关系,也无法了解图形的定义;能根据组成要素比较两个形体,利用某一性质做图形分类,但无法解释图形某些性质之间的关联,也无法导出公式和使用正式的定义。例如:儿童会知道三角形有三条边和三个角,但不能理解如果内角越大,那么对边越长的性质。
前言/序言
数学学习的心理基础与过程:探索思维的奥秘,解锁智慧的潜能 数学,这门古老而又充满活力的学科,不仅是认识世界、解决问题的工具,更是塑造思维、培养逻辑能力的重要途径。然而,在许多学习者的眼中,数学往往与枯燥、抽象、难以理解划上等号。究其原因,除了教学方法、课程设置等外部因素,更深层的原因可能隐藏在数学学习本身的心理机制之中。 本书《数学教育研究基础丛书:数学学习的心理基础与过程》正是致力于深入剖析这一核心问题。它不是简单地罗列数学知识点,也不是泛泛而谈的教育理论,而是将目光投向了学习者的大脑和心灵,探索支撑起数学学习的心理基石,并揭示数学思维形成和发展的动态过程。这本书将带领读者走进数学学习的内心世界,理解“为什么”以及“如何”才能更有效地学习数学。 一、 认知结构的构建:数学学习的基石 数学学习并非一蹴而就,而是建立在不断构建和完善的认知结构之上。本书将深入探讨学习者如何在大脑中组织和储存数学知识,以及这些知识之间的联系是如何形成的。 概念的形成与发展: 数学概念是学习的基石。本书将追溯数学概念是如何从具象的感知经验中抽象出来,又如何在学习过程中被不断地深化和精炼。例如,数字的概念是如何从“数数”发展到“数集”,代数中的“变量”是如何从具体的未知数演变为抽象的符号系统。我们将分析学习者在理解和掌握这些概念时可能遇到的困难,例如“类比推理的局限性”、“概念混淆”等,并提供相应的心理学解释和教学启示。 图式(Schema)的构建与迁移: 皮亚杰的图式理论在数学学习中尤为重要。本书将阐述学习者如何通过同化和顺应,将新的数学信息整合到已有的图式中,形成更高级、更完善的数学思维框架。例如,理解“加法”图式后,学习者如何将其迁移到“减法”、“乘法”等运算中。我们将探讨图式迁移的障碍,如“负迁移”和“迁移的惰性”,以及如何通过精心设计的教学活动来促进图式的有效迁移。 数学知识的表征: 数学知识的表征形式多种多样,包括符号表征、图形表征、语言表征等。本书将分析不同表征形式在数学学习中的作用,以及学习者在不同表征之间转换时可能遇到的挑战。例如,如何从代数方程理解其几何意义,或如何将应用题转化为数学模型。我们将探讨如何促进学习者掌握多模态的数学知识表征,从而加深理解和灵活运用。 二、 学习动机与情感因素:驱动数学学习的内在力量 学习动机和情感因素在数学学习中扮演着至关重要的角色,它们直接影响着学习的投入度、坚持性和最终效果。 内在动机与外在动机: 本书将区分数学学习中的内在动机(如对数学本身的兴趣、求知欲、成就感)和外在动机(如考试分数、家长期望、奖励)。我们将探讨如何培养和激发学习者的内在动机,使其将数学学习视为一种内在的追求,而非被动的任务。同时,也会讨论如何合理运用外在动机,避免其对内在动机产生负面影响。 自我效能感与归因: 学习者对自己能否成功完成数学任务的信念,即自我效能感,对他们的学习行为有着深远影响。本书将分析高自我效能感的学习者如何表现出更积极的学习策略、更强的毅力,以及更低的焦虑。同时,我们将探讨学习者对数学学习成功或失败的原因的归因,例如将其归因于自身能力、努力程度、任务难度还是运气。不同的归因方式会对学习者的未来学习产生截然不同的影响。 