函数插值理论在数值分析中是非常重要的一个知识点，也是离散函数逼近的重要方法。其原理是利用插值法，可在离散数据的基础上得到一条连续函数通过全部已知数据点，进而可以估算出其他节点处的近似值。插值方法主要有拉格朗日插值、牛顿插值、分段线性插值、样条插值等，其理论烦琐，但是又非常重要，它是数值积分理论的重要理论基础。插值方法很多，如何在理论和实验教学中让学生掌握各个方法的原理，以及每个插值方法使用的注意事项，是摆在教师面前的难题。课堂注重理论，实验注重做法，在实验教学中，笔者认为应该在加强课堂理论学习的基础上，实验要注重如何让学生巩固课堂学习的成果，把插值的原理和特点通过设计的算例让学生自己描绘出来。学生通过实验全面认识各个插值理论的优缺点，为以后数值积分的学习打下基础。为此，在插值实验这一节，我们为学生设计了一个比较实验，通过每一对有特点的算例的比较，让学生在比较中获得各个插值方法的使用注意事项和具体的操作方法，知道什么可以做什么不能做，并且获得对插值的全新认识。实验的首要任务是编程，利用MATLAB数学软件结合课堂学到的理论公式编写拉格朗日插值和牛顿插值的程序。尽管MATLAB有内置的命令实现拉格朗日插值，但是学生无法通过内置命令掌握拉格朗日插值理论公式，并且由于通过MATLAB编程实现拉格朗日插值和牛顿插值比较容易，所以还是要求学生通过理论公式独立编程，以加深对理论公式的记忆和理解。在编程的基础上，要求学生利用编写的程序完成以下对比实验。
1.从函数y=sin（x），x∈（-2π，2π）中等距离取5个点，要求学生分别利用拉格朗日插值和牛顿插值进行求插值函数的操作
观察利用两个插值原理求出来的插值函数有何异同。2.从多项式y=x4+x3+x2+x+1中等距离取5个点，要求学生利用拉格朗日插值方法进行插值操作，观察获得的插值函数和原函数有何异同。3.提示学生对函数y=sin（x），x∈（-2π，2π）的5点拉格朗日插值效果不好，若要提高插值效果，将节点个数增加到11个，将插值效果进行比较。4.在上例的基础上，让学生通过画图比较函数f（x）=11+25x2，x∈（-1，1）的5点拉格朗日插值和11点拉格朗日插值效果。提示学生可以进一步增加节点个数，观察得出的图形。5.利用分段插值的方法，对函数（fx）=11+25x2，x∈（-1，1）进行11点插值，与11点拉格朗日插值的插值效果比较。6.保留拉格朗日插值方法，取消等距节点，提示学生利用[-1，1]上的切比雪夫多项式的零点（切比雪夫点）xk=cos（2k-1）π2（n+1）--，k=1，2，…，n+1对以上两个函数进行拉格朗日插值，与等距节点的插值效果进行比较。我们希望学生做完以上案例后不但能顺利完成结果的获得，而且还能利用课堂学到的理论知识分析得到的结果，这些结果都是课堂上讲解的理论知识的数值例子，能做出来，会分析，这是对学生的锻炼，也能提高学生的动手能力和学习积极性。以下我们对以上案例进行分析。1.通过案例1，学生得到结果后能了解到，在相同的节点条件下，利用拉格朗日插值和牛顿插值得到的插值多项式是一样的，这与课堂的理论分析完全一致。这个结果是学生自己完成实验后得到的，与课堂理论分析结合，学生更能理解两种插值的相同之处。而通过编写两个插值方法的MATLAB程序，学生既可以学习编程，还可以掌握两者达到同一目的的不同之处。
2.通过上例可得出拉格朗日插值和牛顿插值结果
一样的结论，所以对四次多项式y=x4+x3+x2+x+1进行5点插值只需利用拉格朗日插值即可。学生可通过得到的结果和图形知道，其实得到的插值多项式就是原来的四次多项式本身，原函数和插值多项式两者的误差为零。这个结论可以提示学生通过拉格朗日插值理论的误差公式解释和分析，从而复习和掌握拉格朗日插值误差公式。
3.通过案例1得到的插值多项式的图形对比原函数图形
一般来说函数的5点插值的逼近效果还是不理想的，误差比较大。若要提高逼近效果，首先让学生通过实验观察提高节点个数对插值的逼近效果的影响。所以设计了一个对比实验让学生对两个函数进行高次插值。通过实验结果的观察可知，对于函数y=sin（x），x∈（-2π，2π），11点的插值逼近效果在整个区间上都比5点插值效果好，几乎和原函数重合了提高插值次数达到了良好的效果。而对于龙格函数f（x）=11+25x2，x∈（-1，1），高次插值出现了龙格现象，即区间中间部分逼近效果非常好，而区间两边出现非常大的震荡。通过这两个案例的比较分析，让学生自己总结出光靠增加节点个数提高插值的逼近效果不可行，需要另找办法。龙格现象是插值理论的重要知识点，在课堂教学中学生对该现象只停留在理论上，通过该实验案例的分析，学生在自己做出龙格现象图形的时候，能加深对龙格现象和拉格朗日插值的缺点的理解。而对于学生普遍会存在疑问，龙格现象只是龙格函数的特有现象吗？y=sin（x），x∈（-2π，2π）不会出现龙格现象吗？可提示学生继续对没有出现龙格现象的函数增加插值节点，观察龙格现象是否是所有函数的共有特点，并且这可以留作实验作业让学生课后自己完成。
4.此案例提供一个提高逼近效果的方法，就是分段插值
