基于拔尖创新人才早期培养的中学数学高阶课程构建

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  摘要:现代社会的发展离不开科学技术,而数学又是自然科学和技术科学的基础,数学知识,数学思想,数学方法已经融入到几乎所有的科学技术,生产与生活中。因此,培养数学尖端人才对于提升国家竞爭力有着不可替代的重要作用。为更好实现“为学生发展而设计”的教育理念,提升学生的数学核心素养及高阶思维能力,本文从学生发展需求出发,结合现代教育理论与教学实践研究,在基于拔尖创新人才早期培养的初中数学高阶课程构建方面进行了一些实践研究探索。
  关键词:拔尖创新人才 中学数学 高阶课程构建
  一、问题提出
  《义务教育数学课程标准(2011年版)》(以下简称《数学课标》)在课程基本概念中,明确指出:“数学课程应面向全体学生,适应学生的个性发展需求,实现“人人学有价值的数学,人人都能获得必需的数学教育;不同的人在数学上得到不同的发展。”然而仅仅依靠国家课程,难以真正实现因材施教和差异化教学,基于国家课程的校本课程开发,已成为社会发展和时代进步的必然需要。
  关于拔尖创新人才的培养,因受到教育资源限制和社会舆论方面的考虑,常被人冠以“有违公平“的头衔,其发展过程充满着争议和波折。但是,现代社会的发展离不开科学技术,而数学又是自然科学和技术科学的基础,数学知识,数学思想,数学方法已经融人到几乎所有的科学技术,生产与生活中。因此,培养数学拔尖创新人才对于提升国家竞争力有着不可替代的重要作用。在我国最新颁布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要》的人才培养机制中明确提出应“探索多种培养方式,形成各类人才辈出,拔尖创新人才不断涌现的局面。”
  目前,新一轮课程改革正开展得如火如荼,虽然我国的中学数学教育长期受中高考政策导向,在数学基础知识、基本技能方面做得很好。但是,针对不同层次,不同能力的学生的分层课程还很有限,特别是在取消全国初中数学联赛后,对于数学拔尖创新人才的培养,缺乏系统完善的课程资源和培养平台,缺乏有效的激励机制和保障措施。
  因此,如何在中学阶段开展数学拔尖人才的培养,切实提高学生数学高阶思维能力,提升数学核心素养,激发学生的创新创造潜力成为新时代数学教育工作者不得不去思考的问题。
  针对现状,天府七中作为成都市天府新区一所新建的课程改革试点学校,数学高阶项目组希望通过分层分类,选课走班的优势,探索一套基于培养数学拔尖创新人才的校本高阶课程,以实现学生的个性发展需要。
  二、基于拔尖创新人才早期培养的初中数学高阶
  课程构建
  2.1高阶课程的实施基础——分层走班
  分层走班是一种新型的教育机制,分层课程依据学生的学习基础、水平和教与学方式的不同,将中学数学按照难度设置为不同层次的课程。每一个层次的课程均按照课程目标、课程标准、课程内容、课程实施和课程评价,形成一个完整的课程链条。其特点是:有利于因材施教,培养学生良好的个性品质,有利于培养学生的自主意识,有利于提高学生学习的主动性和积极性,有利于提高学生的综合素质,有利于培养学生创新意识和创造能力,有利于培养学生较强的适应能力,有利于培养学生健全的人格。
  与传统的按照成绩简单的分班不同,分层课程依据学生的基础、水平,发展方向、课程难度和教与学的方式,来划分不同层次课程之间的分界线。这样的分层依据,使得不同层次的课程没有价值判断和能力标签,只有适合不适合。分层课程的设置,打破了传统行政班的模式,学生不再是在同一个教室接受课程知识。
  由于学生不同学科的能力差异会导致各个分层课程的同学和教师不同,因此,学生需要根据自身学习特点到适合自己的学科教室接受知识,便形成了走班上课的特点。也就是说,走班是分层课程设置实现的一种教学模式。
  数学高阶课程的开设是针对具备数学学习潜能或者具有数学拔尖创新人才潜力的学生群体,因此从课程组织形式上来看就和常规数学课程有所区别。天府七中采用分层走班的教学模式,更有利于数学高阶课程的学生选拔,课堂组织及教学开展。
  2.2高阶课程的理论基础——高阶思维,数学高阶思维
  及数学高阶课程
  对于高阶思维的定义,目前尚没有达成统一的认识。布卢姆将高阶思维确定为一种能够解决问题和进行批判性思考的能力,在教育目标分类中表现为分析、评价、创造。我国学者钟志贤认为,高阶思维是指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力。
