□ 章 穎

《義務(wù)教育數(shù)學課程標準（2022 年版）》在“空間與圖形”的第三學段（5～6年級）中指出：“能用有序數(shù)對（限于自然數(shù)）表示點的位置，理解有序數(shù)對與方格紙上點的對應(yīng)關(guān)系?！痹谌粘Ｉ钪写_定位置有多種途徑和方式，而在數(shù)學學習中一般用數(shù)對來確定位置，那如何讓學生感受到用數(shù)對確定位置的必要性和簡潔性？在日常生活中確定位置往往沒有“原點”的概念，那又如何讓學生感受到“原點”作為數(shù)對核心要素之一的必要性？

基于上述思考，以人教版教材五年級上冊“用數(shù)對確定位置”為例，從現(xiàn)實生活中的情境引出用數(shù)對確定位置，讓學生體會數(shù)對與平面上點的一一對應(yīng)關(guān)系，初步感知平面直角坐標系的表示方法以及思想，初步感受這種表示方法帶來的便利，促進學生高階思維的發(fā)展。

一、通過沖突與碰撞，感受數(shù)對產(chǎn)生的必要性

如何確定數(shù)對中兩個數(shù)的位置，用怎樣的方式描寫數(shù)對，每個學生都有獨特的理解，教學時可以利用學生的思維碰撞，感受數(shù)對產(chǎn)生的必要性，減少生活中“先行后列”的方法帶來的負遷移。

【教學片段1】

師（出示圖1）：張亮同學舉手提問，你能幫老師找到他坐在哪里嗎？

圖1

（根據(jù)學生的回答，教師板書：

師：這么多方法中，你喜歡用哪種方法？請說說理由。

生：我喜歡“→2↑3”，因為它能看出是先從左往右數(shù)，再從前往后數(shù)。

生：我喜歡“3，2”“2，3”，因為它們很方便，很簡明。

生：我覺得“××的××邊”不好，因為有時一個人的某一邊會有很多其他同學。

師：同學們很會思考，為了記錄的統(tǒng)一，數(shù)學上規(guī)定，先豎著看在第幾列，再橫著看在第幾行，記作（2，3）。

學生通過交流，發(fā)現(xiàn)同一位置有多種表述，如果沒有統(tǒng)一的標準，不利于人們之間的交流，從而感受數(shù)對產(chǎn)生的必要性及其簡潔性。

二、通過抽象與對比，感受確定原點的重要性

“用數(shù)對確定位置”是用有序數(shù)對來刻畫二維空間中某一點的位置，即在平面直角坐標系中研究點的位置是如何用數(shù)對來刻畫的。雖然小學階段所用的是“方格紙”坐標系，但它也是真正坐標系的雛形。因此它必須要具備坐標系的三個關(guān)鍵要素：原點、方向、單位長度。在唯一確定的直角坐標系中，每個有序數(shù)對與平面上的每個點會建立一一對應(yīng)關(guān)系。在教學中教師可以創(chuàng)設(shè)直角坐標系與實際情境圖的對比，讓學生感受三要素的重要性和便捷性，通過對比，讓學生的認知水平從原有的一維數(shù)軸拓展到二維平面直角坐標系。

