王強國
(寶應(yīng)縣實驗小學(xué),江蘇 揚州 225800)
2011年版“課標(biāo)”給出的十個核心詞中,只有“模型”以“思想”指稱,其余均以“能力”定位。這表明一個觀點:模型思想是數(shù)學(xué)基本思想之一。相對于其他的核心詞,模型思想是小學(xué)教師最陌生、前認知最少的一個概念,大多數(shù)的小學(xué)教師在校學(xué)習(xí)期間或在職培訓(xùn)中,從未接觸過“數(shù)學(xué)建?!闭n程,從未參與過數(shù)學(xué)建?;顒?。因而,小學(xué)教師對模型思想的認識頗為有限。認知的不足、經(jīng)驗的匱乏,導(dǎo)致教學(xué)時模糊不清,影響課程目標(biāo)的落實。
“模型思想的建立是學(xué)生體會和理解數(shù)學(xué)與外部世界聯(lián)系的基本途徑。建立和求解模型的過程包括:從現(xiàn)實生活或具體情境中抽象出數(shù)學(xué)問題,用數(shù)學(xué)符號建立方程、不等式、函數(shù)等表示數(shù)學(xué)問題中的數(shù)量關(guān)系和變化規(guī)律,求出結(jié)果并討論結(jié)果的意義。這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生形成初步的模型思想,提高學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和應(yīng)用意識?!盵1]2011年版“課標(biāo)”闡述中包含三層內(nèi)容:模型思想的主要功能;數(shù)學(xué)建模的簡要過程與表現(xiàn)形態(tài);形成模型思想的其他作用。表述中,模型思想的“主要功能”與“其他作用”,沒有一起呈現(xiàn),而是放在一頭一尾分開講述。細細研讀,撰寫者的良苦用心可見一斑。第一句話是建立模型思想的教學(xué)定位,盡管模型思想在現(xiàn)代化進程中非常重要,但在義務(wù)教育階段,它主要是“學(xué)生體會和理解數(shù)學(xué)與外部世界聯(lián)系的基本途徑”。第二句話是對數(shù)學(xué)建模過程的刻畫,刪繁就簡,突出了它的三個主要環(huán)節(jié)。同時,也間接表明了這里采納的是數(shù)學(xué)模型的狹義解釋。第三句話進一步指出,這些過程性內(nèi)容的學(xué)習(xí),只是“有助于”學(xué)生“初步”形成模型思想,旨在“提高學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和應(yīng)用意識”,還不是真正建立模型思想,更談不上“數(shù)學(xué)建模能力”的提升。[2]
1.功能說
主流地位的詮釋如:“建模是學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的一種新的方式,它為學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)的空間,有助于學(xué)生體驗數(shù)學(xué)在解決實際問題中的價值和作用,體會數(shù)學(xué)與日常生活和其他學(xué)科的聯(lián)系,體驗綜合運用知識和方法解決實際問題的過程,增強應(yīng)用意識;有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力?!盵3]類似這種詮釋的學(xué)者,他們緊扣素質(zhì)教育的兩個重點目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力,傾向于模型思想是最能體現(xiàn)學(xué)科價值的數(shù)學(xué)素質(zhì)之一的觀點。本次課程改革,其初衷是“深化素質(zhì)教育”“完善學(xué)生的學(xué)習(xí)方式”,實施中,在強調(diào)過程教學(xué)的同時,開辟了新的課程形態(tài)“研究型課程”,并在學(xué)科教學(xué)中設(shè)立綜合實踐活動。當(dāng)下提出的模型思想,只是給這些泛學(xué)科的一般性要求中注入數(shù)學(xué)的學(xué)科內(nèi)涵[4]。
2.過程說
有學(xué)者認為,數(shù)學(xué)建模一般要經(jīng)歷“模型準(zhǔn)備——模型假設(shè)——模型求解——模型運用”的過程。其中,模型準(zhǔn)備是起點,從現(xiàn)實生活或具體情境中抽象出數(shù)學(xué)信息,對問題進行必要的簡化;模型假設(shè)是根據(jù)現(xiàn)實原型對象的特征,結(jié)合已有知識和生活經(jīng)驗,提出假設(shè),確定數(shù)學(xué)建模的方向或初步思路;模型求解是針對問題特點和建模目的,找出合理、簡化的解決辦法;模型運用是借助模型求出結(jié)果,并解釋它在現(xiàn)實問題中的意義。[5]