  结合数学学科自身的特点,普遍认为数学高阶思维是指在数学活动中的有意识的、围绕特定目标的、需要付出持续心理努力的高层次认知水平的复杂思维。包括提出和发现问题能力、分析和解决问题能力、数学应用和创新能力,以及批判思维能力等,具有严谨性、深刻性、问题性、批判性、独创性、灵活性的特点。因此数学高阶思维能力的培养策略应该从思维严谨性、深刻性、问题性、批判性、独创性、灵活性这六个方面着手。
  中学数学高阶课程将围绕这六个特征,按照六年一贯整体构建,以学生发展需求为基本依据,以提升数学高阶思维,发展应用意识,创新意识,培养学生数学核心素养为课程目标,融合初中数学联赛,国际数学活动,数学建模等内容来建构立体多元的课程体系,以实现对具有国际视野和核心竞争力的数学拔尖创新人才的早期培养。
  2.3中学数学高阶课程的基本特征
  天府七中的数学高阶课程,属于数学选修课程。主要为热爱数学,在数学学习方面学有余力的数学拔尖创新人才提供多种选择。对于拔尖创新人才的培养,最常见的培优课程是数学竞赛课程,天府七中的数学高阶课程与传统的数学竞赛课程有本质的区别。传统的数学竞赛课程无论是课程的内容还是课程的开展方式都比较单一。而天府七中的数学高阶课程,是在立足学生长远发展的基础上,以提升数学高阶思维和数学学科核心素养为课程目标,注重课程的系统性,科学性,时代性,开放性和选择性。在课程内容上既注重深度,也注重宽度,课程内容丰富多元,涉及不同领域,不同地域,教学形式多样,更符合学生个性化发展需求。其主要表现为:   (1)系统性:高阶课程强调学生在学习过程中发展组织完善的知识体系,整套课程以《数学课标》为依据,结合国家教材的教学内容及结构,进行拓展与整合,体现教学内容的结构化和系统化;
  (2)綜合性:高阶课程在内容深度,广度上进行拓展,为数学资优生提供更丰富,更综合的学习内容,使学生能够完成深刻的理解并产生学科间的联系,包含批判性思维和探究方法;
  (3)时代性:课程内容紧跟时代步伐,关注教育教学改革的动态与趋势,反映当前科学技术发展趋势和时代文化趋势
  为学生进一步的学习和今后的生活与工作奠定良好基础;
  (4)开放性:课程内容放眼全球,关注国际数学教育动态,注重中西融合,团队协作,拓展国际视野,提升学生国际竞争力;
  (5)选择性:课程内容丰富多元,学生可根据自己的兴趣爱好和特长,选择相应的学
  习内容,从而实现学生的个性发展需求。
  2.4中学数学高阶课程体系
  天府七中数学高阶课程按照类层结构整体构建,包含核心课程和拓展课程两大系列。其中,核心课程分为两个层次:培特课程和培优课程;拓展课程包含两个类别:数学建模课程和IMA课程(国际数学活动课程)。
  培特课程:实行二四分段,课程内容以数学竞赛学习为主,以通过高难度问题求解,提升学生理性思维,创新思维,和综合问题解决能力为课程目标;
  培优课程:实行三三分段,课程内容以课程标准为基础,课程难度低于竞赛,以提升学生数学学科核心素养及综合问题解决能力为课程目标。
  数学建模课程:实行六年一贯,课程内容以《数学课标》为基本依据,注重对现实问题进行数学抽象,用数学语言表达问题,用数学方法构建模型解决问题的综合能力和素养提升。
  IMA课程:国际数学活动课程,以AMC系列课程为基础,拓展相关国际数学活动,如:PCMM课程,Mathspath学术营课程,美国数学大联盟课程,以拓展国际视野,提升团队合作力,数学学科素养为主要目标。
  经过两年的探索实践,天府七中数学高阶课程已开发相关配套课程资源包含:培特系列课程,培优系列课程,建模课程,以及IMA系列课程,并且采用横向开发,纵向优化的方式进行课程优化和升级,力求在数学资优生培养方面继续探索前行。
  2.5中学数学高阶课程的开发原则
  学生学科素养和能力的形成主要是通过课程实施来实现的,课程设置的科学性对学生的发展起着至关重要的作用。天七数学高阶课程在在课程开发上遵循“以素养为本,以能力立意,重思维提升”的原则。
  (1)以素养为本:课程开发以《数学课标》为基本依据,课程内容注重数学抽象、逻辑推理、数学建模、直观想象、数学运算、数据分析六大数学核心素养的提升。
  (2)以能力立意:课程内容注重提出问题和发现问题能力、分析问题和解决问题能力、创新意识和应用意识的培养;
