高偉 程霞
【主題揭示】
程霞:“圖形與幾何”是小學(xué)數(shù)學(xué)四大學(xué)習(xí)領(lǐng)域之一,其核心目的是要發(fā)展學(xué)生的空間觀念。良好的空間觀念,不僅對(duì)培養(yǎng)學(xué)生初步的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力具有十分重要的意義,還能為今后系統(tǒng)地學(xué)習(xí)幾何知識(shí)打下良好的基礎(chǔ)。
劉靜老師執(zhí)教的“長(zhǎng)方體的認(rèn)識(shí)”屬于小學(xué)數(shù)學(xué)“圖形與幾何”領(lǐng)域,它是實(shí)現(xiàn)“培養(yǎng)學(xué)生空間觀念”這一核心素養(yǎng)的典型課例。經(jīng)過前一階段的不斷探索,我們一致認(rèn)為:教材、課標(biāo)、學(xué)生是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)“空間觀念”的三大要素。同時(shí),思辨課堂又是將課堂完全交給學(xué)生的一種新的學(xué)習(xí)形式。因此,我們下面交流的主題是:在思辨課堂視域下培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念。
【教材梳理——構(gòu)建知識(shí)體系框架】
劉靜:“長(zhǎng)方體和正方體”作為最基本的立體圖形,是學(xué)生從二維空間轉(zhuǎn)向三維空間學(xué)習(xí)的起始。本單元是在低年級(jí)初步認(rèn)識(shí)立體圖形和長(zhǎng)方形、正方形的特征、周長(zhǎng)、面積,以及平行和垂直的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)教學(xué)長(zhǎng)方體和正方體的特征、展開圖、表面積和體積(容積)等有關(guān)知識(shí)。通過學(xué)習(xí),學(xué)生可以對(duì)周圍的空間和空間中的物體形成初步的空間觀念,也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他立體圖形的基礎(chǔ)。
祖述丹:我們團(tuán)隊(duì)用“思維導(dǎo)圖”的形式梳理了本單元各知識(shí)點(diǎn)(出示思維導(dǎo)圖)。
正如思維導(dǎo)圖所呈現(xiàn)的,這個(gè)單元包括三方面內(nèi)容:長(zhǎng)方體、正方體的特征;長(zhǎng)方體、正方體的表面積;長(zhǎng)方體和正方體的體積。長(zhǎng)方體和正方體的體積中還涵蓋了容積的概念以及對(duì)不規(guī)則物體體積計(jì)算方法的探求。
高偉:第一部分“長(zhǎng)方體、正方體的認(rèn)識(shí)”是學(xué)生學(xué)習(xí)表面積和體積的基礎(chǔ),教材中例2的編排,突出了學(xué)生空間觀念形成的關(guān)鍵點(diǎn)之一 ——棱,也就是對(duì)長(zhǎng)、寬、高的直觀感知。在“認(rèn)識(shí)正方體”中,教材編排強(qiáng)調(diào)了正方體與長(zhǎng)方體的關(guān)系,體現(xiàn)了學(xué)生觀察立體圖形時(shí)“體—面—線—點(diǎn)”的觀察順序。這部分知識(shí)要在學(xué)生對(duì)物體的充分直觀感知的基礎(chǔ)上,形成并逐步完善立體圖形的知識(shí)體系。
程霞:這個(gè)單元的第二部分是表面積的計(jì)算。表面積的計(jì)算是在學(xué)生觀察“展開圖的形體特征”的基礎(chǔ)上探索得出的。教材里并沒有給出表面積的一般求法,目的是要鼓勵(lì)學(xué)生有自己不同的思考思路,選出適合的方法計(jì)算。經(jīng)過多次練習(xí),引導(dǎo)學(xué)生逐漸感悟出,只要明確“要求的究竟是這個(gè)物體幾個(gè)面的面積和”,就能準(zhǔn)確地計(jì)算出這個(gè)物體的表面積了。
