数学学习的心理基础与过程第九章PPT课件.ppt
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1、9.1数概念与数意识的形成过程数概念与数意识的形成过程u皮亚杰的数概念学习理论:皮亚杰的数概念学习理论: “数数”是异于是异于“物理性知识物理性知识”与社会性知识与社会性知识”的所谓的所谓“逻辑逻辑数学性知识数学性知识”。他把数看做是一种。他把数看做是一种“有序的分有序的分类类”,也就是说,儿童必须能掌握分类和序列性概念的逻,也就是说,儿童必须能掌握分类和序列性概念的逻辑操作才能了解数字。他认为辑操作才能了解数字。他认为“数守恒数守恒”的能力是数学理的能力是数学理解的先决条件,儿童到了六岁半左右才具备这样的能力,解的先决条件,儿童到了六岁半左右才具备这样的能力,如果不具备这样的能力,就不算是对
2、数目有真正的了解,如果不具备这样的能力,就不算是对数目有真正的了解,所谓守恒概念是指物体的数或量不因为位置形状的改变而所谓守恒概念是指物体的数或量不因为位置形状的改变而改变。改变。u盖尔曼的儿童数概念理论盖尔曼的儿童数概念理论盖尔曼将学前儿童数学知识和技巧分成两种形态盖尔曼将学前儿童数学知识和技巧分成两种形态1.数学抽象能力,数学抽象能力是帮助儿童建立数值概念数学抽象能力,数学抽象能力是帮助儿童建立数值概念2数学推理原则,它是帮助儿童对数量做进一步的操作而数学推理原则,它是帮助儿童对数量做进一步的操作而得到有效的推理得到有效的推理9.1.1数概念的特点数概念的特点、外延的扩张性、表征的多样性概
3、念性、过程、模型的现实性数概念的特点4321、模型的现实性1 在所有数学概念中,离学生日常生活最在所有数学概念中,离学生日常生活最近的是数概念和初等几何概念,绝大多数的近的是数概念和初等几何概念,绝大多数的数概念都可以在现实生活中找到模型。数概念都可以在现实生活中找到模型。 正因为大多数的数概念都不贴近人类的正因为大多数的数概念都不贴近人类的生活源泉,因此,在数概念的教学中一般都生活源泉,因此,在数概念的教学中一般都可以借助于实际的情景和活动可以借助于实际的情景和活动概念性、过程2数概念是一个典型的过程性概念,也就是说它即使概念是一个典型的过程性概念,也就是说它即使过程又是概念。数概念的这种两
4、重性一方面增加了过程又是概念。数概念的这种两重性一方面增加了概念的内涵,另一方面也为教学提供了一种层次,概念的内涵,另一方面也为教学提供了一种层次,使学生在具体操作的基础上,经过压缩和内化,逐使学生在具体操作的基础上,经过压缩和内化,逐步形成作为对象的概念,并纳入了已有的认知结构。步形成作为对象的概念,并纳入了已有的认知结构。过程概念的显著特点是要经历一个从过程压缩为对过程概念的显著特点是要经历一个从过程压缩为对象的抽象过程,因此,与初等几何概念不同的是,象的抽象过程,因此,与初等几何概念不同的是,数概念的显著特点是要经历一个从过程压缩为对象数概念的显著特点是要经历一个从过程压缩为对象的抽象过
5、程,因此,教学中虽然可以借助实际的模的抽象过程,因此,教学中虽然可以借助实际的模型操作,但又不能停留于具体的过程型操作,但又不能停留于具体的过程3表征的多样性例 0.5的表达表征方式的多样性一方面可以为问题解决带来灵活性,但另一方面也容易造成理解上的混淆与误解。研究表明,对数概念符号的多重意义的认识是帮助学生形成数学能力的一部分,因此如何帮助学生发展数学符号与过程的意义是数学教育家目前最重要的课题之一外延的扩张外延的扩张在中小学数学课程中,数概念是一个典型的外延型在中小学数学课程中,数概念是一个典型的外延型概念,而且其外延经过了多次的扩张。从逻辑上看,概念,而且其外延经过了多次的扩张。从逻辑上
6、看,数系的扩张有两条主要的途径:数系的扩张有两条主要的途径:1、通过添加新的元素,如在正整数集合中加入数、通过添加新的元素,如在正整数集合中加入数“0”就得到了自然数,从而使得两个相同的数可以就得到了自然数,从而使得两个相同的数可以相减;在自然数中加入负数就得到了全体整数相减;在自然数中加入负数就得到了全体整数2、等式抽象方法。这种方法的优势是能够揭示数、等式抽象方法。这种方法的优势是能够揭示数概念的本质属性,如从中可以看到,自然数看扩张概念的本质属性,如从中可以看到,自然数看扩张为整数的目的是现实加法的对称化,整数向有理数为整数的目的是现实加法的对称化,整数向有理数的扩张可以现实乘法的对称化