葉其孝教授將數(shù)學(xué)建模的過程歸納為七個步驟:(1)對某個實際問題進行觀察、分析;(2)對實際問題進行必要的抽象、簡化,做出合理的假設(shè);(3)確定模型建立中的變量和參數(shù);(4)根據(jù)某種“規(guī)律”建立變量和參數(shù)間確定的數(shù)學(xué)關(guān)系;(5)解析或近似地求解該數(shù)學(xué)問題;(6)驗證結(jié)果是否正確;(7)如果上一步的結(jié)果是肯定的,則建模完成,如果是否定的,則返回到第(1)步重新進行分析,重復(fù)上述建模過程?!叭绻獙?shù)學(xué)建模下個定義的話,那就是:數(shù)學(xué)建模就是上述七個步驟的多次重復(fù)的過程。”[6]葉教授如是說。
“過程說”圍繞模型的建立過程展開,與課改之初提倡的“吃全魚”的教學(xué)主張有相通之處。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,許多時候可能只能或者僅需展示數(shù)學(xué)建模的簡要過程。
上述兩種詮釋或多或少地秉持教學(xué)論的觀點和語言來解釋。如果從模型思想數(shù)學(xué)學(xué)科層面來解讀,我們會發(fā)現(xiàn)模型思想具有本質(zhì)化的思想,能使我們對數(shù)學(xué)的本質(zhì),尤其是數(shù)學(xué)應(yīng)用的特點與過程,獲得更為全面、深刻的理解,同時,也能豐富我們對數(shù)學(xué)問題解決的認識。
關(guān)注數(shù)學(xué)模型的分類,有助于我們系統(tǒng)化、條理化認知模型。在數(shù)學(xué)界,關(guān)于模型的分類還沒有像化學(xué)元素分類、生物分類那樣公認的標(biāo)準(zhǔn),不同學(xué)者基于不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)給出不同的分法。以下兩種分類,對一線教師的建模教學(xué)有較強的指導(dǎo)意義。
一是依照事物認識的過程,分為描述性數(shù)學(xué)模型和解釋性數(shù)學(xué)模型兩大類。解釋性數(shù)學(xué)模型反映的是從一般到特殊的認識過程,常運用于數(shù)理邏輯和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的研究,小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中鮮有涉足。而描述性數(shù)學(xué)模型反映了從特殊到一般的認識過程,它從分析客觀事物的具體特征或狀態(tài)入手,經(jīng)過逐步抽象得到。把客觀事物中量的關(guān)系概括于一個數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)之中,是其主要特征。[7]這種分類對教者的指導(dǎo)價值主要體現(xiàn)在建模思路的引領(lǐng),從個性到共性,從一個到一類,也體現(xiàn)出模型思想所具有的一般化思維的特點,是小學(xué)數(shù)學(xué)模型思想滲透的常用方式。
二是按照模型對象的特點,分為概念型數(shù)學(xué)模型、方法型數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)型數(shù)學(xué)模型。其中,結(jié)構(gòu)型數(shù)學(xué)模型是以數(shù)學(xué)對象為原型,再抽象所得到的數(shù)學(xué)模型,小學(xué)數(shù)學(xué)中的“雞兔同籠”等可以看作一種結(jié)構(gòu)模型;方法型數(shù)學(xué)模型是指數(shù)學(xué)中的各種公式及運算系統(tǒng)、各類方程及其求解方法等,是由實際對象間量的關(guān)系抽象出來的,這在教學(xué)中較為常見;概念型數(shù)學(xué)模型是指數(shù)學(xué)中的基本概念,如平行、三角形、倍數(shù)等,通常由客觀事物或現(xiàn)象的直接抽象得到。[8]這種分類對教者的指導(dǎo)價值主要體現(xiàn)在建模共識的達成。即教材中蘊含著大量的數(shù)學(xué)建模素材,小學(xué)數(shù)學(xué)模型思想的滲透是可行的并且能有所作為!
