朱貴璽
史寧中教授指出:“數(shù)學(xué)基本活動經(jīng)驗包括思維的經(jīng)驗和實踐的經(jīng)驗。”小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,應(yīng)讓學(xué)生在現(xiàn)實的情境中發(fā)現(xiàn)和提出數(shù)學(xué)問題,經(jīng)歷歸納和演繹推理的過程,循序漸進(jìn)地摸索規(guī)律,嘗試建立數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行驗證和意義推廣。在此過程中,一方面需要學(xué)生“從頭到尾”地經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的全過程,積累各個環(huán)節(jié)的經(jīng)驗;另一方面還需要學(xué)生通過觀察操作、抽象聯(lián)想、概括總結(jié)和遷移應(yīng)用等數(shù)學(xué)化的思維活動,親身經(jīng)歷和感悟數(shù)學(xué)知識的形成、發(fā)展以及應(yīng)用,建立正確思考問題的路徑,形成一定的數(shù)學(xué)直觀,培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)創(chuàng)新的意識和能力。
一、 在“問題解決”的過程中發(fā)展思維經(jīng)驗
問題解決包括發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題四個環(huán)節(jié)?!皢栴}解決”的數(shù)學(xué)課堂就是用“問題解決”的方式來引領(lǐng)、組織數(shù)學(xué)課堂教學(xué),讓學(xué)生在探索解決問題的方法路徑的過程中,強化數(shù)學(xué)問題意識,滲透數(shù)學(xué)思想方法,培養(yǎng)解決問題的策略,積累思維經(jīng)驗,增強學(xué)習(xí)的信心和動力,產(chǎn)生積極的情感和態(tài)度。
1. 夯實發(fā)現(xiàn)和提出數(shù)學(xué)問題的經(jīng)驗
問題是思維的起點。數(shù)學(xué)問題應(yīng)該既是學(xué)生真正有疑問、感到困惑的問題,又具有數(shù)學(xué)思考的價值,它存在于“學(xué)生現(xiàn)在在哪里”和“學(xué)生能夠到哪里”的區(qū)間之中。實際上,在目前的小學(xué)數(shù)學(xué)課堂上,學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題的機會很少,所以教學(xué)中我們應(yīng)該首先培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題的意識和習(xí)慣。
(1)喚醒經(jīng)驗,“領(lǐng)著”學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出數(shù)學(xué)問題
學(xué)生原有的知識經(jīng)驗就是學(xué)生的學(xué)習(xí)起點,因此在教學(xué)中教師要有意識地設(shè)計一些數(shù)學(xué)活動,貼近學(xué)生的學(xué)習(xí)起點,喚醒學(xué)生已有的知識經(jīng)驗,激活學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)在需求,產(chǎn)生發(fā)現(xiàn)和提出問題的強烈愿望。例如:蘇教版五年級上冊“解決問題的策略”一課開始,教師設(shè)計了“投飛鏢”活動,標(biāo)靶的外圈6環(huán),中圈8環(huán),內(nèi)圈10環(huán),3名同學(xué)每人投擲1次,可能會有多少種結(jié)果?學(xué)生在活動結(jié)束后,馬上發(fā)現(xiàn)了可能有4種情況:10環(huán)、8環(huán)、6環(huán)、0環(huán)。接著,開始第二輪投擲,還是剛才的3名同學(xué),每人投擲2次,在投中的情況下一共會有多少種情況?學(xué)生在這樣的情境中,喚醒了已有的經(jīng)驗——四年級學(xué)習(xí)過的搭配規(guī)律,同時也對投中的情況進(jìn)行了初步的、零散的思考,在不知不覺中對本節(jié)課學(xué)習(xí)的“一一列舉”策略產(chǎn)生了需求,“怎樣進(jìn)行一一列舉?”的問題也隨之產(chǎn)生了。