7、,而有理数向实数的的扩张可以现实乘法的对称化,而有理数向实数的扩张则是为了连续化。扩张则是为了连续化。9.1.2数概念的形成数概念的形成从数系的角度看,数概念包括自然数、整数、有理数和复数。从数系的角度看,数概念包括自然数、整数、有理数和复数。从学习心理的研究来看,主要集中在有理数,特别是自然数上,从学习心理的研究来看,主要集中在有理数,特别是自然数上,但是对虚数和无理数的研究寥寥无几。但是对虚数和无理数的研究寥寥无几。有理数概念是学生在小学阶段遇到的最重要且最复杂的概念之有理数概念是学生在小学阶段遇到的最重要且最复杂的概念之一,其重要性从以下几方面看出:一,其重要性从以下几方面看出:1、实践
8、角度,能有效的处理这些概念将大大的改进儿童理解、实践角度,能有效的处理这些概念将大大的改进儿童理解和把握现实世界中的情况和问题能力和把握现实世界中的情况和问题能力2、心理学角度,有理数概念为儿童提供一个丰富的领域,使、心理学角度,有理数概念为儿童提供一个丰富的领域,使他们能够形成和扩张今后智力发展所必须的智力结构他们能够形成和扩张今后智力发展所必须的智力结构3、数学角度,有理数的概念掌握以后为以后初等代数计算提、数学角度,有理数的概念掌握以后为以后初等代数计算提供了可靠的基础供了可靠的基础自然数皮亚杰数守恒概念的特点皮亚杰数守恒概念的特点1、相互性:某部分增加了就会抵消另一减少、相互性:某部分
9、增加了就会抵消另一减少的部分,二者之间具有补偿性用。的部分,二者之间具有补偿性用。2、同一性:自始至终设计同样的数与量,没、同一性:自始至终设计同样的数与量,没有加多也没有拿走任何东西有加多也没有拿走任何东西3、逆反性:某一改变状态可以在心里以同等、逆反性:某一改变状态可以在心里以同等但反向的旋转被逆反回到原来状态但反向的旋转被逆反回到原来状态皮亚杰的儿童对数概念的认识三个发展阶段皮亚杰的儿童对数概念的认识三个发展阶段第一阶段(第一阶段(4-5岁)是对数概念无法理解的阶段,岁)是对数概念无法理解的阶段,无法运用一对一的对应关系去建构两组有同样数目无法运用一对一的对应关系去建构两组有同样数目的实
10、物。的实物。第二阶段(第二阶段(5-6岁)是过度时期,会运用一对一对岁)是过度时期,会运用一对一对应关系建构同等数,但对于一对一关系不是充分理应关系建构同等数,但对于一对一关系不是充分理解解第三阶段(第三阶段(6岁半以后)是对数概念能真正理解的岁半以后)是对数概念能真正理解的阶段,儿童已能用各种方法建构同等性,例如用数阶段,儿童已能用各种方法建构同等性,例如用数的,或用一一对应的方式,并且也能理解守恒概念。的,或用一一对应的方式,并且也能理解守恒概念。不管外观安排如何变化,都不会影响其对同等性的不管外观安排如何变化,都不会影响其对同等性的判断判断盖尔曼和盖尔里斯特的计数原则(1)一对一原则:计
11、数时要遵循)一对一原则:计数时要遵循“区分区分”和和“标记标记”这两个过这两个过程。也就是集合中的每一个项目只能有一个数字标记,且标记程。也就是集合中的每一个项目只能有一个数字标记,且标记不能重复。不能重复。(2)规定顺序原则:在每一次在计数时,计数的)规定顺序原则:在每一次在计数时,计数的“标记标记”必须必须是遵循同样顺序,也就是在序列中出现的次序是固定的是遵循同样顺序,也就是在序列中出现的次序是固定的(3)基数原则:计数集合中最后一个项目的标记,即代表此事)基数原则:计数集合中最后一个项目的标记,即代表此事物的项目总数物的项目总数(4)抽象原则:指以上三原则均可适用于任何可数的事物,即)抽
12、象原则:指以上三原则均可适用于任何可数的事物,即任何东西皆可拿来数,具体的椅子或抽象的心灵都可数任何东西皆可拿来数,具体的椅子或抽象的心灵都可数(5)次序无关原则:只要遵守其他计数原则,集合中的项目无)次序无关原则:只要遵守其他计数原则,集合中的项目无论从哪一个开始数起,并不影响其结果论从哪一个开始数起,并不影响其结果 上述五项原则,强调计数现象,但这并不意味着儿童能上述五项原则,强调计数现象,但这并不意味着儿童能“明明确且系统确且系统”的完成不同种的作业,这些能力的实际表现会逐渐的完成不同种的作业,这些能力的实际表现会逐渐统和而稳定。统和而稳定。斯蒂夫等人对儿童数数的发展六个阶段(1)数序。