事實上,數(shù)學(xué)模型在學(xué)術(shù)界有兩種解釋:廣義上,一切數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)理論體系,各種數(shù)學(xué)公式、各種方程式以及由公式系列構(gòu)成的算法系統(tǒng)等,都可稱之為數(shù)學(xué)模型。狹義上,只有那些反映特定問題或特定的具體事物系統(tǒng)的數(shù)學(xué)關(guān)系結(jié)構(gòu),才叫作數(shù)學(xué)模型。[9]兩者都是人類進化和社會發(fā)展的產(chǎn)物,不同之處是:前者是“無心插柳”型,起初并沒有意識到它是模型;后者是“有心栽花”型,有意識地建構(gòu)模型,這成為當(dāng)今應(yīng)用數(shù)學(xué)中數(shù)學(xué)模型的原意。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,更傾向于狹義上數(shù)學(xué)模型的滲透與初步建立。
1.對象的準(zhǔn)確定位
(1)基于兒童的生活經(jīng)驗
兒童的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),有兩個基礎(chǔ):知識和經(jīng)驗。在日常教學(xué)中,對于學(xué)生學(xué)情的分析,教者習(xí)慣于關(guān)注學(xué)生已經(jīng)學(xué)過哪些相關(guān)的知識,即教材內(nèi)容的邏輯關(guān)聯(lián),卻往往忽視知識之外,學(xué)生已經(jīng)具有的生活經(jīng)驗。這里的生活經(jīng)驗是指兒童在生活中通過親身經(jīng)歷、體驗而獲得的對事物的認識與反映,具有自然性、生成性、發(fā)展性等不同層面的特點。[10]尊重和承認“生活經(jīng)驗是兒童數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的重要資源”,有助于我們更準(zhǔn)確地把握學(xué)生的認知起點,改變我們的教學(xué)方式,繼而促進學(xué)生學(xué)習(xí)方式的優(yōu)化。一般來說,數(shù)學(xué)的模型皆有其現(xiàn)實的生活背景,在模型思想的建立中,立足兒童的生活經(jīng)驗,將教材上的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為兒童日常生活數(shù)學(xué)問題的火熱思考,有利于學(xué)生感受其中隱含的數(shù)學(xué)問題,促使學(xué)生將生活問題抽象成數(shù)學(xué)問題,從而感知數(shù)學(xué)模型的存在。[11]
(2)基于兒童的認知特征
一要用兒童的眼光視角觀察。對于事物的觀察,兒童容易被表面現(xiàn)象所迷惑,難以準(zhǔn)確、迅速地把握事物的本質(zhì)以及事物之間的內(nèi)在聯(lián)系。這要求我們在模型的建立中,循序漸進,問題設(shè)置要能巧妙引導(dǎo)學(xué)生思維,過程中需要及時的正向。二要用兒童的思維方式分析。小學(xué)階段的兒童,思維主要還是以直觀形象思維為主,抽象的模型對學(xué)生而言理解困難。教學(xué)中,應(yīng)該積極創(chuàng)設(shè)生動有趣的情境,激發(fā)學(xué)生探究的熱情,借助直觀的學(xué)具操作等活動幫助學(xué)生感知、建立數(shù)學(xué)的模型。三要用兒童的語言范式表述。兒童有自己的話語體系,可能不嚴謹,但卻是兒童熟悉的,應(yīng)該允許兒童適度的“任性”表達。同時,教者本身的語言也應(yīng)該切合兒童的認知水平。比如“猜想——驗證”,這是模型建立中常用的策略,也幾乎成為教師的口頭禪,但這樣的描述過于“數(shù)學(xué)化”,小學(xué)中低年級的兒童,并不能完全領(lǐng)略,高明的教者總是人文關(guān)照的口語化:“我們一起來想個辦法,讓大家相信這個說法……”