数学焦虑与情感体验: 许多学习者对数学怀有强烈的焦虑感,这种负面情绪极大地阻碍了他们的学习。本书将深入探讨数学焦虑的根源,包括过去的负面学习经历、教师的态度、社会文化的影响等。我们将分析数学焦虑如何影响学习者的认知过程,如注意力、记忆力和问题解决能力,并提出缓解数学焦虑的心理学策略。此外,我们也会关注学习者在数学学习中的积极情感体验,如好奇心、惊喜、豁然开朗的感觉,以及如何通过营造积极的学习氛围来促进这些情感的产生。 三、 数学思维的形成与发展:从模仿到创新的飞跃 数学学习的最终目标是形成和发展独立的数学思维能力,能够进行逻辑推理、抽象思考、解决复杂问题。 问题解决的策略与过程: 本书将详细剖析数学问题解决的认知过程,包括问题的理解、信息的提取、解题策略的选择、过程的执行以及结果的评估。我们将介绍波利亚等心理学家提出的经典问题解决模型,并分析不同类型数学问题的特点及其对应的解决策略,如“反向思考”、“化繁为简”、“类比”等。 逻辑推理能力的发展: 数学是逻辑的语言。本书将探讨不同类型的逻辑推理,如演绎推理、归纳推理、类比推理,在数学学习中的作用。我们将分析学习者在进行数学推理时可能出现的逻辑错误,以及如何通过训练和引导来提高他们的逻辑严谨性。 抽象思维与符号化能力: 随着数学学习的深入,学习者需要从具象的世界走向抽象的符号世界。本书将研究学习者如何理解和运用数学符号,如何从具体的例子中提炼出普遍的数学规律,以及如何将复杂的数学概念进行符号化表征。我们将探讨这一过程中的认知挑战,例如“符号的滥用”和“概念的僵化”,并提出相应的教学建议。 创造性思维在数学中的体现: 数学并非只有僵化的规则和公式,更蕴含着无限的创造力。本书将探讨数学学习中的创造性思维,包括发现新问题、提出新猜想、设计新算法、以及用独特的方式解决问题。我们将分析如何通过开放性的问题、探索性的活动以及鼓励质疑的环境来培养学习者的数学创造力。 四、 学习障碍与干预:为所有学习者铺就数学之路 理解数学学习中的潜在障碍,并提供有效的干预措施,是本书的另一重要维度。 常见的数学学习障碍: 本书将梳理和分析各种可能导致数学学习困难的因素,包括认知发展水平、学习风格、注意力缺陷、语言能力、学习策略的缺乏等。我们将重点关注那些可能被忽视的心理因素,例如对数学的负面信念、完美主义倾向等。 诊断与评估: 如何科学地识别和诊断数学学习障碍?本书将介绍相关的心理学评估方法和工具,帮助教育者和家长更准确地理解学习者的困境。 个性化干预策略: 针对不同的学习障碍,本书将提供一系列基于心理学原理的干预策略,包括改进教学方法、调整学习内容、提供个性化辅导、培养积极的学习态度等。我们将强调“以学习者为中心”的理念,尊重个体差异,帮助每一位学习者克服困难,找到适合自己的数学学习路径。 教师的角色与专业发展: 教师在数学学习中扮演着关键角色。本书将探讨教师的心理素养、教学理念如何影响学生的学习,并提出教师专业发展的建议,以更好地理解和支持学生在数学学习中的心理需求。 《数学教育研究基础丛书:数学学习的心理基础与过程》不仅仅是一本书,它更是一扇窗,让我们得以窥见数学学习背后错综复杂的心理图景。它旨在帮助教育者、学生、家长乃至所有对数学学习感兴趣的人,更深刻地理解数学学习的本质,从而更有效地应对挑战,激发潜能,最终享受数学带来的智慧与乐趣。通过对数学学习心理基础和过程的深入探索,我们相信,每一个渴望掌握数学奥秘的学习者,都能找到属于自己的那条通往成功的道路。