數(shù)形結(jié)合是指結(jié)合數(shù)量關(guān)系的符號形式與空間形式,分析、研究和解決問題的數(shù)學(xué)思想和策略。研究根據(jù)小學(xué)生思維發(fā)展規(guī)律,提出在數(shù)與代數(shù)低、中、高三個教學(xué)階段滲透數(shù)形結(jié)合思想的三種策略,即低段數(shù)的運算教學(xué)中,重點感悟數(shù)形結(jié)合思想:包括觀察中感悟數(shù)與形的結(jié)合,在操作中體悟數(shù)形結(jié)合的策略,在聯(lián)想中領(lǐng)悟數(shù)形結(jié)合的方法;中段數(shù)的運算教學(xué)中,重點進(jìn)行數(shù)形結(jié)合思想的提煉升華:包括挖掘教材-提煉思想,運用思想-解決問題,升華思想-培養(yǎng)素養(yǎng);高段數(shù)的運算教學(xué)中,重點引導(dǎo)數(shù)形結(jié)合的靈活運用:包括運用數(shù)形結(jié)合思想——幫助理解數(shù)量關(guān)系,運用數(shù)形結(jié)合思想——幫助建立數(shù)學(xué)模型,感知函數(shù)思想——幫助中小數(shù)學(xué)銜接。通過教學(xué),學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中體驗數(shù)形結(jié)合思想,最終自覺地運用數(shù)學(xué)思想解決生活中的數(shù)學(xué)問題。
古代就有數(shù)學(xué)家引進(jìn)幾何問題代數(shù)化的方法,巧妙地將幾何中的圖形特征描述成代數(shù)關(guān)系從而使問題得以解決。做為數(shù)學(xué)重要思想方法,數(shù)形結(jié)合體現(xiàn)了數(shù)學(xué)鮮明的學(xué)科特點,是數(shù)學(xué)研究常用的方法。數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂版要求將幾何直觀貫穿整個數(shù)學(xué)教學(xué)始終,小學(xué)階段積極培養(yǎng)學(xué)生數(shù)形結(jié)合能力是當(dāng)前小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)與研究的重要主題。
為了研究起來更具科學(xué)性和針對性,我們對課程“數(shù)與代數(shù)”領(lǐng)域中的“數(shù)的運算”部分中,涉及數(shù)形結(jié)合思想的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了梳理與研究。
一、低段數(shù)的運算教學(xué)中,數(shù)形結(jié)合思想的感悟體驗
布魯納指出:“當(dāng)兒童處于運算階段時,他們能夠自覺地、具體地掌握數(shù)學(xué)等學(xué)科的許多基本概念,然而,如果有人硬要對他們對已經(jīng)在做的工作進(jìn)行正式的學(xué)習(xí)描述,他們將心慌意亂?!睆拇丝闯龅湍昙墝W(xué)生的思維處在具體形象思維為主,邏輯思維開始萌芽的階段,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中更多的是借助圖形語言來理解數(shù)量關(guān)系,掌握概念、理解算理。
1、觀察中感悟數(shù)與形的結(jié)合
觀察是學(xué)生操作、比較、聯(lián)想、類比、推理等高級思維活動的基礎(chǔ),是學(xué)生獲取知識的開始。為了給中高年級數(shù)形結(jié)合思想的運用奠定良好的基礎(chǔ),教師在低年級就應(yīng)該有意識地讓學(xué)生觀察數(shù)與形之間的聯(lián)系。
2、操作中體悟數(shù)形結(jié)合的策略
心理學(xué)家皮亞杰說:“兒童的思維是從動作開始的,切斷動作與思維的聯(lián)系,思維就不能得到發(fā)展?!笨梢妼W(xué)生的動手操作,也能豐富對形的感悟。因此,教師在低年級教學(xué)時就應(yīng)該注重觀察能力的培養(yǎng),使學(xué)生能夠根據(jù)不同的問題采用不同的方法進(jìn)行解決。
3、聯(lián)想中領(lǐng)悟數(shù)形結(jié)合的方法
聯(lián)想是問題轉(zhuǎn)化的橋梁,是一種自覺的和有目的的想象,是由當(dāng)前感知或思考的事物,想起有關(guān)的另一事物,或由此再想起其他事物的心理活動。培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)想能力,對提高學(xué)生數(shù)形結(jié)合能力,有較大的作用。
二、中段數(shù)的運算教學(xué)中,數(shù)形結(jié)合思想的提煉升華
三四年級的學(xué)生已經(jīng)具備初步的邏輯思維能力,但仍以形象思維為主。從之前的表格看出教材在三、四年級數(shù)的運算教學(xué)中已經(jīng)逐漸借助推理與知識遷移來完成,很少滲透數(shù)形結(jié)合思想,假如教師能夠挖掘、創(chuàng)造條件滲透數(shù)形結(jié)合思想,那么將更符合兒童的思維發(fā)展規(guī)律。