【教學片段2】

師：現(xiàn)在我們把張亮的位置抽象成一個點，把它標記在方格紙中。你覺得它的位置怎樣表示比較合適？

生:（2，3）。

師：2和3分別表示什么意思呢？

生：2 表示從左往右數(shù)第2 列，3 表示從下往上數(shù)第3個。

師：我們把第一行都放在橫軸上，第一列都放在縱軸上，你能把橫軸和縱軸的數(shù)字補充完整嗎？（根據(jù)學生的補充將橫軸、縱軸補完整，如圖2）

圖2

師：橫軸和縱軸都是從1開始的。你還記得數(shù)軸是從幾開始計數(shù)的嗎？

生：從0開始。

師：那橫軸、縱軸是從0 開始計數(shù)好，還是從1開始計數(shù)好？

生：我覺得從1 開始就可以，因為生活中的座位都是從1 開始計數(shù)的，電影院也是從1 排1 號開始的。

生：我覺得從0開始計數(shù)好，因為如果1組1號向教室門的方向走，那他的位置就是零點幾了，從1開始沒法表示。

生：我覺得也是從0開始計數(shù)好，和數(shù)軸統(tǒng)一。

生：我也贊同從0 開始計數(shù)，你看地球儀上有經(jīng)線和緯線，有時就有零點幾度，如果從1 開始計數(shù)那就表示不出來了。

師：的確，生活中有很多情況都是從0開始的，比如航海時的位置、在地圖上確定位置等。教室的座位圖我們也可以從0開始計數(shù)。如果從0開始計數(shù)，你覺得哪里代表0比較合適？

生：前門進來要空一些位置才開始擺課桌椅，所以0和1之間的距離正好是教室走廊這邊的墻和課桌之間的距離。

師：好，那我們就根據(jù)大家的建議，把這幅圖補充完整。這幅圖現(xiàn)在就和以前學習的數(shù)軸統(tǒng)一起來了，我們把橫軸和縱軸的交叉點（0，0）叫作原點（如圖3）。

圖3

在學生建構(gòu)直角坐標系的過程中，自然引出橫軸、縱軸、原點這些基本要素，使學生在潛移默化中感悟了坐標系的思想?！坝脭?shù)對確定位置”不是單純地在生活中確定位置，而是為認識直角坐標系奠定基礎(chǔ)。因此，教師可以舍去用數(shù)對表示“塊”的內(nèi)容，直接從“情境圖”抽象到“格點圖”，再從“格點圖”抽象到“坐標系”。在這一過程中，通過形來研究數(shù)的特點，通過數(shù)來呈現(xiàn)物體的位置，在用方格紙和數(shù)對表示點的位置這兩種方法之間架起數(shù)與形的橋梁，讓學生了解數(shù)對與方格紙上的點存在一一對應(yīng)關(guān)系。

三、通過探究與感悟，感受數(shù)形結(jié)合的直觀性

在方格紙中找到數(shù)對相應(yīng)點的位置，對學生來說不難掌握，那么為什么要建立數(shù)對與方格紙上的點之間的關(guān)聯(lián)呢？其深層次的目的是讓學生直觀地理解直角坐標系，在學習有序數(shù)對的過程中為進一步學習平面直角坐標系做好鋪墊，為日后研究解析幾何奠定基礎(chǔ)。

【教學片段3】

教師出示數(shù)對（6,3）、（5,5）、（3,4）、（1,3）、（3,3）、（3,2）。

師：這里有一些數(shù)對，你們能很快找出它們的位置嗎？

師：哪些點在同一條直線上呢？

生：我發(fā)現(xiàn)（6,3）、（1,3）、（3,3）都在第3行（如圖4）。

圖4

生：我發(fā)現(xiàn)（3,4）、（3,3）、（3,2）也在同一條直線上，只不過它們都在同一列，它們都在第3列上（如圖5）。

圖5

師：如果連接（5,5）和（3,3）會得到怎樣的線段？

生：一條斜線（如圖6）。

圖6

師：這條斜線有什么特征？

生：如果延伸的話，這條直線剛好是從原點（0,0）出發(fā)的，而且線上每個數(shù)對的兩個數(shù)字都相等，比如（2,2）、（4，4），等等。

生：我能用一個數(shù)對把它們都表示出來，就是（x，x），只要數(shù)對中的兩個數(shù)是一樣的，這個數(shù)對上的點就一定在這條斜線上。

通過這樣的活動，學生很自然地感受到點的連線是變化多端的，每一個點都對應(yīng)一個數(shù)對，它們之間是一一對應(yīng)的，同時通過點所表示的線段，體會數(shù)對中行、列的變化與圖形變化之間的緊密聯(lián)系。用有序數(shù)對所對應(yīng)的點組成圖形，其實質(zhì)是用“數(shù)”來描述“形”，通過“數(shù)”與“數(shù)”之間的連接，畫出各種方向的直線，這充分體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合的直觀性。