2.目標(biāo)的合理設(shè)置
在數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中,并沒有提出具體明確的模型思想教學(xué)的目標(biāo)。作為教者應(yīng)該有以下的辯證認識:一方面,這符合小學(xué)學(xué)情,符合小學(xué)生的知識水平、能力經(jīng)驗;另一方面,沒提要求,不意味著不可作為、無須作為!如前文歸納,小學(xué)數(shù)學(xué)教材中,模型思想建立的知識載體是客觀存在的,關(guān)鍵是如何定位。
(1)培育初步的模型意識
縱觀現(xiàn)行的各個版本的小學(xué)數(shù)學(xué)教材,內(nèi)容的分布、習(xí)題選擇不盡相同,但具體到某一課時的內(nèi)容編排,會發(fā)現(xiàn)相同之處,多以“生活情境——抽象模型——模型驗證——模型解釋與應(yīng)用”的方式呈現(xiàn),這種編排體系為模型意識的培育提供了天然的契機。宏觀上,教者可以從整體上用建模的視角去解讀教材,充分彰顯其中蘊含的模型思想;微觀上,可以通過實際問題的數(shù)學(xué)化與數(shù)學(xué)問題的生活化引領(lǐng)學(xué)生感知模型的存在,在適時的回顧與反思中明晰模型,在實際問題的解決中感受模型的應(yīng)用價值,從而不斷增強數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用意識。
(2)經(jīng)歷初步的建模過程
數(shù)學(xué)思想是發(fā)展的、動態(tài)的,而數(shù)學(xué)知識是相對定型的、靜態(tài)的。如果把模型的建立當(dāng)作唯一追求的結(jié)果,那么就可能步入“模型化”的誤區(qū),事實上,無論何種模型都不可能解決所有的問題。因而將模型建立過程的體驗作為小學(xué)數(shù)學(xué)模型教學(xué)的核心目標(biāo)是學(xué)術(shù)界的共識。模型思想的滲透與建立過程,從顯性來講,會對學(xué)生的解題能力和后續(xù)學(xué)習(xí)產(chǎn)生持續(xù)影響;從隱性來講,會影響學(xué)生從事數(shù)學(xué)以外活動時的思維方式和行為方式。[12]在經(jīng)歷建模與用模的過程中,學(xué)生的思維會得以發(fā)展,數(shù)感、符號意識、幾何直觀、推理能力、應(yīng)用意識和創(chuàng)新意識等能得以提高,而這些恰恰是數(shù)學(xué)學(xué)科素養(yǎng)提升的基礎(chǔ)。
(3)體驗初步的用模樂趣
數(shù)學(xué)學(xué)科有一種特質(zhì)的美——簡潔美。這種美既體現(xiàn)于數(shù)學(xué)定義與規(guī)律敘述的高度濃縮性、公式與法則的高度概括性,更體現(xiàn)于數(shù)學(xué)學(xué)科內(nèi)在的思想方法的精煉與適用,數(shù)學(xué)思維的自由與創(chuàng)造。數(shù)學(xué)模型是體現(xiàn)簡潔美的優(yōu)良載體,用模型視角去觀察事物,有助于學(xué)生準(zhǔn)確迅速地把握事物的本質(zhì),提升比較、抽象、概括等能力;用模型方法去思考問題、解決問題,有利于學(xué)生舉一反三,觸類旁通,促進認知結(jié)構(gòu)的新建與重組,在體驗用模樂趣的同時,進一步激發(fā)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。
基于數(shù)學(xué)建模教學(xué)的目標(biāo)定位與對象的認知能力,小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,模型思想建立,應(yīng)該以滲透的方式為主,需要教者巧妙引導(dǎo),讓模型思想浸入學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)歷程。