13、儿童将个数由1开始依序念出,但是不知其意义。这是一种机械记忆(2)以知觉单位为计数对象。儿童开始会数东西时只能数知觉单位(3)以心像单位为计数对象。以心中想象的东西作为数数的对象,称为心像单位。(4)以动作单位为计数对象。不数想象中的东西,而是数自己的动作(5)以语言单位为计数对象。本阶段的数数行为必须有意识地控制念数字之间开始与结束的时机(6)以抽象单位为计数对象。知道一个数字代表一个集合的数位值从从20世纪世纪70年代位值概念就一直是数学教育心理学年代位值概念就一直是数学教育心理学的一个研究热点,其中的一些重要成果:的一个研究热点,其中的一些重要成果:l贝德纳兹、詹妮弗的研究发现(贝德纳兹
14、、詹妮弗的研究发现(1)学生把)学生把“个、个、十、百十、百”的位值含义更多的根据位值顺序来理解的位值含义更多的根据位值顺序来理解(2)学生把借位的含义解释为)学生把借位的含义解释为“删去一个数位删去一个数位u,拿走一个,在下一个数位上加一拿走一个,在下一个数位上加一”l整数和小数之间的位值联系对学习是有利的,但是整数和小数之间的位值联系对学习是有利的,但是儿童通常只注意整数方面而未能适应小数方面儿童通常只注意整数方面而未能适应小数方面l对位值缺乏理解的学生在理解小数时有一段困难时对位值缺乏理解的学生在理解小数时有一段困难时期期l有色的筹码是金钱经常被用来作为表示位值概念和有色的筹码是金钱经常
15、被用来作为表示位值概念和运算的操作工具,但是他们却增加了已知的复杂性运算的操作工具,但是他们却增加了已知的复杂性l学生学习位值概念时产生错误的主要原因是英语中学生学习位值概念时产生错误的主要原因是英语中位值系统的语言复杂性位值系统的语言复杂性为了减少位值概念的教学困难,一些教学辅为了减少位值概念的教学困难,一些教学辅助工具便应运而生,最为著名的是狄恩斯助工具便应运而生,最为著名的是狄恩斯的的“狄氏多层算术积木狄氏多层算术积木”,他提出了下列,他提出了下列四项原则:四项原则:活动原则:教儿童玩积木时,首先就该任活动原则:教儿童玩积木时,首先就该任其自由的玩耍积木,让他们了解积木的意其自由的玩耍积
16、木,让他们了解积木的意义义活动原则:活动原则:数学变化原则。数学变量的变换情况并不数学变化原则。数学变量的变换情况并不影响变量之间的一些恒定影响变量之间的一些恒定直觉变异原则:数学概念结构不会因为知直觉变异原则:数学概念结构不会因为知觉受体的改变而改变觉受体的改变而改变9.1.2.3分数图形中整体的一部分图形中整体的一部分子集子集集合关系集合关系除法中等分除的商除法中等分除的商小数小数数轴上的一点数轴上的一点比比 作为数学概念的分数,由于表征形式的不同,作为数学概念的分数,由于表征形式的不同,而产生了多种意义,包括:而产生了多种意义,包括: 莱什等人进一步从有理数的子结构的角度深入讨莱什等人进
17、一步从有理数的子结构的角度深入讨论了分数的意义,除了上述六种意义外,他们还讨论了分数的意义,除了上述六种意义外,他们还讨论了分数作为论了分数作为“算子算子”的意义,把分数看做是一个的意义,把分数看做是一个变换,给出了各种意义之间的关系(下页)变换,给出了各种意义之间的关系(下页)由图可见:由图可见:1.拆分和部分整体的子结构是其他子结构的基础拆分和部分整体的子结构是其他子结构的基础2.子结构中的比是促成掌握等价概念的中介子结构中的比是促成掌握等价概念的中介3.算子和度量子结构在加法和乘法理解中具有重要算子和度量子结构在加法和乘法理解中具有重要的意义的意义由于分数具有多重的意义,而且这些意义之间
18、具有由于分数具有多重的意义,而且这些意义之间具有一定的层次性,因此,儿童分数的形成不是一个简一定的层次性,因此,儿童分数的形成不是一个简单的过程单的过程拆分和部分整数拆分和部分整数比比算子算子商商度量度量等价等价乘法乘法解决问题解决问题加法加法分数意义关系网分数意义关系网皮亚杰对皮亚杰对3-8岁儿童的分数概念发展过程:岁儿童的分数概念发展过程:1. 4岁岁4岁半儿童对于将一个物品分为两半非常岁半儿童对于将一个物品分为两半非常困难,在分割之前没有预想的计划或图示困难,在分割之前没有预想的计划或图示2.4岁岁6岁儿童对于规则的、小范围的东西有分岁儿童对于规则的、小范围的东西有分为两半的能力,如果整
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