(2)摸透心理,“順著”學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出數(shù)學(xué)問題
小學(xué)生具有典型的好奇、好動、好玩、好勝的心理特點。因此,在實際教學(xué)中我們應(yīng)該摸透學(xué)生的心理特點,設(shè)計一些具有“挑釁性”的數(shù)學(xué)活動,讓學(xué)生產(chǎn)生一些“爭議”,在相互討論中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。例如:蘇教版四年級上冊“可能性”一課開始,教師設(shè)計了“抽獎”活動:一次摸2個球,同色你贏,獎勵5元獎品,異色你輸,付5元摸獎費。如果是你,你會去試試嗎?四年級的學(xué)生對概率有一定的直覺經(jīng)驗,但是這種直覺經(jīng)驗可能是錯誤的,也可能是正確的。所以,在開始時學(xué)生就呈現(xiàn)出了兩種態(tài)度:一種是可以試一試;另一種是不了解摸獎的情況不能試。對于這樣的“爭議”,教師順勢引導(dǎo)學(xué)生思考:哪一種是我們應(yīng)該采納的意見?為什么呢?幫助學(xué)生認(rèn)識到“不完整信息”(沒有告訴我們摸獎球的數(shù)量)對于這個活動的影響,同時讓學(xué)生主動質(zhì)疑和追問:怎樣才是公平的呢?不僅順利地導(dǎo)入新課,切入教學(xué)主題,同時讓學(xué)生在交流和討論中提出了核心數(shù)學(xué)問題,為下一步教學(xué)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
(3)把握生成,“逼著”學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出數(shù)學(xué)問題
實際教學(xué)中教師教的不只是知識,更重要的是能夠準(zhǔn)確地捕捉到學(xué)生有價值的問題和想法,迅速聚焦并重組,“逼著”學(xué)生主動形成解決問題的思路。例如:蘇教版四年級下冊“升和毫升”一課開始,出示“一杯水的量大約有多少?”的現(xiàn)實問題,喚起了學(xué)生的生活經(jīng)驗——“大約250克”的重量估計,接著追問:能用毫升來表示嗎?這杯水有多少毫升呢?這時學(xué)生提出需要了解“1毫升有多少”,教師迅速用量杯展示“1毫升”的水。學(xué)生新的疑問又產(chǎn)生了:用毫升來估計一杯水的量,該怎么辦呢?接下來需要給學(xué)生一個探究的空間。這樣,在學(xué)生生成的問題中,教師迅速把握住了“1毫升有多少”這一核心問題,進(jìn)而在下面的教學(xué)中“逼著”學(xué)生自己動手實驗探究,逐步發(fā)現(xiàn)10毫升、20毫升、50毫升、100毫升、150毫升……的量,積累了豐富的經(jīng)驗和表象,為進(jìn)一步認(rèn)識“毫升”建立正確的數(shù)學(xué)直觀。
2.理清分析和把握數(shù)學(xué)問題的經(jīng)驗
在學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出數(shù)學(xué)問題后,引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、嘗試、估算、歸納、類比、畫圖和列表等活動分析和把握數(shù)學(xué)問題的邏輯關(guān)系,大膽猜測結(jié)論,發(fā)展合情推理能力。合情推理的主要方式是歸納和類比,歸納是一種從特殊到一般的推理方法,類比則是由一類事物所具有的某種屬性,可以推測出與其相似的事物也具有這種屬性的一種推理方法。在日常教學(xué)實踐中,要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)過認(rèn)真的觀察和思考,通過歸納或者類比提出猜想,培養(yǎng)合情推理能力。
(1)歸納猜想,在“留白”中洞悉問題特征