1、提煉思想,挖掘教材
小學(xué)數(shù)學(xué)教材體系包括兩條主線,其一是數(shù)學(xué)知識,這是寫在教材上的明線;其二是數(shù)學(xué)思想方法。數(shù)學(xué)思想方法往往是隱含在數(shù)學(xué)知識當(dāng)中,限于篇幅,小學(xué)教材的文字說明很有限,有些東西,雖不言明,但要求教師領(lǐng)悟。所以教師必須深入鉆研教材,對各部分教材的編排意圖和知識結(jié)構(gòu),對知識的展示方式,其中蘊含了哪些方法和規(guī)律,體現(xiàn)了哪種數(shù)學(xué)思想,都要仔細(xì)推敲,認(rèn)真揣摩。
2、運用思想,解決問題
在理解數(shù)量關(guān)系時,我們應(yīng)充分挖掘由數(shù)量關(guān)系所反映出來的數(shù)形結(jié)合思想,放手讓學(xué)生動手操作、猜想、畫圖,自覺地運用數(shù)形結(jié)合思想解決實際問題。剛開始學(xué)生不一定喜歡用這樣的方法來思考問題,因為那樣比較麻煩,怎樣讓學(xué)生學(xué)會用數(shù)形結(jié)合的思想解決問題還靠教師在日常教學(xué)中分步驟分階段地落實。
三、高段數(shù)的運算教學(xué)中,數(shù)形結(jié)合思想的靈活運用
中高年級學(xué)生邏輯思維能力已有一定程度的發(fā)展,但是整個小學(xué)階段學(xué)生的思維總是更多的帶有形象思維的成分,為了使學(xué)生更直觀地理解知識,同時又滿足學(xué)生邏輯思維能力的發(fā)展,數(shù)形結(jié)合思想的滲透應(yīng)逐步過渡到先“數(shù)”后“形”,把形象真正放在“支撐”地位,從而為培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力而服務(wù)。學(xué)生的思維先發(fā)散再集中,并用畫線段圖的方法來驗證計算方法的過程能夠較好地培養(yǎng)學(xué)生的思維的靈活性,同時感受到了數(shù)形結(jié)合思想帶來的益處。五六年級突出了借助數(shù)形結(jié)合思想來解決實際問題,更注重一種方法和策略的形成,但是教師除了解讀教材的這方面意圖外,還應(yīng)尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)實際和思維發(fā)展的規(guī)律,不能唯教材是從,因此,高段數(shù)形結(jié)合思想的滲透可以這樣進(jìn)行:
1、運用數(shù)形結(jié)合思想,幫助理解數(shù)量關(guān)系
數(shù)學(xué)思想方法的滲透的最終目標(biāo)是指導(dǎo)學(xué)生能利用該思想解決一系列的數(shù)學(xué)問題甚至其他問題。
2、運用數(shù)形結(jié)合思想,幫助建立數(shù)學(xué)模型
教學(xué)中既要照顧到形象思維發(fā)展較好或較強的學(xué)生;也要照顧到邏輯思維發(fā)展較快或較優(yōu)的學(xué)生;同時也不要忘記這兩種思維能力的發(fā)展都較差的學(xué)生。解決問題時能直接列算式的同學(xué)直接列(少部分同學(xué)),其他同學(xué)可以選擇自己擅長的方法,基礎(chǔ)較弱的學(xué)生可以先畫線段圖,再抽象出一般的數(shù)量關(guān)系,建立起相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型?;A(chǔ)教好的學(xué)生可以先列算式再用線段圖進(jìn)行驗證??傊1苊饫鲜峭A粼谧鲌D分析上影響后繼學(xué)習(xí)及邏輯思維的發(fā)展。
3、感知函數(shù)思想,幫助中小數(shù)學(xué)銜接
教材開始就在《負(fù)數(shù)的認(rèn)識》中出現(xiàn)了數(shù)軸,之后在《分?jǐn)?shù)的再認(rèn)識》、《小數(shù)的再認(rèn)識》中也經(jīng)常出現(xiàn),在《確定位置中》首次出現(xiàn)了直角坐標(biāo)系,之后在《正、反比例》的教學(xué)中又較為系統(tǒng)地接觸了直角坐標(biāo)系。教材這樣編排,不僅為了學(xué)生理解知識本身的意義,更重要的是從始至終都在滲透數(shù)形結(jié)合的思想,為今后學(xué)習(xí)函數(shù)打下基礎(chǔ)。因此教師在教學(xué)中要特別注重這一知識塊的教學(xué)。
總之,數(shù)學(xué)是研究數(shù)量關(guān)系、空間形式及其關(guān)系的學(xué)科,通過數(shù)形結(jié)合的方法研究問題,可以讓數(shù)量關(guān)系與圖形的性質(zhì)的問題很好地轉(zhuǎn)化,通過幾何直觀可以幫助學(xué)生建立數(shù)的概念,可以幫助學(xué)生理解數(shù)運算的意義,可以使解題思路與過程具體化。