1.用數(shù)學(xué)化的眼光觀察
數(shù)學(xué)化其實就是從(數(shù)學(xué)外部的)現(xiàn)實世界到數(shù)學(xué)內(nèi)部,從數(shù)學(xué)內(nèi)部發(fā)展,再到現(xiàn)實世界中(以及應(yīng)用于其他學(xué)科之中)的全過程。(弗賴登塔爾語)所謂數(shù)學(xué)化的眼光觀察,主要指教師引導(dǎo)學(xué)生從具體的教學(xué)情境中,準(zhǔn)確獲取具有建模意義的數(shù)學(xué)信息,并能運用已有的知識經(jīng)驗進行適度的整理和組織。這種數(shù)學(xué)化,表面看是一種數(shù)學(xué)直觀思維,實質(zhì)上更多的指向數(shù)學(xué)抽象、直觀想象,它是學(xué)生實現(xiàn)數(shù)學(xué)建模不可或缺的能力基礎(chǔ)。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,應(yīng)該結(jié)合不同的學(xué)段有意識地逐步培養(yǎng)。如蘇教版數(shù)學(xué)教材中有關(guān)“圓”的教學(xué),第一學(xué)段,我們重點引導(dǎo)學(xué)生從實物中抽象出圓,可以出示一組關(guān)于圓的實物圖片,啟發(fā)學(xué)生思考:你看到了什么?在學(xué)生匯報的基礎(chǔ)上,教者小結(jié):用生活的眼光,我們看見的是一張張優(yōu)美的圖片,用數(shù)學(xué)的眼光,我們會看到“圓”……完成生活問題數(shù)學(xué)化。第二學(xué)段,重點研究圓的特征與面積的計算,以“半徑的特征”為例,在學(xué)生畫一畫、量一量、折一折的基礎(chǔ)上,觀察、思考有什么發(fā)現(xiàn),得出“無數(shù)條、都相等”的特征,實現(xiàn)數(shù)學(xué)內(nèi)部規(guī)律化。在認識圓的特征后,可以安排學(xué)生解釋汽車的車輪為什么設(shè)計成圓形而不是正方形、長方形或三角形等,走向數(shù)學(xué)內(nèi)容現(xiàn)實化,使學(xué)生建立完整的“圓”的概念模型。
2.用一般化的思維概括
一般化的思維,主要指在模型建立的教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生從一個問題的解決,拓展為一類問題的解決,并加以推廣應(yīng)用,其中蘊含歸納法的思想,也包含合情推理的成分。這歷來是小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)所忽視和欠缺之處,原因一方面是教者低估學(xué)生的潛能,對學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)認識不力,認為學(xué)生理解不了;另一方面,受限于當(dāng)課的教學(xué)內(nèi)容與時間,這里的“一個問題”,更準(zhǔn)確地說,應(yīng)該是類似的“一個個問題”,必然需要花費較多的時間,加之對建模教學(xué)的認知不足,選擇放棄。教學(xué)中,一般化的處理,還具有由淺入深、逐步逼近問題本質(zhì)的意蘊,有助于學(xué)生形成初步的模型思想。如蘇教版數(shù)學(xué)五年級上冊“用字母表示數(shù)”教學(xué),出示:一支鋼筆a元,3支這樣的鋼筆多少元?得出3a 元后,教者去除習(xí)題,留下“3a”字樣,引導(dǎo)學(xué)生用自己的語言說一說還可以表示什么?有學(xué)生想到如果每支鉛筆a 元,那么3支這樣的鉛筆就是3a元,如果每千克蘋果a元,那么3 千克這樣的蘋果就是3a 元……師生總結(jié):單價×數(shù)量=總價。在一般化理念的指引下,可以進一步追問:還可以找到類似這樣的關(guān)系式嗎?學(xué)生想到“速度×?xí)r間=路程”“工作效率×工作時間=工作總量”……