利用分段插值，可以在增加节点个数的情况下，保持插值次数不增加，从而保证的插值效果。学生通过此案例可以理解为什么介绍完整体插值后还需要讲解分段插值，老师在以后介绍数值积分中的复化积分公式的时候，进行比较讲解。5.通过切比雪夫点的插值案例，提示学生分段插值不是提高逼近效果的唯一方法，通过改变节点的选取，把原来的等距节点变为区间上正交多项式的零点，可以在增加节点个数，让拉格朗日插值的逼近效果也相应提高而不会出现龙格现象。这个案例可以和以后数值积分中的高斯求积公式配合，让学生了解正交多项式的零点在函数逼近方面的重要应用。并且在介绍完[-1，1]上的切比雪夫点插值后，可以预留作业，让学生在其他区间上寻找正交多项式零点进行拉格朗日插值，让学生对正交多项式理论加深印象，为以后数值积分的高斯求积公式的介绍铺垫。
二、结束语
1．信息堆积的不良影响
教学信息堆积即为无结构式课堂教学，初中数学教学设计环节中，教师面对课堂教学内容和教学信息处理通常会历经两个主要教学阶段，第一个教学阶段就是对相关信息进行具体整合与确认，而后才是深度知识处理与知识优化．第二个主要课堂教学阶段则为课堂教学设计核心和课堂教学设计重点，在此阶段，无序化教学状况和无结构教学状况时有发生．信息堆积手段较为常用，但却毫无实际利用价值可言．
2．实现有效且正规的文本理解
较为正确的做法是，教师在进行具体课堂设计之前要读懂教材，明确教材中所承载的教学思想和教学意图，在此基础上再对教学文本进行理解．数学课堂教学设计更应注重学生主体性回归．教师首先要带领学生一起分析教材表层概念和表层信息，以真实问题为课堂教学设计背景，提高学生的动手实践能力和直观感受能力，以此为前提进行深度转化思想教学，逐步推出后续公式，最后再逐一讲解转化思想的多方用法．综上所述，此种初中数学课堂教学设计流程可以归纳为:直观感受理性探究归纳概括发散思考．
二、有效摒弃静态数学知识梳理，使得数学动态思维模式贯穿整个课堂设计过程
1．静态知识梳理的不足及缺点
教材知识为静态，部分数学教师以此为教学基础，在进行基础数学课堂教学设计时只是简单进行知识梳理，自认为捋清知识主线就算完成了课堂教学任务．显然这种观点是错误的，因为数学教学思维的养成至关重要，如若以此来进行课堂教学设计，学生智力和学生思维均不会得到全面提高，不利于学生综合素质培养．例如，在“有理数的加法”的教学过程中，有些教师直接给出法则，用较多的时间(30分钟以上)组织学生练习，以求熟练地掌握法则．这种教学的重点偏重于让学生通过练习，熟悉法则的应用，此种教法近期效果较好．但是削弱了得出结论的“过程”，失去了培养学生观察、比较、归纳能力的一次机会．因此，教师在进行初中数学课堂教学设计过程中不应单纯注重静态数学知识梳理，还要密切关注学生学习思维发展．
2．使得数学动态思维模式贯穿整个课堂设计过程
教师在进行数学课堂教学设计时，应针对某一课时进行数学问题情境具体设置，逐步引导学生．要想使学生获得良好课堂收益，学习思维发展和学习思维养成尤为重要，学生思维发展会被分隔成几个阶段，但若不经过辅助学习思维引导和培训，其并不会得到顺利发展，所以教师在进行课堂教学设计时要注重学生自身思维习惯培养和学生自身能力培养等，时刻关注动态活动发展状况和历程，使学生在学习过程中及时发现问题且能及时和教师、学生沟通，并予以解决．
三、视学生学习能力培养，视学生为教学主体
1．将学生作为教学工具的主要缺点
教学中学生被工具化现象较为严重．在教师眼里，学生只是他们课堂教学活动中的工具．部分教师自认为，课堂教学只要讲解的通顺、具有逻辑性即可，学生和教材都在可控范围内．上述教学设计观点有悖常理，视学生为教学工具学生主体性位置被忽略，更不会达到预期教学效果．
2．恢复学生课堂学习主体地位，使学生成为课堂主人
当前新型初中数学课堂教学设计更应注重学生课堂的主体性，要让学生在课堂上表现出其自主性、能动性和创造性等，换个角度而言，学生的自主性和能动性以及创造性等均应在课堂上表现出来以至完成预期课堂学习的学生主体体验性．这种体验既是一种活动，也是一个过程，体验的原有本质要求要留给学生充足空间和时间，体验的亲历性要求所设计的活动能充分调动学生学习的能动性，体验的验证性要求所设计的问题能够激发认知冲突，引发思维共鸣，只有如此才能激发学生的自主性、能动性和创造性，才能在课堂中真正实现学生的主体性回归．
一、做好教学设计的前提是认识、分析所教学生的特点
中等职业学校的学生，一般来说文化基础较差，缺乏学习的自觉性和积极性。这些特点在数学、语文、英语等文化基础课上表现更为明显。但与此同时，这些学生具有思维活跃、精力旺盛、表现欲望强等优点。学生的一般性特点好总结，但每一届学生、同届的不同班级的学生都会有所差别，这就需要教师多观察、与学生多交流、多总结，尽快了解所教班级学生的特点，并进行必要的分析，在教学设计中进行有针对性的设计。例如有的学生接受能力很强，但是心思不在学习上，对于这类学生，进行教学设计时需要重点考虑如何激发学生学习兴趣，把他们的注意力吸引过来；有的学生接受能力不差，也能坚持学习，就是基础太差，对于这类学生，进行教学设计时需要认真分析教学内容，把与本节内容相关的基础知识点总结出来，进行前置复习或穿插性复习，降低学生接受新知识的难度；有的学生学习很努力，但接受能力较差，对于这类学生，进行教学设计时需要重点考虑如何以学生更容易接受和理解的方式来讲解，并在课堂教学中及时关注学生的接受程度，根据学生的反馈信息及时进行调整。总体来说，了解学生的特点，是做好课堂设计的前提和基础。
二、根据学生的特点，合理设计教学目标
中职学生学习数学的主要目的是为生产生活服务，因而更注重于数学知识的应用方法。正是由于这一点，中职学校的教学目标更有利于实施素质教育。根据中职学校的教学特点，教学目标的设计要落实在学生素质的提高上。知识将成为实现素质目标的使用材料。以前在教学设计时，总是侧重于知识的传授，侧重于如何将知识传授给学生，而忽视了知识的实际应用。这是一个误区。职业学校的学生是按专业划分的。不同专业学生所学习的数学知识的应用也是不同的，在进行教学设计时，需要立足于本节知识在专业上的应用，要结合学生的专业特点组织教学，突出数学教学的专业特色，在例题设计等方面尽可能与专业应用联系起来。