學(xué)生分析問題往往容易受到“前經(jīng)驗”的干擾,所以在進(jìn)行歸納猜想的時候,也會出現(xiàn)一些暫時性的“誤判”。對此,教師應(yīng)該在表明同意與否的基礎(chǔ)上,給予學(xué)生一定的“留白”,試著建議學(xué)生去展開分析,找一找可以確信的依據(jù),只有這樣歸納猜想的過程才能充分體現(xiàn)思維的含量。例如:蘇教版教材六年級上冊“解決問題的策略——替換”一課,在學(xué)生分析倍數(shù)關(guān)系的替換時,能夠較快地發(fā)現(xiàn)替換后,杯子個數(shù)變了,果汁的總量沒有改變。隨后在分析相差關(guān)系時,很多學(xué)生受“前經(jīng)驗”的影響,出現(xiàn)了暫時性的分析“困難”,教師沒有急于評價,也沒有暗示方法,而是耐心地讓學(xué)生再在稿紙上畫一畫,同時小組討論:替換時(“大杯換小杯”或者“小杯換大杯”)是怎樣換的?什么不變?什么變了?與前面的替換是一樣的嗎?學(xué)生在畫一畫、議一議、辯一辯的過程中逐漸弄清了相差關(guān)系與倍數(shù)關(guān)系的異同,進(jìn)一步明確了“把兩種未知量轉(zhuǎn)化為一種未知量”的難點,感受了“化歸”的數(shù)學(xué)思想。
(2)類比猜想,在“思辨”中理清問題脈絡(luò)
類比是一種從特殊到特殊的推理方法,其結(jié)果具有或然性,是否正確需要經(jīng)過嚴(yán)格的證明或?qū)嵺`檢驗。因此,在教學(xué)中對于問題的分析要讓學(xué)生經(jīng)歷“思辨”的價值訴求,從中梳理問題的脈絡(luò),找到解決問題的正確方向。例如:在教學(xué)“因數(shù)和倍數(shù)”一課時,學(xué)生在認(rèn)識了因數(shù)和倍數(shù)的關(guān)系后,利用整數(shù)乘法計算快速、有序、沒有遺漏地找到了36的因數(shù)。接下來教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生找出3的倍數(shù),教師適時追問:什么樣的數(shù)是3的倍數(shù)?這個問題的提出讓學(xué)生快速回憶了因數(shù)和倍數(shù)的關(guān)系以及找一個數(shù)因數(shù)的方法,思維活躍了,探究的欲望自然產(chǎn)生,在教師的啟發(fā)和學(xué)生的思辨中,學(xué)生會做出猜想:整數(shù)(0除外)和3相乘所得的數(shù)是3的倍數(shù)。對于這個猜想,教師馬上讓學(xué)生動手試一試,操作、驗證,逐步有序地找到100以內(nèi)3的倍數(shù)。
3.完善驗證和解決數(shù)學(xué)問題的經(jīng)驗
在數(shù)學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程中,學(xué)生提出猜想后,要從兩個方面入手:演繹證明此猜想為真;或者尋找反例說明此猜想為假,并且進(jìn)一步修正或者否定此猜想。從演繹證明和舉反例兩個方向上去逐步解決數(shù)學(xué)問題是數(shù)學(xué)教學(xué)中最常用的方法之一。
(1)演繹證明,在“邏輯”中校正思維方向
演繹推理是一般到特殊的推理方法,它的邏輯形式對于理性的重要意義在于對人的思維保持嚴(yán)密性、一貫性,它最典型、最重要的應(yīng)用通常存在于邏輯和數(shù)學(xué)證明中。除了傳統(tǒng)的培養(yǎng)演繹推理能力的一些“三段論”判斷外,在實際教學(xué)中我們應(yīng)該有意識地創(chuàng)新形式,豐富培養(yǎng)學(xué)生演繹推理能力的途徑。例如:在教學(xué)蘇教版教材“三位數(shù)乘兩位數(shù)”一課時,教師設(shè)計這樣的一組題(如下圖),發(fā)展學(xué)生的演繹推理能力。
先請學(xué)生觀察豎式一,自己嘗試推理。推理一:看尾數(shù),因為6×8=48,積的個位上的數(shù)是8,現(xiàn)在個位上的數(shù)是4,所以豎式錯誤。推理二:估算1,因為398>300,26>20,300×20=6000,398×26>6000,而積現(xiàn)在是3184,所以豎式計算錯誤;估算2,因為398≈400,26≈30,所以400×30≈12000?,F(xiàn)在積是3184,所以豎式錯誤。這時,教師再出示豎式二,讓學(xué)生找出豎式中存在的錯誤:用十位上的2×398,要注意積的數(shù)位對齊。最后呈現(xiàn)豎式三,小結(jié)計算方法,強調(diào)計算過程中需要注意的問題,運用估算對結(jié)果進(jìn)行驗證。這樣的教學(xué)設(shè)計,先讓學(xué)生關(guān)注整體,從整體(估算)中發(fā)現(xiàn)問題,再引導(dǎo)學(xué)生在局部找到解決問題的方法,對癥下藥,正反兼施,切實培養(yǎng)學(xué)生的演繹推理能力。