3.用結(jié)構(gòu)化的視角感知
結(jié)構(gòu)是關(guān)系的組合。結(jié)構(gòu)化思維主要指,在建模教學(xué)中,面對現(xiàn)實的教學(xué)情境,能夠去除情境的枝枝蔓蔓,由原型結(jié)構(gòu)抽象出數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)化的認知,有助于學(xué)生迅速準(zhǔn)確地把握問題的本質(zhì),感知數(shù)學(xué)模型的基本脈絡(luò)。實際教學(xué)中,有兩種行之有效的做法:一是抓關(guān)鍵詞,連點成線。如蘇教版(數(shù)學(xué))四年級上冊“認識平行”教學(xué)。在學(xué)生觀察、操作的基礎(chǔ)上,揭示“像這樣不相交的兩條直線互相平行”。教者可以設(shè)問:同學(xué)們,你們覺得這句話中哪些詞很重要?學(xué)生很快想到“不相交”“兩條”“直線”等,這些詞就是“平行”概念模型的基本結(jié)構(gòu)。二是立足算理,進行實質(zhì)性追問。如蘇教版數(shù)學(xué)二年級上冊“表內(nèi)乘法”教學(xué)。習(xí)題:一幢樓房有7層,每層住6戶,一共住了多少戶?學(xué)生列出6×7 的算式后,我們可以追問:你為什么用乘法計算?學(xué)生回答:一共住了多少戶,就是求7個6相加的和是多少,所以用乘法計算。還可以追問:你為什么不用加法?在這樣的追問中,有利于學(xué)生感知乘法模型的存在與應(yīng)用。
4.用系列化的體例強化
系列化的體例,主要指在模型建立的教學(xué)中,當(dāng)學(xué)生初步感知或建立某一數(shù)學(xué)模型后,引導(dǎo)學(xué)生對抽象出的模型進行適度的變式,在比較中,強化模型的結(jié)構(gòu)認知,形成網(wǎng)狀的知識結(jié)構(gòu)。教學(xué)中,以下兩種方式值得借鑒。一是“多題一解”,如蘇教版數(shù)學(xué)五年級下冊“圓的面積”教學(xué)。在學(xué)生形成圓的面積算法模型后,教者安排如下一組習(xí)題:(1)一個圓,半徑3 厘米,面積是多少平方厘米?(2)一個圓,直徑4厘米,面積是多少平方厘米?(3)一個圓,周長25.12厘米,面積是多少平方厘米?練習(xí)的過程中,學(xué)生會發(fā)現(xiàn),盡管題型有變化,但算法都簡化為πr2。二是“一題多變”??梢员3诸}目中數(shù)量和關(guān)系,改變情境載體,如“工人師傅鋪一段路,前3 天平均每天鋪160米,后5天平均每天鋪180米,一共鋪好多少米?”這樣的工程問題,我們可以改為行程問題或者購物問題等,學(xué)生通過比較會發(fā)現(xiàn),算式不變,數(shù)量關(guān)系不變,都可以用字母表示為兩個積的和:a×b+c×d=s;此外,我們還可以將一道題中某一條件與問題置換,形成“新”的問題情境,在模型的運用中強化模型的意識。
5.用顯現(xiàn)化的方式表征
數(shù)學(xué)模型無論是思維表征的過程還是形式表征的過程,都需要兩個基本的教學(xué)過程做支撐。一是從“境”到“型”,通過抽象、歸納感悟理解數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)化與簡約化的特征;二是從“型”到“境”,通過演繹結(jié)構(gòu),深化理解數(shù)學(xué)包容性與應(yīng)用性的特征。[13]學(xué)生經(jīng)歷了模型建構(gòu)過程,初步感知或建立了某一數(shù)學(xué)模型,此時,教者應(yīng)該適時地引導(dǎo)學(xué)生用顯現(xiàn)化的方式表征。這種表征并非簡單的重復(fù),其價值一方面是學(xué)生對模型結(jié)構(gòu)的強化與清晰化,深化對模型的認知;另一方面也是學(xué)生個性化解讀與理解的過程,有利于模型的應(yīng)用與推廣。方式主要有兩種:一是“可聞”,即讓學(xué)生用語言表述?!罢Z言是思維的外殼”,學(xué)生在語言表述的過程中,必然需要對自己的思維進一步梳理,在個性化的陳述中,實現(xiàn)自主建構(gòu)。二是基于操作的顯現(xiàn)化,這里的操作,不僅包括動手擺弄實物、比劃手勢、活動肢體等操作學(xué)具的活動,還應(yīng)該包括借助符號、文字和圖表等數(shù)學(xué)語言動手畫圖、標(biāo)注、列舉等逐步抽象化操作語言的活動。[14]