三、教学内容的设计
在教学内容设计时，需要根据学生的接受能力对教材内容进行合理的改变。如在讲直线的倾斜角与斜率一节时，教材是通过取直线上两点P1(x1，y1)、P2(x2，y2)推导出斜率公式的。但在实际教学中发现，很大一部分学生没有养成代数思维的习惯，直接用一般点代替具体点的方法学生不容易接受和理解，而在先用两个确定点如P1(2，1)、P2(3，5)计算出斜率，再用一般点P1(x1，y1)、P2(x2，y2)替换具体点的坐标的方法讲解，更容易使学生理解。
四、教学方法的设计
需要根据不同的教学内容以及学生的具体情况采用不同的教学方法。如在讲授函数的定义一节时，可采用分解讲授的方法，把函数定义这个知识点分解为定义域、对应法则、值域、表示方法四个知识点进行讲解；而在学习指数函数与对数函数一节时，先给学生提出学习要求：概念—记忆、图像—会画、定义域值域—能分析、函数的性质—理解与总结，再采用分组学习法，效果要比集中讲解的方法要好。笔者认为，教学方法要根据课程内容及学生实际情况进行设计，不存在一种万能的教学方法适用于所有的课程及内容。有些内容适合集中讲授，有些内容适合分组学习，有些内容更适合多媒体教学，有些内容与实践结合效果更好，要具体情况具体分析。
五、教学设计应预留调整的余地
独立学院学生的知识水平和学习能力参差不齐，尤其数学基础相对比较薄弱，对数学的学习积极性不高。学习习惯还停留在高中时期，习惯于教师的“满堂灌”，被动听课，主观能动性不强。而数学实验课相对于其他微积分等数学课程而言，更注重实践和应用，所以相对来说学生的学习积极性要高些。但是由于数学实验开设时间较短，因此整个教学的运行还在探究摸索阶段。同时，虽然开设了数学实验，但是跟一般的计算机上机课没太大区别，没有达到预期的效果。这三种模式哪种更适合独立学院的学生，我们不能盲目地生搬硬套，要做到“因材施教”、“因需施教”。所以下面就独立学院数学实验教学设计方面展开改革。
二、基于CDIO的数学实验课的教学设计
数学实验课是一门实践性很强的课程，它改变了传统大学数学的重理论、轻实践，重知识、轻思维，重结果、轻过程等教学模式，更加注重理论和实践相结合、动脑和动手相结合、内容和方法相结合、教师讲授和学生讨论相结合。所以我们从数学实验的教学角度出发，按思维的层次和实验的难易程度为划分标准，将实验分为基础验证实验、探索应用实验、综合设计实验和项目创新实验。
（一）独立学院数学实验内容的改革
1.基础验证实验。
软件操作实验主要要求学生掌握Matlab数学软件，包括该软件的基本知识、基本操作、程序设计及简单编程等。基础验证实验比较简单，要求每个学生上课的时候独立完成。一方面让学生学会利用计算机计算验证数学知识，加强对所学知识的理解和掌握。另一方面可以培养学生的工程基础知识。例如我们在讲解极限的时候，先通过Matlab画出曲线的图像，然后再用limit函数求出极限，这样不仅在图形上可以直观的看出曲线的变化趋势，而且计算机也可以很快的计算出结果，学生更容易理解和掌握。
2.项目创新实验。
为了提高学生综合运用所学专业知识、分析解决实际问题的能力，借助CDIO教育理念，教学过程中采用项目驱动的方法，让学生在“做中学”。根据不同系别、不同专业的学生，分别设置相关专业或实际问题的项目，要求学生以5~8人为团队在课程结束之前完成一个项目。学生可以自由组队，根据项目进行集体讨论，制订计划，设计方案，制定进度表，分工合作，付诸实施；最后，结课之前提交报告或小论文。例如我们会让学生做调查问卷，调查学院学生网上购物的情况：看一下男生和女生的每月购物金额大概是多少？购物的类型分别是什么？不同系别购物有没有区别？经常购物的网站是什么？谈恋爱的和没谈恋爱的购物是否有区别？宅的和不宅的又有什么区别？等等。那么，如何做调查问卷？如何根据数据建立模型、分析模型、求解模型？通过模型得出什么结论？为什么有这些结论或情况出现？根据结果可提出什么好的意见或建议？等等问题是我们值得研究的。
（二）独立学院数学实验方法的改革
除了上述内容的改革外，教学方法也有必要进行改革。首先采用案例教学法来激发学生的学习热情，在筛选案例或实验的过程中依照以下原则：（1）跟踪国际科技前沿，结合教学内容适当补充与之相联系的科技前沿内容，如探月卫星的速度计算实验和飞机飞行航程实验；（2）将常规数学方法与现实社会中的实际问题紧密结合，如死亡时间推测模型；（3）跟踪应用领域的新发展，及时介绍数学及相关知识在现实生活中的最新应用，如还房贷模型；（4）分层次、分专业选取案例，例如针对图形艺术系我们会介绍分形图，针对电工系我们会模拟仿真实验和电路分析中的微分方程求解实验等。其次，在讲授的过程中，始终以学生为主体，教师起辅助和指导作用，运用启发式教学方法和情景式教学方法引导学生调动主观能动性和积极性，自己思考、自己分析、自己完成实验并展示成果。
三、结语