祖述丹:這個(gè)單元第三部分是“體積的計(jì)算”,教材在這部分共安排了6個(gè)例題,它非常重視學(xué)生要充分通過直觀感知來理解“體積”這一概念,在建立體積單位表象時(shí),要調(diào)動(dòng)多種感官,并借助實(shí)物及空間想象來形成。在知識(shí)探究的過程中,教材還引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)公式推導(dǎo)的方法。容積知識(shí)的探究要抓住容積與體積間的聯(lián)系對(duì)比來引導(dǎo)思考,會(huì)事半功倍。
【課標(biāo)梳理——確立基本素質(zhì)要求】
程霞:無論教材、教學(xué)還是評(píng)價(jià),出發(fā)點(diǎn)都是為了“課標(biāo)”中所規(guī)定的那些素質(zhì)的培養(yǎng),最終的落腳點(diǎn)也都是這些基本的素質(zhì)要求。因此,我們還要結(jié)合“課標(biāo)”對(duì)照本單元的單元目標(biāo)來理解教材的呈現(xiàn)特點(diǎn)。(出示課件。)
單元教學(xué)目標(biāo)
1.通過觀察、操作,認(rèn)識(shí)長(zhǎng)方體和正方體的特征以及它們的展開圖。
2.結(jié)合實(shí)例,理解體積(包括容積),認(rèn)識(shí)常用的度量單位(立方米、立方分米、立方厘米、升、毫升),建立1立方米、1立方分米、1立方厘米,以及1升、1毫升的表象,會(huì)利用單位間的進(jìn)率進(jìn)行簡(jiǎn)單的換算。
3.探索并掌握長(zhǎng)方體和正方體的體積和表面積的計(jì)算方法,并能解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問題。
4.探索某些實(shí)物體積的測(cè)量方法。
在單元目標(biāo)中,有4個(gè)關(guān)鍵詞非常值得我們關(guān)注:
1.觀察:教材非常重視通過直觀感知理解概念。
2.操作:通過直觀操作幫學(xué)生建立空間觀念。
3.實(shí)例:要與生活實(shí)際相聯(lián)系。
4.探索:要引導(dǎo)學(xué)生自主探索,經(jīng)歷知識(shí)的形成全過程。
劉靜:這些都符合學(xué)生學(xué)習(xí)圖形與幾何的認(rèn)知規(guī)律,我們?cè)诮虒W(xué)時(shí)要遵循這些規(guī)律,因?yàn)槲覀兊淖罱K目的就是要培養(yǎng)學(xué)生“空間觀念”這一核心素養(yǎng)。
高偉:既然遵循規(guī)律的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念,那我們有必要來看看課標(biāo)里是怎樣闡述“空間觀念”這一核心素養(yǎng)的,只有對(duì)目標(biāo)有整體的把握,才能使我們培養(yǎng)學(xué)生空間觀念的方向更明確,思路更清晰。
《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)空間觀念是分4個(gè)分句闡述的:
1.根據(jù)物體特征抽象出幾何圖形;根據(jù)幾何圖形想象出所描述的實(shí)際物體。
2.想象物體的方位和相互之間的位置關(guān)系。
3.描述圖形的運(yùn)動(dòng)和變化。
4.依據(jù)語言的描述畫出圖形等。
怎樣理解第一句話呢?
祖述丹:比如看到1臺(tái)冰箱、1臺(tái)洗衣機(jī)、1個(gè)長(zhǎng)方體盒子,能夠?qū)⑦@些一個(gè)個(gè)具體的物體去掉非本質(zhì)的東西,抽象出幾何圖形;或者根據(jù)幾何圖形想象出長(zhǎng)方體可能是冰箱,可能是文具盒,可能是1間教室等。
程霞:有研究表明,三維圖形與二維圖形的相互轉(zhuǎn)換是培養(yǎng)學(xué)生空間觀念的主要途徑?!案鶕?jù)物體特征抽象出幾何圖形,根據(jù)幾何圖形想象出所描述的實(shí)際物體”的過程,是三維圖形與二維圖形相互轉(zhuǎn)換的基本表現(xiàn)形式。這是一個(gè)充滿觀察、想象、比較、推理和抽象的過程,是建立在對(duì)周圍環(huán)境直接感知基礎(chǔ)上的,是對(duì)空間與平面相互關(guān)系的理解與把握。
高偉:我們又該怎么理解第4句話呢?