1.在正例與反例的對比中活化
如前文所述,模型思想的建立通常采用一般化的思維、系列化的體例等逐步實現(xiàn)。這樣的處理,為每一類模型提供了數(shù)量較多的、與之相對應(yīng)的、典型的問題,有利于學(xué)生模型的感知與建立。缺陷在于,客觀上減少了學(xué)生在沒有提示的情況下自主選擇模型的機會,篩選模型的意識會降低。以“方程算法模型”為例,教學(xué)中,我們常常遇到這樣的尷尬——平時用不到,用時想不到!因此,在建模教學(xué)中,需要在正例與反例的對比中,活化模型的選擇與應(yīng)用。如蘇教版數(shù)學(xué)六年級上冊“解決問題的策略——替換”教學(xué)。在學(xué)生充分感知、熟練運用替換的算法模型后,教者出示:“小明原來有一些郵票,今年又收集了24張。送給小軍30張后,還剩54張。小明原來有多少張郵票?” 由學(xué)生試著解答。短暫的沉默后,學(xué)生發(fā)現(xiàn)這道題不適合替換。教者追問:“為什么不適合替換,大家覺得可以怎么解決?”學(xué)生再次回顧替換模型的題型特征——知道總量以及量與量之間的關(guān)系,使用倒推模型解決的同時,學(xué)會辯證地看待模型的功能,活化模型的運用。當(dāng)然,反例的呈現(xiàn),一定要注意時機的把控,正像沒有建立前,盡量不出現(xiàn)反例。
2.在方法與過程的反省中拓展
模型思想的建立,離不開教者的引導(dǎo),更依賴于學(xué)生個體的自主性建構(gòu),要求學(xué)生對自己的活動過程不斷地進行反省,這種反省如同生物體消化食物和吸收養(yǎng)分一樣,必須且別人無法代替。在建模教學(xué)中,反省主要體現(xiàn)在建模結(jié)果與建模過程兩大方面。對建模結(jié)果的反思主要表現(xiàn)為對模型正確性的驗證,如兩位數(shù)乘兩位數(shù)的算法模型,在學(xué)生建立模型后,可以讓學(xué)生對計算結(jié)果展開驗證與解釋。小學(xué)數(shù)學(xué)建模教學(xué)更傾向于對建模過程的反思,用模型的視角審視模型的建立過程,以拓展學(xué)生的模型認知。如蘇教版(數(shù)學(xué))三年級上冊“長方形、正方形的認識”教學(xué),在學(xué)生探究出兩者的特征之后,教者提問:“同學(xué)們,回顧一下剛才的學(xué)習(xí),我們是怎么得出它們的特征的?”學(xué)生回答出:“先觀察長方形紙片,得到猜想,然后通過量、折、比等活動進行驗證。”引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)歷程、探究方法的反省。教學(xué)中,對研究視角的反省,也應(yīng)該得以強化,如上述課例,教者安排了讓學(xué)生從學(xué)具袋中(三角形、梯形、長方形各一個)摸出長方形,學(xué)生正確摸出后,教者提問:“大家猜猜看,他可能摸的是哪里?”學(xué)生思考交流,得出,既要摸邊又要摸角,教者適時歸納:“研究一個平面圖形,我們通常就從它的邊和角兩個方面開始?!?/p>
綜上所述,模型思想有其獨特的價值,小學(xué)數(shù)學(xué)教材蘊含大量的建模素材,我們應(yīng)該擁有建模的眼界,超越素材、情境的表面,捕獲其背后的模型,為學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的提升做出自己的努力!▲