四、通過聯(lián)系與對比，感受直角坐標系應(yīng)用的廣泛性

直角坐標系在小學階段應(yīng)用廣泛，如在圖形變換、函數(shù)思想、行程問題等領(lǐng)域經(jīng)常出現(xiàn)。因此，可以在練習中加入與這些領(lǐng)域有關(guān)聯(lián)的元素，既豐富練習的形式，又增強練習的層次，還有助于培養(yǎng)學生的高階思維，讓學生感受數(shù)學知識的內(nèi)在聯(lián)系。

【教學片段4】

教師出示練習1（如圖7），讓學生獨立完成。

圖7

師生校對第（1）題和第（2）題的答案。

師：誰來說說你有什么發(fā)現(xiàn)？

生：我發(fā)現(xiàn)三角形ABC和三角形HIG的形狀、方向都一樣，只是位置變化了。

生：我發(fā)現(xiàn)三角形ABC和三角形HIG每個頂點用數(shù)對表示時，第1 個數(shù)發(fā)生了變化，第2 個數(shù)都一樣。

生：對的。數(shù)對中第1個數(shù)表示的是橫軸上的位置，它變了，表示在橫軸上發(fā)生了移動；而第2個數(shù)表示的是縱軸上的位置，它沒變，說明這個圖形只是平移了。

師：同學們真會觀察，我們發(fā)現(xiàn)把一個圖形連續(xù)翻轉(zhuǎn)兩次相當于把這個圖形進行平移，圖形的大小、形狀都沒有改變，只是位置發(fā)生了改變。

小學階段圖形變換主要有三種方式：平移、旋轉(zhuǎn)和軸對稱。這三種變換方式之間有著密切的聯(lián)系，將這種聯(lián)系放在直角坐標系中就顯得直觀可視。因此，這一環(huán)節(jié)通過先讓學生畫軸對稱圖形，再引導他們觀察、思考數(shù)對的變化，使學生更容易理解翻轉(zhuǎn)與平移的關(guān)系。

數(shù)對除了能幫助學生發(fā)現(xiàn)圖形變換之間的關(guān)系，當把數(shù)對放入直角坐標系時，還能幫助學生直觀形象地了解一些基本的函數(shù)知識，發(fā)現(xiàn)函數(shù)中蘊藏著的變與不變。

【教學片段5】

教師出示練習2（如圖8），讓學生獨立完成。

圖8

師生校對第（1）和第（2）題的答案。

師：誰能來說說第（3）題中○和□有怎樣的關(guān)系？

生：我發(fā)現(xiàn)題目中每個數(shù)對的第2個數(shù)都比第1個數(shù)大2，也就是□=○+2。

生：我覺得還可以倒過來說，○=□-2。

生：其實就是這個點的數(shù)對，縱軸上的數(shù)比橫軸上的數(shù)大2。

師：看來數(shù)對還能表示直線上任意一點的變化。

這一環(huán)節(jié)通過逐個確定點的數(shù)對，促使學生在確定數(shù)對的過程中探索出變量之間的變化規(guī)律，體會變量中蘊藏著的關(guān)系，初步感悟函數(shù)思想。

總之，在教學過程中，教師自身要深入理解數(shù)對的本質(zhì)含義，引導學生用數(shù)對的變化認識圖形的變化，幫助學生感悟通過幾何建立直觀表象、通過代數(shù)得到數(shù)學表達的過程；引導學生用數(shù)對解決平面直角坐標系中的問題，幫助學生感悟坐標系是聯(lián)系代數(shù)與幾何的橋梁，理解坐標系中的數(shù)對與平面上的點一一對應(yīng)的關(guān)系；引導學生用數(shù)對解決現(xiàn)實問題，幫助學生感悟數(shù)形結(jié)合的精妙，提升學生的空間觀念和幾何直觀。