好的教案设计，是对一节课的重要规划，既要确定教学目标，也要明确教材的重难点，同时还要设计一堂课的教学方法、每一个教学环节等。教师在进行教案设计时，要经过一番深思熟虑，要立足于构建高效课堂，对于一堂课要进行精心编排。其实教师在进行教案设计的过程就是课堂构思的过程，好的教案，要预设教学环节，同时也要把教师应说的话进行提前设计。教师如果不精心准备教案，就可能在教学过程中出现纰漏，导致课程安排不够紧凑。因此，教师在进行教案设计时，要把教学过程摸清，还要根据实际情况进行调整，毕竟教案需要不断完善。教师要保存好自己的教案文本，要在教学过程中不断完善和丰富，逐渐让自己的教案趋向完美和高效。
二、确定清晰可行的教学目标
教学目标是教学的指导思想。教师在进行教学设计的过程中，必须明确一节课的教学目标，这是一堂课能否上好的关键所在。明确教学目标，是进行教学设计的前提。教师在进行教学设计时，要依据教学目标，把握教材内容。众所周知，随着课程改革的推进，教材文本在进行编排时，就已经明确反映了教材的编排意图、知识点的分布等。教师在进行备课的过程中，只有明确教学目标，才能有效地对教材进行处理。具体而言，教师在进行教学设计时，要立足教学目标，从数学的基础知识、基本能力、过程与方法、情感态度与价值观等方面进行分析。在进行教学设计时，要充分体现三维目标的有效落实。针对小学数学的具体特点，教师应该把课堂教学的目标之一放在对学生数学兴趣的培养上。小学生的好奇心和求知欲都比较强，教师在课堂教学中，要把兴趣培养放在一个显著的位置，同时还要兼顾对学生学习习惯、学习方法、学习能力的培养。教学实践证明，教师在落实教学目标的过程中，要通过检测来检验教学目标的落实情况，这样既符合教育精神，也符合课程改革的理念。教学目标要具有指向性和针对性，要能在课堂教学中切实有效地予以贯彻。
三、有效把握教学的重难点
教师进行教学设计的另外一个重要问题，就是有效把握一节课的重难点。教师在授课过程中，如果对教材的重难点把握不到位，首先是不利于教学目标的有效落实，其次会导致课堂教学过于分散，使学生听课后无法把握教材知识，不能做到学有所获。教学重点是一堂课中教师依据课程目标确定的，一般而言，一节课的教学重点只集中在一两个知识点上，教师要通过钻研课程标准和教材进行有效把握，并在课堂上充分落实。教学难点一般而言是学生难以理解的知识，需要教师运用教学艺术和教学技巧，深入浅出地给学生讲解明白，让学生真正理解。例如在给学生讲解“找规律”这一内容时，依据教材给出的场景，给学生规律性地摆放了三种物体：盆花的颜色依次是蓝、红、蓝、红……彩灯的颜色依次是红、紫、绿、红、紫、绿……彩旗的颜色依次是红、红、黄、黄、红、红、黄、黄……然后向学生提出问题：“大家能观察到盆花、彩灯、彩旗这几种物体的摆放规律吗？按照这种规律，右起第12个是一盆什么颜色的花？”在进行教学设计时，有些教师认为让学生通过计算的方法找出简单的周期规律是重点。但笔者认为，这节课的重点在于让学生通过多样的方法找出规律，运算只是其中的方法之一，重点是让学生理解计算的具体方法，这样才抓住了问题的本质。
四、课堂教学设计与教学生成
教学设计是理想化的课堂，教学设计中最重要的其实是教学生成的具体效果。教学设计最终要落实到课堂教学中，通过教学实践去检验其设计得科学与否。因此，教师要把教学设计落实到课堂中，并不断完善教学设计。例如一些教师在进行教学设计时，会设计一些师生间的互动或者同学之间的合作交流。在设计之前一般只是设想，但在实际操作中可能会遇到一些状况，比如由于学生知识的不足，导致教学环节不能充分有效地开展；或者由于预留时间不足，导致在活动后，教师不能在规定时间内完成教学等。这些问题都需要教师根据实际情况去发现和改进。有的时候，课堂教学的生成效果和不同班次间学生的差异性也具有密切联系的，因此，这就要求教师在进行课堂教学时，针对不同班次学生的具体情况要进行适当地调整，这样才能收到预想的效果。教学设计是理论，课堂教学是实践，教师必须要处理好两者之间的关系，这样才能进一步完善课堂教学设计。
五、结语
一门课程的学习伊始，教师应该清晰谨慎地提出本课程可以给予学生的承诺与机会。例如，该课程将帮助学生回答什么样的问题?这些问题将有助于他们发展何种类型的智力、体力、感情或社交能力?学习该门课程对于他们后续课程学习有什么帮助?对于他们日后工作有什么样的帮助．所以，第一堂课，最重要的不是快速进入教学内容的讲授环节，而在于帮助学生明确该门课程的学习意义。一个直接明了的问题有助于引起学生的深入思考，所以教师首先可以向学生提出问题:为什么学习《初等数论》(或课程)?要回答该问题，不仅需要教师对于该门课程的课程教学目标有清晰的理解，而且要能通过简洁、非专业的语言向未学习该门课程的同学解释清楚答案．对该问题的回答既有学科知识上的考虑，如对于后续课程的学习、对学生能力的培养等方面的影响，但更要从学生实际出发，采用实用主义的观点，告诉学生该课程对于其自身日后的成长发展尤其是毕业求职以及离开学校后的发展可能会起的作用。作为对问题的回答，第一个原因，基于营造良好课堂教学气氛的考虑，教师给出答案:为了拿到学分，为了毕业，不得不学．而且结合课程性质，因为它是一门专业限选课，该门课程的成绩影响学分绩点，所以，要求同学不仅要考试通过，而且应该争取取得尽可能高的成绩．以此对学生的学习提出比较高的要求．接着，教师向全体同学展示新的高中数学教材选修2———《数论初步》，让学生明确，数论不仅是数学的一个重要分支，而且是新的高中数学课程标准要求的教学内容．如果要想成为一名符合新课程要求的合格的高中数学教师，同学应该要学习掌握数论的有关知识．然后，教师讲述自己亲身经历过的一件事情:“曾经有一个同事问我，2．5除以0．8余数是几．因为他孩子做作业时遇到这样一个问题．结果孩子答案是1，老师说答案是0．1．