(2)尋找反例,在“質(zhì)疑”中完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)
舉反例在實際教學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用,它能夠揭示猜想中的不合理部分,有助于對猜想的修正和繼續(xù)證明。因此,我們要在課堂小結(jié)中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會“質(zhì)疑”,尋找反例,不斷對猜想或者結(jié)論進(jìn)行剖析,加深對規(guī)律的理解,完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。例如:蘇教版教材三年級上冊“間隔排列”一課,在學(xué)生通過觀察、操作、討論和交流,認(rèn)識到教材中“間隔排列”的規(guī)律后,教師沒有馬上進(jìn)行小結(jié),而是讓學(xué)生拿出準(zhǔn)備好的正方形和圓片,按照間隔排列的規(guī)律排列,如果要擺10個正方形,圓片最少需要多少個?最多需要多少個?在學(xué)生充分動手?jǐn)[一擺后,教師讓學(xué)生呈現(xiàn)與教材中“間隔排列”規(guī)律(兩端都是正方形)不一樣的情況:(1)兩端都是圓片(圓片11個),(2)兩端不同(圓片10個),(3)擺成封閉圖形(圓形)。最后,展示生活中“間隔排列”的現(xiàn)象,再小結(jié)“間隔排列”的規(guī)律。這里雖然沒有讓學(xué)生尋找反例(主要考慮三年級學(xué)生的認(rèn)知水平),但是通過“擺一擺”的活動,讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識 “間隔排列”(植樹問題)的規(guī)律,豐富了規(guī)律的外延,為以后的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
二、 在經(jīng)歷數(shù)學(xué)活動的階段中累積實踐經(jīng)驗
史寧中指出:“基本活動經(jīng)驗是指學(xué)生親自或者間接經(jīng)歷活動過程而獲得的經(jīng)驗?!痹谶@一過程中,學(xué)生大致需要經(jīng)過經(jīng)歷、內(nèi)化、概括和遷移的思維過程,其數(shù)學(xué)基本活動經(jīng)驗也相應(yīng)地處于模仿、思辨、模型和實質(zhì)四個層次。對此,在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生通過觀察操作、抽象聯(lián)想、概括總結(jié)和遷移應(yīng)用來不斷提升學(xué)生的數(shù)學(xué)基本活動經(jīng)驗的水平,積累各種實踐性經(jīng)驗,建立一定的數(shù)學(xué)直觀。
1.模仿階段,在“觀察”中累積直接經(jīng)驗
學(xué)生在“問題解決”的課堂教學(xué)起始階段,需要對學(xué)習(xí)對象進(jìn)行數(shù)學(xué)觀察。數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的觀察是有意識地對數(shù)和形(平面和立體圖形)的特點及相互關(guān)系進(jìn)行感知,獲得事物表象的認(rèn)知活動。例如:蘇教版六年級上冊“長方體和正方體的認(rèn)識”一課,學(xué)生在看一看、數(shù)一數(shù)、量一量的過程中,發(fā)現(xiàn)了長方體面、棱、頂點的數(shù)量和特征,教師適時讓學(xué)生小組內(nèi)互相指指說說。接下來,探究正方體的特征,學(xué)生已經(jīng)有研究長方體特征的“經(jīng)驗”,教師放手讓學(xué)生根據(jù)表格的內(nèi)容自己研究,并且填在作業(yè)紙上。學(xué)生很快地完成了任務(wù),不僅用眼觀察,還能用尺子量,這樣在操作中感知了正方體的特征,為后面理清長方體和正方體的關(guān)系奠定了堅實的基礎(chǔ)。
2.思辨階段,在“抽象”中重組認(rèn)知經(jīng)驗
