高中数学不同版本新教材跨学科内容研究——以人教A版、苏教版和北师大版“函数”主题为例.pdf
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1、数学之友2023年第11期教材研究高中数学不同版本新教材跨学科内容研究以人教A版、苏教版和北师大版“函数”主题为例薛亦晖(南京师范大学教师教育学院,江苏南京,2 10 0 9 7)摘要:笔者从学科来源、呈现位置、使用目的和跨学科层次四个维度对人教A版、苏教版和北师大版高中数学教材中跨学科内容进行分析与比较.研究发现,三版教材的跨学科内容大多为经典的自然科学知识,且集中呈现在习题和例题上,缺少让学生综合应用多学科知识技能或思想方法的跨学科情境.对此,提出了加强教材旁注、增加专栏内容设置、关注现实问题产生的数学应用、聚焦跨学科知识的深层次整合与运用等建议,以期教材编写者能够更好地跨越学科界限,以及
2、教师在教学中能够创造更多有实际意义和应用价值的数学跨学科内容.关键词:高中数学;跨学科内容;教材比较1问题提出跨学科能够将不同学科领域的知识和技能整合,帮助人们更全面、更深人地理解各种现象和问题.跨学科学习能够帮助学生打破原有学科界限,拓展知识领域,同时还能培养复杂问题的解决能力和跨学科团队合作能力,即2 1世纪人才培养中需要重点发展的能力.数学的学习也不能孤立于其他学科,跨学科学习能够提高学生数学学习的效果.再者,在社会的发展中,数学对各学科的渗透和应用是全方位的,能够帮助人们更好地理解世界的本质和运作方式.普通高中数学课程标准(2 0 17年版2 0 2 0 年修订)(以下简称标准(2 0
3、 2 0)在“课程理念”中指出要“强调数学与生活以及其他学科的联系,提升学生应用数学解决实际问题的能力”1.我国目前中小学仍采取分科教学的模式,在可预见的未来,仍然会以大班授课为主,而跨学科是未来社会发展的趋势.教材作为课堂教学的依据,应当在教师充分发挥主观能动性的同时起到示范作用,因此教材中的跨学科内容对于跨学科的教学至关重要.高中教材在2 1世纪以来逐步增加了涉及跨学科内容的篇幅 2 ,但是对于跨学科内容设置的质量还需要从多维度进行考量,对不同版本的教材特点进行分析与比较,以期从跨学科视角为教材编写与教学实践角度提供建议.2研究设计2.1研究对象笔者选取人民教育出版社出版的2 0 19 年
4、A版普通高中数学教科书(以下简称“人教A版”)、北京师范大学出版社的2 0 19 年普通高中数学教科书(以下简称“北师大版”)和江苏凤凰教育出版社的2019年普通高中数学教科书(以下简称“苏教版”),从跨学科视角对教材内容进行分析.函数作为高中数学课程中的主线,其作用不言而喻.同时函数作为描述事物变化规律的工具,是沟通数学与其他学科的桥梁,应当在教材中渗透函数跨学科的情境,体会数学的现实应用.结合教材的设置特点,本研究选取三版教材必修部分“函数”主题的内容作为研究对象.2.2研究工具已有研究的分析框架 3 中的维度大多集中于学科来源、呈现方式、呈现位置、设置目的、知识广度与深度.学科来源根据中
5、华人民共和国学科分类与代码国家标准(2 0 0 9 年版).教材中某一内容若涉及多个学科,则分别计入.教材由章前页、引言、引入、例题、练习、复习题等多个环节构成,研究需要分析跨学科元素在教材中各环节的分布,项目学习作为开展跨学科学习的教学创新模式,可以提高学习者处理实际复杂问题的能力,从而推动学习者高阶思维的发展 4 ,因此笔者将现有研究中设置基金项目:2 0 2 3 年江苏省研究生科研与实践创新计划项目“STEAM理念下数学跨学科项目式学习的路径探索”(项目编号:181200003023194).2_数学之友数学之友目的中的“实验探究”改为项目学习,旨在发现教材中适合依托学科课堂与课后进行项