请问余数到底是几?”．学生对于这个问题也陷入了思考，有的认为是0．1，因为余数要小于除数，有的认为答案是1，因为小学生做除法时应该要先移动小数点然后再计算．此时教师可以告诉学生，余数是数论中的一个概念，而数论研究对象是整数，所以，教师所提的问题本身就是错的，以此帮助学生明确该课程学习的第三重理由:作为数学教师，数学专业水平不高，不懂得一些数论的知识，教学工作就可能会犯错．接下来教师再提问第四个问题，什么样的整数能够被3整除?几乎所有的学生立刻能够说出答案:只要看这个整数各个数位上的数字的和是不是3的倍数．教师接着问为什么有此结论?则所有的同学都安静下来．这时教师点明学习初等数论的第四个理由:帮助同学明白一些数学结论成立的道理．可能有的同学认为“这些结论我知道、好用、会用”就可以了，何必要弄明白它为什么成立呢?教师回答:知道这些结论成立的道理一方面可以帮助我们确信这些结论成立的正确性，另一方面可以以此帮助我们去探寻更多好用的结论，如“什么样的数能被9、11、13、17…整除?”而且有些结论如果不知道它成立的原因容易忘记或者用错，但是明确了知识的来龙去脉，就变成了理解性记忆，不仅记忆能更加深刻持久，而且不会觉得记忆相关结论是一个负担．最后教师结合上一学期《竞赛数学》课的学习点明第五个学习初等数论的原因:中小学数学教师进行数学竞赛辅导活动需要学习数论知识．虽然数学竞赛活动饱受批评，但那多是由于人们将竞赛活动过度功利化及竞赛开展的低龄化、竞赛培训范围的扩大化和培训形式的单一化所造成的，数学竞赛活动本身有其积极的教育价值．而数论问题题意简单、解答需要深入思考的特点决定了它用于培养和发现数学人才具有先天的优势．诚如大卫•希尔伯特所讲;“用以发现数学天才，在初等数学中再也没有比数论更好的课程了……”．第六个学习初等数论的理由是:通过人们对初等数论应用价值的研究，帮助大家加深对数学的认识．20世纪50年代以前，人们认为数论没有多少应用价值，数学家研究它是因为数论问题有趣，是进行“思维体操”的材料，但是随着计算机和信息技术的发展，数论中的许多理论找到了用武之地:比如在计算方法、代数编码、组合论等方面都广泛使用了初等数论范围内的许多研究成果;有文献报道，现在有些国家应用“孙子定理”来进行测距，用原根和指数来计算离散傅立叶变换等．此外，数论的许多比较深刻的研究成果也在近似分析、差集合、快速变换等方面得到了应用．特别是现在由于计算机的发展，用离散量的计算去逼近连续量而达到所要求的精度已成为可能．尤其是基于大数分解的RSA公开密钥体制深刻地改变着人们对数论和数学的认识。以上六条理由在轻松的气氛下既帮助学生明确了《初等数论》课程的学习意义，又告诉学生“学科知识对于课堂教学及数学教育至关重要，大学数学课程对于未来从教发挥重要作用”，同时介绍了数论现展的一些特点。
二、介绍学科的发展简史
“如果我们想要预测数学的未来，那么适当的途径是研究这门学科的历史和现状”(亨利•庞加莱)．近年来，在我国的数学教育改革中，人们越来越重视数学史知识在数学教育中的价值和应用．介绍该门学科的历史从浅的层次上看可以通过讲故事的形式吸引学生的学习兴趣，从深的层次上看可以帮助学生理解该门学科的研究问题、学科特点及发展趋势。该节课讨论的第二个问题是数论学科的发展历史及分类，以发展的眼光看初等数论是如何形成、产生和发展的。在此既从古代人们对数论问题的零星、琐碎的研究，明确数论问题的解决和研究促进了数学的发展，又要介绍高斯在数论的学科化、系统化方面所作出的杰出贡献，包括其划时代的著作《算术探讨》在完成之初被法国科学院拒绝出版的轶事也有其积极的教育价值。而正如前面回答“为什么学习初等数论”时给出的第六个答案所讲的，数论学科的现展已经使得该门学科不再仅仅是思维的体操，更慢慢成为一门有着广泛应用的学科。
三、明确学科研究对象及特点
一门学科总有其核心的研究对象或问题。在第一堂课上，即使学生难以一下子完全理解，教师也应该明确指出该门学科研究的核心问题。所以该节课第三个要讲授的内容是数论的研究对象及学科特点。第一，要帮助学生明确该门课程的研究对象是整数，其最核心的概念是整除。初等数论的知识体系其实都是围绕整数和整除展开的。第二，数论是一门蓬勃发展的学科，它内部产生的大量问题促进了数论学科的快速发展。加拿大数论专家RichardK。Guy教授曾编写了一本《数论中未解决的问题》一书，该书在1981年首次出版时大约有150页，而1994年第二次再版时，将第一次出版后已解决了的问题删去，又将随后提出的新数论问题加入，这样一来，第二版书的页码增加到280页。第三点要着重说明的是无论是古代还是现代，中国数学家在数论研究上都取得了杰出的成就。为了帮助学生加深对学科特点的认识，教师可以列举介绍一些简单而典型的学科问题。高斯说，“数学是科学的皇后，数论是皇后戴的皇冠”，而一些精彩有趣的数论问题则被喻为是皇冠上的明珠，熠熠发光。通过简单介绍费马大定理尤其是A•怀尔斯的工作帮助学生了解数学家解答数学问题的艰辛，以及数学家在证明费马大定理上所做的各种尝试和提出的理论，帮助学生了解数学问题的研究对数学发展的极大促进作用。或许某个理论并没有解决它想要解决的问题，但可以在其它方面找到应用，正如费马大定理被喻为“生下金蛋的母鸡”一样;通过介绍哥德巴赫猜想及其证明原理帮助学生了解陈景润证明的“1+2”的含义，消除误解;通过介绍完全数、亲和数问题，帮助学生感受数学问题里蕴含的理与美。以上所有问题可以再次让学生体会数论问题的特点:题目本身简单易懂、富有趣味，许多数论难题甚至连小学生都能明白题意，可是要真正证明它，却可能需要数学家长时间的研究和解决。