程霞:我想,我們是不是可以這么理解:如何能夠用語言把想象出的圖形或形體與別人交流,對(duì)方不但可以理解,還能根據(jù)描述畫出或想象出實(shí)際物體。這個(gè)過程就是小學(xué)生空間觀念的具體表現(xiàn),這需要“語言與形象結(jié)合”。
高偉:綜合剛才我們所說,空間觀念概括起來主要包括以下3個(gè)方面:第1個(gè)方面是:轉(zhuǎn)化——二維和三維圖形、現(xiàn)實(shí)生活和抽象圖形。第2個(gè)方面是:表達(dá)——制作模型、畫出圖形。除了語言表達(dá),其實(shí)還可以說制作模型或畫出圖形也是一種表達(dá),讓學(xué)生把自己想出來的東西外現(xiàn)化。第3個(gè)方面就是:分析——在轉(zhuǎn)化、表達(dá)的基礎(chǔ)上學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)思想方法解決生活中的實(shí)際問題。
【策略方法——提高課堂教學(xué)實(shí)效】
程霞:在“培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念”中,有什么實(shí)用的策略和方法呢?
策略之一:聯(lián)系生活,實(shí)際應(yīng)用
祖述丹:重視生活原型,發(fā)展空間觀念。小學(xué)數(shù)學(xué)的許多概念、原理在現(xiàn)實(shí)生活中都能找到其原型。小學(xué)生的思維特點(diǎn)也決定了他們的學(xué)習(xí)必須要聯(lián)系生活。怎樣聯(lián)系生活呢?首先是直觀感知。學(xué)生每天都會(huì)看到各式各樣的物體,物體的形狀、大小都是發(fā)展空間觀念的寶貴資源。充分利用學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn),找準(zhǔn)發(fā)展空間觀念的切入點(diǎn),這個(gè)切入點(diǎn)就是圖形與生活聯(lián)系最緊密、最突出的部分。其次是重視實(shí)際應(yīng)用,深化空間觀念??臻g觀念的形成不僅在于知識(shí)的習(xí)得,還在于實(shí)際應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用也就是我們?cè)O(shè)計(jì)的最能發(fā)展學(xué)生空間觀念、最能解決實(shí)際問題的練習(xí)題。注重直觀、注重開放、注重層次,使學(xué)生深刻體會(huì)到學(xué)數(shù)學(xué)是為了用數(shù)學(xué),不能生搬硬套,從而深化學(xué)生對(duì)空間觀念的理解。
劉靜:我在“長(zhǎng)方體的認(rèn)識(shí)”這節(jié)課的課前閱讀單中布置了這樣一個(gè)任務(wù):觀察生活中的物體。課上,學(xué)生將小藥盒、奶箱、咖啡盒都帶到了課堂,甚至有一個(gè)學(xué)生用筷子搭建了一個(gè)長(zhǎng)方體,這些都是我們生活中隨處可見的長(zhǎng)方體。在即將結(jié)課時(shí),我再次讓學(xué)生尋找校園中的長(zhǎng)方體,這次學(xué)生找到了LED屏幕、閱讀角的長(zhǎng)椅、賣飲料的機(jī)器,等等。我們的數(shù)學(xué)源于生活,最終也將為生活服務(wù)。
策略之二:觀察有序,思維融合
高偉:觀察很重要。學(xué)會(huì)觀察是空間觀念形成的基礎(chǔ),是學(xué)生獲得初步空間觀念的主要途徑之一。既然很重要,在實(shí)際教學(xué)時(shí)就不能讓學(xué)生的觀察流于形式、盲目雜亂。那么,怎樣觀察,我們?cè)趺匆龑?dǎo)?我認(rèn)為可以概括為3個(gè)關(guān)鍵詞:目的、順序、重點(diǎn),要培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)一定目的,有順序、有重點(diǎn)地去觀察,在反復(fù)細(xì)致觀察的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生展開豐富的空間想象。