6、目学习的内容,属于此类设置目的的内容需要满足数学项目学习的设计要求 5 ,而此维度中的“应用巩固”的目标仅是熟练运用数学知识解决实际问题,并不关注创造力与创新、交流与合作等技能.结合教材中跨学科元素的特点,展示跨学科内容的真实作用与学科整合的程度,笔者增加跨学科层次维度的分析,从第一层次到第三层次是由浅人深地使用跨学科知识.第一层次是直接给出其他学科的知识或者事件,并未在解决问题的过程中用到;第二层次是以掌握数学知识为目标,将其他学科的内容作为问题情境,需要从中抽象出数学模型,利用纯数学的知识技能解决问题;第三层次是以培养学生的跨学科素养为目标,学生能够结合具体情境中所涉及的其他学科知识或模型
7、,综合运用所学数学知识解决跨学科问题.因此本文的研究框架如表1所示.表1数学教材跨学科内容分析框架自然科学类正文人文与社会科学类例题学科来源医药科学类工程与技术科学类农业科学类知识引入应用巩固使用目的项目学习补充说明2.3研究方法根据内容分析框架中的维度以及指标的定义,对所选取教材中的跨学科内容进行筛选与编码,每个片段在呈现位置、使用目的和跨学科水平维度上仅有一个代码,若片段涉及多个学科,则在学科来源维度上对应的学科类别各计数1次,最后对各类代码的出现次数进行累加,对各指标的加总与占比进行分析与比较.在对跨学科层次维度上各指标计数后,进行加权求均值,直接描述为1,情景设定为2,综合应用为3,将
8、均值进行比较.利用EXCEL绘制柱形统计图表,再利用SPSS进行对应分析.3研究结果3.1学科来源从数量上看,各版本的跨学科内容均涉及自然2023年第11期科学最多,其次是人文与社会科学和工程技术,农业科学与医药科学很少涉及(见图1).函数中提到农业科学工程与技术科学医药科学人文与社会科学自然科学0苏教版北师大版人教A版图1三版教材中跨学科内容的学科来源类别与数量了较多的经济学、人口统计学等模型.对数函数与指数函数涉及化学、生物学知识,三角函数涉及物理学的模型,这些领域中存在着精确的客观知识.而这个客观规律无法通过自然观察得出准确结果,不过可以通过简单的数学计算得出 6 .但是涉及这些学科的知
9、识仅仅是一些多年来教材一直沿用的经典知识,如化学的元素衰变、生物学的细胞分裂、物理学的速度、简谐运动、电流等,与未来发展相适应的新兴学科或交叉学科几乎未涉及.对比三种版本的教材,人教A版的跨学科内容密度最大,而北呈现位置习题专栏其他直接描述跨学科情境设定层次综合应用10师大版的跨学科内容较少.人教A版在人文与社会科学中突出数学与经济学、统计学的联系,利用相关模型与规律解决问题,这是学生在步入社会后的必备知识技能,可以在此类跨学科的内容中适当培养学生的财经素养以及对社会现象的数学眼光.3.2呈现位置首先从呈现位置维度来分析,跨学科的内容主要集中在例题和习题,这与它们在教材内容中的占比情况与丰富程
10、度相符合.先通过例题来进行知识点应用范例的呈现,再通过大量习题进行训练达到巩固应用的目的.其他非正文部分的跨学科内容均分布于章引言、节引言、知识引或旁注中.北师大版在跨学科内容少的情况下,分布较为均匀,原因在于其习题中涉及的跨学科情境远少于人教A版和苏教版,但是例题数量与另外两版教材相当.苏教版专栏中的跨学科内容涉及较多,且多为大段文字,详细介绍了其他学科中数学的应用,如与音乐相关的“钢琴与指数函数”“G大调中的正弦函数”,在一定程度上可以调动未来将会从事艺术领域工作的学生的数学学习兴趣(见图2).2030402023.11_3数学之友100%80%60%40%20%0%人教A版正文例题习题专
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