四、帮助学生明确不足
一门学科或许是有趣的、有意义的，但是如果能让学生意识到自己现在的不足，则对于后面的主动学习无疑是有利的。该节课介绍的第四个内容是数学竞赛大纲中涉及的数论问题及要求。通过介绍数学竞赛大纲中涉及的数论内容，帮助学生意识到自己知识能力上的不足。尤其是通过请学生尝试思考解决一些中小学的典型数论竞赛题，让学生更进一步地认识到自己在问题思考和解决上能力的不足，给本门课程的学习创造一个愤悱的状态。
五、明确课程的学习要求及学习建议
1分析动机
1.1教学内容分析
学习《数据库技术》课程前学习者已经学习了《计算机技术基础》、《C语言》和《数据结构》等先行课程，“概念结构设计”教学内容安排上是在数据库基本概念、关系数据库、SQL语言和关系数据理论之后，“概念结构设计”部分包括概念结构设计的概念、方法与步骤、数据抽象和视图的集成。本部分内容的重点是概念结构设计的方法。难点是根据具体系统内容的描述设计基本E-R图。
1.2学习者动机分析
“概念结构设计”较抽象，学习者需要从复杂的实际应用中找出数据库设计中的关键因素，学习者尚不知该内容在整个数据库设计中的重要作用，鉴于此内容的难度较大，易使学习者知难而退，对学习者学习的积极性产生负面影响。
2动机策略设计及实施
2.1课程导入
2.1.1教学内容
将49名学习者分为5个小组，利用课前时间每组分别分析淘宝、京东、当当网、1号店、天猫的网上购物流程，并分组进行调查汇报。提出问题：你分析系统中的商品有哪些属性？订单包括哪些内容？订单与客户和商品之间的联系及涉及的实体有哪些？订单有哪些状态？知识回顾：实体、属性和联系的概念，选课E-R模型实例。
2.1.2动机策略应用
注意策略：通过问题引入，让学习者主动思考，引起学习者有意注意。相关策略：通过知识回顾，帮助学习者建立已有的E-R模型与概念结构模型设计之间的联系，建立脚手架从而降低新知识学习难度。自信策略：选取学习者们熟知的购物网站为例，增强学习者信心。
2.2课堂教学
2.2.1教学内容
基础任务：定义购物网站生成订单的事件，通过E-R模型进行概念结构设计。汇总各小组提交的设计结果，总结学习者的概念结构模型设计，如图1所示。来源：黑龙江省哲学社会科学研究规划项目（16EDE07）和哈尔滨师范大学深化教育教学综合改革项目（X2015-2-003）的研究成果。提高任务：上述模型中当客户提交订单但未购买商品将减少商品的库存，如何解决这一问题呢？请学习者思考并提出问题解决办法。教师提示可将多对多的联系拆分为两个一对多的联系，根据订单的状态通过程序确定是否实际减少库存。按照之前分配的小组安排学习者讨论并提出新的设计方案，学习者讨论是教师到各组进行引导和巡视[2]。讨论：经过学习者讨论，分析新概念模型设计的合理性。小组汇报并由教师汇总修改后如图2所示。
2.2.2动机策略
注意策略：教师播放课前录制的网上购物过程的动画，引起学习者注意。自信策略：教师按照基础和提高两类任务进行分层布置，利于搭建脚手架、激发学习者自主思考，增强自信。
3评价
学习者对各自小组设计的E-R模型进行评价，小组间进行设计结果互评，教师对每个模型的设计过程、小组合作情况和设计结果进行总结性评价。满意和自信策略：学习者经过深入思考进行互评，体验设计被认可和逐步求精带来的喜悦。教师的点评认可其设计结果提高学习者信心。
4结论
通过该方法的学习，学习者在练习和期末考试中能够熟练准确的对复杂的需求通过E-R模型进行概念结构设计，因此，ARCS模型应用于《数据库技术》教学有助于激发学习者学习动机，提高学习效果。
作者:韩玲玲 单位:哈尔滨师范大学
参考文献
论文关键词：“圆的认识”教学设计和思考
“圆的认识”是人教版《义务教育课程标准实验教科书·数学》六年级上册第55～58页的内容。主要有用圆规画圆、了解圆各部分名称、掌握圆的特征等。这节课是在学生掌握了直线图形的基础上展开的，是认识曲线图形的开始，也是以后学习圆的周长、面积和圆柱、圆锥以及初中系统学习几何知识的基础。在整个几何知识教学体系中起着承前启后的作用。
备课不仅要了解学生已有的数学基础，还要充分了解学生已有的生活经验。为此，我从新六年级每个班级中随机抽取10多位学生进行调查：当有人在表演时，观看的人群自然地围成一个圆，这是为什么？没有一个学生能基本说清原因，这说明高年级的孩子关于圆的生活经验还是相对缺乏的。根据学情、教学内容和新课程标准，我把这节课的教学目标拟定为：
知识与技能目标：使学生在观察操作、画图等活动中感受并发现圆的有关特征，知道什么是圆心、半径和直径，能借助工具画圆，能用圆规画指定大小的圆，能在日常生活中简单应用圆的知识。
过程与方法目标：引导学生经历探索、发现、创造、交流等丰富多彩的数学活动过程，并在这一过程中深刻把握圆的特征，发展学生的空间观念和数学交流能力。
形与生活的联系，感受平面图形的学习价值，进一步发展空间观念和初步的探索能力。
教学重点：感知并了解圆的基本特征，用圆规画圆。
教学难点：认识圆的特征，画出指定位置和大小的圆。
二、设计理念和教法学法
“关注人”是新课改的核心理念。新课改要求，在教学中要更多地关注学生的行为表现、情绪体验、过程参与、习得方式和交流合作；新课改把教学定位为师生交往互动、合作对话的过程，让学生在自主的活动中，学会数学知识，感悟数学思想和方法。