  (3)重思维提升:课程实施注重数学思维的提升,特别是分析、评价、创造等数学高阶思维能力的提升;
  2.6中学数学高阶课程的实施
  1.课程实行分层走班模式,教师在学生知识基础、智力因素存在差异的情况下,遵循因材施教的原则,教师为学生提供个性指导,使得每个学生都能在原有的基础得以更好的发展。
  2.课程开发以自主开发的国内中学数学高阶课程为基础,整合国际优秀的中学数学课程活动资源,中西合璧,既能保证学生拥有扎实的数学基础,又能拓展国际视野,提升学生国际竞争力,课程内容包含国内、国际数学活动资源、数学建模、研究性学习及高阶思维能力拓展活动等,为不同需求,不同能力的学生打造适合自身发展且较为丰富多元的数学高阶课程体系。
  3.在授课形式上,每一位老师只负责某一板块的教学和研究,既保证了教育教学研究的专业性和深入性,又促进了教师的专业发展;在学生管理模式上,实行导师制,以保证管理的连续性和有效性;在数学活动组织上,采用丰富多样形式,既有个人学习项目,也有团队合作项目等多种方式,力求既能提升学生的个人学习力,也能提升学生的团队合作力。
  2.7中学数学高阶课程评价
  《数学课标》在课程评价中强调指出:评价功能应从注重甄别与选拔转向激励、反馈与调整;评价内容从过分注重学业成绩转向注重多方面发展的潜能;评价主体从单一转向多元;评价的角度从终结性转向过程性、发展性,更加关注学生的个别差异;评价方式更多地采用诸如观察、面谈、调查、作品展示、项目活动报告等开放的及多样化的方式,而不仅仅依靠笔试的结果;更多地关注学生的现状、潜力和发展趋势;新的评价方式强调可操作性,力求评价指示简明、方法易行,使第一线教师容易使用。
  因此,对于中学数学高阶课程课程,不能简单利用测验分数对学生进行评价,而应更多地关注学生能力的提高,兴趣的发展;关注学生参与活动的情况:是否积极思考,是否动手操作,是否与同伴交流等;关注学生综合使用知识的能力:计算、分析、猜想等;关注学生学习成果的呈现:小报、方案设计、小论文等。
  总之,课程评价要以学生数学核心素养为核心,以课程目标和课程内容为依据,体现数学课程的基本理念,全面评价学生在知识技能,数学思考,问题解决,情感态度四个维度方面的表现。同时注重评价方式的多样化与评价主体的多元化。因此,可将评价方式分为“过程性评价”与“终结性评价”。
  三、基于拔尖创新人才早期培养的初中数学高
  阶课程案例分享——数学建模课程构建
  2017年教育部印发《中小学综合实践活动课程指导纲要》指出综合实践课的重要意义,为充分发挥中小学综合实践活动课在立德树人中的重要作用,将其列为必修课——从小学一年级至高中三年级并列开设。因此,天府七中将数学高阶课程体系中的数学建模,作为“综合与实践”校本课程的有效载体。   整个课程构建与开发包含以下流程:
  深入解读国家政策——深入解读课程标准——深入对比研究各版本教材——深入研究北师大版数学教材——结合校情,学情构建中学数学建模校本课程体系——确定课程主题——开发设计课题活动——实施教学活动——评价教学活动。
  项目组分工合作,首先深度研读国家政策及课程标准,理解综合与实践课程对于立德树人的重要意义和在中学数学教育中的定位,明确课程特征应突出综合,重在实践。然后横向比较“北师大版、华东师大版以及人教版”三种教材的呈现方式,寻找共性与差异。然后,对北师大版教材进行重点研究,明确突出综合,重在实践的具体方法,课题活动突出数学教材板块知识间的综合,数学与社会生活间的综合以及数学与其他学科知识间的综合。
  结合校情,学情,我们确定出数学建模课程的课题类型,如:有源于实际生活经验的“怎样使包装带最短”、“精确测量建筑物的高度”、“利用全等三角形测距”课题;有反映社会发展状况的“用零花钱理财”、“‘未来之城’组队的最优化选择”、“商品营销策略问题”;有感受数学文化魅力的“‘π’节”、“纸桥承重”、“奇妙的数独”、“魔方达人秀”等活动。同时,在教学设计中还特别关注:问题的选择,问题的展开过程,学生参与的方式,学生的合作交流,结果的展示与多元评价等。
  中学数学高阶课程是着眼于为未来社会培养具有优秀数学必备品格和关键能力人才的一种新型教育机制,是一种关注学生个性化创新发展的培养机制。天府七中通过这样的课程构建与活动开展,以期真正提升学生的高阶思维能力,发展数学核心素养,实现立德树人的教育目标。
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