當(dāng)學(xué)生在數(shù)學(xué)觀察基礎(chǔ)上,對數(shù)學(xué)知識技能有了初步的認(rèn)知后,需要對頭腦中已存事物的表象重新組合、再加工,也就是抽象出事物的共性特征,包含“異中求同”和“同中求異”兩個重要方面。例如:蘇教版六年級下冊“圓柱的認(rèn)識”一課,在學(xué)生觀察認(rèn)識圓柱的特征后,設(shè)計了一個操作活動:讓學(xué)生制作圓柱模型。學(xué)生在制作過程中遇到了問題:如何準(zhǔn)確把握圓柱底面周長和側(cè)面展開長方形的長之間的關(guān)系,二者如果能夠切合,那么圓柱的側(cè)面和底面就能夠順利連接起來,反之則不行。這時,引導(dǎo)學(xué)生思辨交流,準(zhǔn)確找到圓柱側(cè)面與底面之間的關(guān)系。這樣的數(shù)學(xué)活動,很好地實現(xiàn)了認(rèn)知經(jīng)驗的重組,達(dá)到了事半功倍的教學(xué)效果。
3.模型階段,在“概括”中凝練間接經(jīng)驗
學(xué)生親歷數(shù)學(xué)活動過程獲取的數(shù)學(xué)經(jīng)驗是直接經(jīng)驗,實際教學(xué)中學(xué)生更多是面對抽象程度高、應(yīng)用程度廣的間接經(jīng)驗。為此,在教學(xué)中要善于幫助學(xué)生在獲取直接經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,提供更多的與之相似或者同類的間接經(jīng)驗,概括出數(shù)學(xué)模型,開闊學(xué)生的學(xué)習(xí)視野,豐富學(xué)生“數(shù)學(xué)化”的知識經(jīng)驗。例如:蘇教版三年級下冊“平均數(shù)”一課,教師設(shè)計了如下一些實際問題:蘋果的總重量÷筐數(shù)=平均每筐蘋果的重量,投籃投中的總數(shù)÷人數(shù)=平均每人投中的數(shù)量……在相關(guān)生活實例的基礎(chǔ)上進(jìn)行“概括”,總結(jié)出數(shù)量關(guān)系的共同點,形成總數(shù)÷份數(shù)=平均數(shù)的數(shù)學(xué)模型。并讓學(xué)生通過解決實際問題逐漸感悟到:移多補少的策略主要用于解決幾個小數(shù)據(jù)的實際問題;而對多個較大數(shù)據(jù)求平均數(shù)的實際問題,使用總數(shù)÷份數(shù)=平均數(shù)這一數(shù)學(xué)模型解決問題更簡便。
4.實質(zhì)階段,在“遷移”中驗證知識經(jīng)驗
嘗試遷移應(yīng)用已有的知識經(jīng)驗,解決具有一定挑戰(zhàn)性和綜合性的問題,是小學(xué)生數(shù)學(xué)基本活動經(jīng)驗積累應(yīng)用的高級階段。這一階段,學(xué)生能夠由此及彼、觸類旁通地進(jìn)行知識遷移,準(zhǔn)確把握解決問題的思維方向,全面提升了解決問題的意識和能力。例如:在學(xué)完比例知識后,教師設(shè)計了“測量物體及影子”的綜合實踐活動課。首先,測量學(xué)校里4棵大樹的樹干高度,接著測量在同一時間段每棵大樹影子的長度,做好記錄。然后利用學(xué)過的比例知識計算同一時間段樹高和影長的比值,運用這個比值和影長來估測學(xué)校里其他大樹的高度,最后再實際驗證估測的結(jié)果。整個活動,學(xué)生參與的積極性高,思維活躍,在遷移運用知識經(jīng)驗的同時,強化了數(shù)學(xué)與生活的聯(lián)系,讓學(xué)生獲得了成功的體驗,提高了學(xué)好數(shù)學(xué)的信心。
數(shù)學(xué)基本活動經(jīng)驗既是一種過程,也是一種結(jié)果。實際教學(xué)中,學(xué)生通過抽象,親歷了知識的形成過程,積累個性化的直接經(jīng)驗;通過推理,驗證更多的猜想,積累正確思考問題的經(jīng)驗;通過建模,把數(shù)學(xué)應(yīng)用到客觀世界,解決實際問題,積累解決問題的經(jīng)驗,最終建立更高層次的數(shù)學(xué)直觀,形成數(shù)學(xué)邏輯經(jīng)驗,實現(xiàn)2011版課程標(biāo)準(zhǔn)中“人人都能獲得良好的數(shù)學(xué)教育”的目標(biāo)。
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【責(zé)任編輯:陳國慶】