这节课，我想用现实的情境、自主的操作、优美的音乐、美丽的画面、自由的想象、纯真的创造构建出一个鲜活的课堂，给学生提供充分的活动机会，使之在自主探索与合作交流中正确理解和掌握知识，积累经验，并在知识与技能，过程与方法，情感、态度与价值观三个维度都有新的收获。
三、过程设计和意图
我把教学过程预设为9个环节：诗意引入、感受完美、规范画圆、自学名称、探索研究、走进历史、尝试应用、美的继续、课外延伸。
第1个环节“诗意引入”
出示“大漠孤烟直，长河落日圆” 图片。
教师（以下简称T）：“大漠孤烟直，长河落日圆”是唐朝诗人王维最有名的诗句之一，它描绘了两种对比鲜明的图形，一种是烟的直，一种是落日的圆。（板书“圆”）
【设计意图：让学生感受直与圆的不同，同时为引入课题做好铺垫】
第2个环节“感受完美”
①课件出示带有圆形的图片小学数学论文，有向日葵、钟面图……
T：请仔细观察，这些图片都含有什么图形？
学生（以下简称S）：圆
欣赏后让学生谈谈自己的感受或感想？（圆形物体很美）
T：从这些图片可以看出，圆遍布我们生活的每一个角落，无处不在，可以说我们每天都生活在圆的世界里。
②请学生举例说说，在生活中哪些地方还能看到圆。
T：古希腊的一位数学家曾经说过，在一切的平面图形中，圆是最美的。
③引导比较。
T：圆与其他图形有什么不同？
S：圆是曲线图形，以前学过的图形都是直线图形。
T：因为有了圆，我们的世界才变得如此美妙而和谐，今天这节课，就让我们一起走进圆的世界，去探寻其中的奥秘。（板书课题：圆的认识）
第3个环节“规范画圆”
通过不同工具画圆的比较，揭示画圆的本质
①让学生选择工具画出一个圆(估计学生会借助圆形物体或圆规)，交流时重点讲评如何使用圆规画圆。
T:先在平面上确定一个点，然后把圆规两脚叉开使之有一定距离，再把带有金属尖的一端放在这个点上，捏住柄端，把圆规的另一角围绕它旋转一周，这样一个圆就画好了。
讲评后请学生用圆规再画一个圆。
②观看录像：体育老师在操场上画圆，一位小朋友在沙子地上用固定拇指、旋转中指的方法画圆。
③引导比较，思考不同工具画圆之间的联系。
T：说一说用圆规画圆、体育老师在场地画圆、学生利用拇指和中指画圆这三者之间有着怎样本质的联系。
小结：借助工具画圆，只要固定一点，确定长度，旋转一周，就可以得到一个圆。
第4个环节“自学名称”
①学生自学圆各部分的名称。
通过比较可以发现，上面的三种画圆方法之间存在着密切的关系，那么是不是有专门的名称用来描述呢？请大家带着这个问题自学书本P56例2中的一段话。
T:通过看书你知道了什么？
交流：认识圆心、半径、直径。
根据学生回答完善板书：
连接圆心和圆上任意一点的的线段叫半径，用字母r表示。
通过圆心，且两端都在圆上的线段叫直径，用字母d表示。
②联系画圆的过程，思考圆的一些主要特征。
学生在知晓圆的各部分名称之后再一次组织画圆，让他们用理性的目光再一次关注画圆的过程，使他们在画圆的同时关注半径、直径，思考半径与直径存在的一些特征。
第5个环节“探索研究”
①让学生取出刚才用圆规画出的圆，分别标出圆心、半径、直径。
展示部分学生的作品并进行讲评，巩固对圆心、半径、直径的认识。
教师选择一份作品，请一位学生在其中再画一条半径和一条直径，启发思考：在这个圆中，还能画出半径和直径吗？由此，你能想到什么？
S:在同一个圆内，半径和直径是有无数条的。
T:对于半径和直径，你还能发现什么？
启发学生得出：在同一个圆内，半径是有无数条的，无数条半径都相等；直径也有无数条，无数条直径也相等；直径是半径的2倍，半径是直径的二分之一。
②请学生想象，沿着直径折，会出现怎样的情况呢？（折痕两边完全重合）请学生实际动手折一折，并思考从中可以得到什么？（圆是轴对称图形，对称轴就是直径，有无数条对称轴）
课件动态演示：直径与半径的关系。
③回顾画圆过程，理解原理，内化概念。
T:圆心、半径和直径这些知识蕴含在我们画圆的过程中。请同学们想一想，圆规的金属尖固定的地方是圆的圆心，圆的圆心确定了，这个圆的位置也就固定下来了，所以我们就说圆心确定了圆的位置。（圆心定位置）那么，这两脚叉开的距离相当于圆的什么呢？（半径）现在我让这个半径更大些，画出的圆会怎样？如果我把半径改小些，画出的圆又会怎样？这说明，圆的大小是由半径来决定的。（半径定大小）
④课堂学习小结
指导学生阅读课本，回顾学习过程，总结学习收获，帮助学生养成及时小结的习惯和意识。
⑤ 画一个半径2厘米的圆，标出圆心、半径和直径。
画一个直径是6厘米的圆，写上各部分的名称。
T：同学们会在文档中打字了，你会在文档中画一个圆吗？我们一起来画一个。
T：现在，我们能用电脑来研究圆。那么，你知道古代是怎么研究圆的吗？让我们一起走进圆的历史。
第6个环节“走进历史”
①早在2400多年前，我国古代就有了关于圆的精确记载。墨子是一位伟大的思想家，在他的著作中有这样的描述：“圆小学数学论文，一中同长也。”
T：通过这节课的学习，想一想，“一中”和“同长”表示什么意思？（一中：圆心；同长：半径、直径一样长） T：我国古代这一发现要比西方早1000多年，对此你有什么感想？
②T：其实我国古代关于圆的研究和记载远远不止这些，老师在这儿还收集到一份资料。《周髀算经》中有这样一个记载：“圆出于方，方出于矩。”所谓“圆出于方”，就是最初的圆形并不是用圆规画出来的，而是用正方形不断地
切割而来的。（演示）
T：现在如果告诉你正方形的边长为10厘米，你能获得关于圆的哪些信息？
③T：大家见过太极八卦图吗？出示八卦图
这个图是由一个大圆和两个同样大的小圆组合而成的。如果小圆的半径是3厘米，你能发现什么？