具體的做法就是觀察前提觀察要求,明確觀察什么、怎么觀察、重點(diǎn)看什么。
觀察不是孤立的,觀察必然是和學(xué)生的動(dòng)手操作、已有經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生的思維緊密相連的。
只看不想不叫觀察,觀察時(shí)的判斷、推理、比較、抽象等思考才能推動(dòng)學(xué)生空間觀念更明晰。
所以教師不但要教會(huì)學(xué)生怎么觀察,也要引導(dǎo)學(xué)生觀察時(shí)怎么思考。
策略之三:直觀操作,媒體輔助
程霞:還有一種方法,我們課堂教學(xué)時(shí)經(jīng)常會(huì)用到,這就是——直觀操作。我們總說,“聽過會(huì)忘”“看能記住”“做才理解”??臻g感知很依賴于直觀操作活動(dòng),這是由“圖形與幾何”這類知識(shí)的特點(diǎn)決定的。所以,只有讓視覺、聽覺、觸覺等多種感官一起參與活動(dòng),才能讓學(xué)生對(duì)圖形的特征有深刻印象,從而形成表象。
操作雖然直觀,但它也有它的局限性,它有時(shí)難以呈現(xiàn)出圖形的運(yùn)動(dòng)變化和運(yùn)動(dòng)軌跡。這時(shí)候我們可以借助多媒體輔助演示。
劉靜:不知道大家是否還記得,今天課堂上學(xué)習(xí)小組匯報(bào)時(shí),下面就有學(xué)生就提出了質(zhì)疑:你怎么知道長(zhǎng)方體相對(duì)的面相等?雖然有學(xué)生也提出了驗(yàn)證的方案——剪下來比一比,量一量計(jì)算一下,可是這兩種方法各有弊端:測(cè)量與剪下來都容易產(chǎn)生誤差,而且在課堂上時(shí)間并不允許。這時(shí),多媒體的直觀功能就彰顯出來了,我就利用課件的演示讓學(xué)生直觀地感受到相對(duì)的面完全相等。
【思辨課堂】
高偉:總之,空間觀念的培養(yǎng)必須根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和幾何的教學(xué)特點(diǎn),精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué),注重學(xué)生認(rèn)知規(guī)律,把觀察、操作、想象、推理、表達(dá)等活動(dòng)結(jié)合起來,培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念。
這些手段伴隨著學(xué)生學(xué)習(xí)的過程。我們可以確定這個(gè)模式是:直觀感知、操作確認(rèn)、思辨論證、實(shí)際應(yīng)用。我們稱之為“思辨課堂”模式。
我校推行的思辨課堂,注重讓學(xué)生成為課堂的主人,通過課前獨(dú)立思辨,課中生生思辨,親身經(jīng)歷知識(shí)形成的全過程,建構(gòu)知識(shí)體系。它是與“培養(yǎng)學(xué)生空間觀念”相契合的學(xué)習(xí)平臺(tái)。
劉靜:我們推行“學(xué)本式成長(zhǎng)思辨課堂”已經(jīng)兩年多的時(shí)間了,它要求以學(xué)生的學(xué)為主,以學(xué)生自主探索、分享交流辯論為手段,教師站好組織者、引導(dǎo)者、提升者的“位置”。
祖述丹:“學(xué)本式成長(zhǎng)思辨課堂”推行“思辨式數(shù)學(xué)閱讀”。通過課前閱讀單,將學(xué)生思辨、自主探索的過程前置,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,使知識(shí)的形成過程更豐富更完整。
高偉:這就是我們圖形與幾何部分培養(yǎng)學(xué)生空間觀念“遵循規(guī)律、多層思辨”的思辨課堂模式。我們還會(huì)繼續(xù)探索,在課程改革大潮中踏浪而行。
編輯/魏繼軍