④演示风扇带动系线的小球运动，你能说出圆心在哪里？半径是谁吗？如果告诉你绳长20厘米，你知道他的直径是多少吗？
教师总结过渡：人们研究圆更多地是让圆为人类的发展服务，下面让我们一起走进“圆的应用”，
第7个环节“尝试应用”
①课件出示：利用圆的特征制作的车轮。
T：从古代马车到地排车、自行车，再到摩托车、汽车和飞机，这些交通工具不断地改进和发展，但车轮的形状却一直没有改变，都是圆形，这是为什么？
【设计意图：让学生通过解释，明确车轴必须安装在车轮的圆心。】
②播放动画视频《猫捉老鼠》：下水道井盖为什么是圆的？
长方形、椭圆形的井盖容易掉入下水道，圆盖绝对不会掉入下水道中。
【设计意图：使学生充分认识圆的特征，感受其优越性和实用价值。】
③“套圈游戏”：让学生利用圆的特征解决实际问题，进一步认识圆的实用价值，初步感受到圆的美。
第8个环节“美的继续”
欣赏滑冰中的艺术美，感受“海上生明月，天涯共此时”中寓意圆满、圆美的人文美，再欣赏用圆构成的美丽图案。
【设计意图：让学生切实感受到古希腊哲学中“圆是最美的图形”这一论断的精彩，激起学生设计的兴趣。】
第9个环节“课外延伸”
①课后设计并画出用圆组成的美丽图案，巩固圆的画法，培养学生的审美和创新能力。学生可以把自己实践的体会和研究成果与同学们分享。
②阅读推荐内容：圆规的历史、“圆的杂谈”、 元时期数学家李冶的《测圆海镜》。
前苏联著名教育家斯托利亚尔在他所著的《数学教育学》一书中指出：数学教学是数学活动的教学（思维活动的教学）。这种提法，是符合数学教育发展要求的，在数学教育改革的今天，使数学教学成为数学活动的教学非常必要。
所谓数学活动是指把数学教学的积极性概念作为具有一定结构的思维活动的形式和发展来理解的。按这种解释，数学活动教学所关心的不是活动的结果，而是活动的过程，让不同思维水平的学生去研究不同水平的问题，从而发展学生的思维能力，开发智力。
那么，要想使数学教学成为数学活动的教学主要应考虑哪几个问题呢？下面谈谈笔者的一些想法与同仁共勉。
一、考虑学生现有的知识结构
知识和思维是互相联系的，在进行某种思维活动的教学之前，首先要考虑学生的现有知识结构。
什么是知识结构？一般人们认为：在数学中，包括定义、公理、定理、公式、方法等，它们之间存在的联系以及人们从一定角度出发，用某种观点去描述这种联系和作用，总结规律，归纳为一个系统，这就是知识结构。在教学中只有了解学生的知识结构，才能进一步了解思维水平，考虑教新知识基础是否够用，用什么样的教法来完成数学活动的教学。
例如：在讲解一元二次方程时，讨论它的解，须用到配方法，或因式分解法等等，那么上课前教师要清楚这些方法学生是否掌握，掌握程度如何，这样，活动教学才能顺利进行。
二、考虑学生的思维结构
数学教学是数学思维活动的教学，进行数学教学时自然应考虑学生现有的思维活动水平。
心理学早已证明，思维能力及智力品质都随着青少年年龄的递增而发展，学生的思维水平在不同的年龄阶段上是不相同的。斯托利亚尔在《数学教育学》中介绍了儿童在学习几何、代数时的五种不同水平，在这五个阶段上，学生掌握知识，思考方式、方法，思维水平都有明显差异。因此，要使数学教学成为数学活动的教学必须了解学生的思维水平。下面谈谈与学生思维水平有关的两个问题。
1、中学生思维能力之特点
我们知道，中学生的运算思维能力处于逻辑抽象思维阶段，尽管思维能力的几个方面的发展有所先后，但总的趋势是一致的。初一学生的运算能力与小学四、五年级有类似之处，处于形象抽象思维水平；初二与初三学生的运算能力是属于经验型的抽象逻辑思维；从概括能力、空间想象能力、命题能力和推理能力四项指标来看，初二年级是逻辑抽象思维的新的起步，是中学阶段运算思维的质变时期，是这个阶段的关键时期。
2、学习数学的几种思维形式
（1）逆向思维。与由条件推知结论的思维过程相反，先给出某个结论或答案，要求使之成立各种条件。比如说，给一个浓度问题，我们列出一个方程来；反过来，给一个方程，就能编出一个浓度方面的题目。后者就属于逆向型思维。
（2）造例型思维。某些条件或结论常常要用例子说明它的合理性，也常常要用反例证明其不合理性。根据要求构造例子，往往是由抽象回到具体，综合运用各种知识的思考过程。例如：试求其反函数等于自身的函数。
（3）归纳型思维。通过观察，试验，在若干个例子中提出一般规律。
（4）开放型思维。即只给出研究问题的对象或某些条件，至于由此可推知的问题或结论，由学生自己去探索。比如让学生观察y＝sinx的图象，说出它的主要性质，并逐一加以说明。
了解了学生的思维特点和数学思维的几种主要形式，在教学中，结合教材的特点，运用有效的教学方法，思维活动的教学定能收到良好效果。
三、考虑教材的逻辑结构
我们现有的中学数学教材内容有的是按直线式排列，有的是按螺旋式排列。
如果进行数学活动的教学，教材的逻辑结构就应有相应的变化。比方说，指数、对数、开方三种不同形式都可表示为：a、b、N之间的关系a的b次幂等于N，是否可以把它们安排在一起学习。再比方说，关于一元一次方程应用题，中学课本里有浓度问题、行程问题、工程问题、等积问题，在讲解时，可用一个方程表示不同问题，使他们得到统一，只是问题形式不同而已，其方程形式没有什么本质差异，可一次讲完几个问题。
数学活动教学，不仅考虑初等数学之特点、教材的逻辑结构，而且具体的某段知识也要仔细研究，不同性质的内容用不同方法去处理，这就是下面要谈的积极的教学方法问题。
四、思考积极的教学方法
