摘 要:在進(jìn)行中學(xué)段數(shù)學(xué)教學(xué)時(shí),教師應(yīng)以“圖形與幾何”的內(nèi)容為重點(diǎn),以不同教學(xué)階段為立足點(diǎn),探索多樣策略,培養(yǎng)學(xué)生的幾何直觀能力。作者將聯(lián)系自身現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn),從課堂導(dǎo)入、課堂講解、課堂練習(xí)、課堂總結(jié)、課后服務(wù)這五個(gè)階段入手,詳細(xì)闡述培養(yǎng)中學(xué)段學(xué)生幾何直觀能力的策略。
關(guān)鍵詞:小學(xué)數(shù)學(xué);中學(xué)段;幾何直觀能力;培養(yǎng)策略
中圖分類(lèi)號(hào):G427 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào):2097-1737(2023)19-0071-03
《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》)指出,圖形與幾何是義務(wù)教育階段學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的重要領(lǐng)域,要求教師引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)相關(guān)活動(dòng),認(rèn)識(shí)、測(cè)量圖形,了解圖形的位置與運(yùn)動(dòng),順其自然地發(fā)展空間觀念和幾何直觀。由此可見(jiàn),培養(yǎng)學(xué)生的幾何直觀能力是“圖形與幾何”教學(xué)的重中之重。“幾何直觀能力”是借助實(shí)物、形體模型等,直觀感知數(shù)量關(guān)系和空間形式的能力,包括讀圖分析能力、空間想象能力、畫(huà)圖思考能力、數(shù)形轉(zhuǎn)換能力等[1]。在數(shù)學(xué)課堂上,教師可依據(jù)教學(xué)內(nèi)容,立足不同的教學(xué)階段(如課堂導(dǎo)入、課堂講解、課堂練習(xí)、課堂總結(jié)、課后服務(wù)等),運(yùn)用不同策略,化抽象為直觀,引導(dǎo)學(xué)生積極體驗(yàn),使其在建構(gòu)數(shù)學(xué)認(rèn)知的同時(shí)培養(yǎng)幾何直觀能力,切實(shí)增強(qiáng)數(shù)學(xué)教學(xué)效果。
一、創(chuàng)設(shè)情境,導(dǎo)入課堂
教學(xué)情境是教師應(yīng)用適宜方式創(chuàng)設(shè)的教學(xué)場(chǎng)景,具有直觀性和趣味性,是激發(fā)學(xué)生興趣、促使學(xué)生探究的“法寶”。生活情境是教學(xué)情境的重要類(lèi)型,是真實(shí)情境的具體表現(xiàn)[2]。在數(shù)學(xué)課堂上,教師應(yīng)聯(lián)系教學(xué)內(nèi)容,利用實(shí)物、形體模型等,創(chuàng)設(shè)生活情境,調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性,驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主進(jìn)行直觀感知,為推動(dòng)課堂發(fā)展奠定基礎(chǔ),同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的幾何直觀能力。
“長(zhǎng)方形和正方形”這節(jié)課旨在引導(dǎo)學(xué)生了解長(zhǎng)方形和正方形的特征?,F(xiàn)實(shí)生活中有長(zhǎng)方形面和正方形面的物品不勝枚舉。學(xué)生在生活中早已與這些物品進(jìn)行了“互動(dòng)”,初步了解了長(zhǎng)方形和正方形。因此,在課堂導(dǎo)入階段,教師可立足教學(xué)內(nèi)容,展現(xiàn)生活中常見(jiàn)的各種有長(zhǎng)方形和正方形面的物品,如紙盒、相框等。在展示的同時(shí),教師提出問(wèn)題:“請(qǐng)大家觀察這些物品,它們的哪些面是長(zhǎng)方形,哪些面是正方形?”在問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下,學(xué)生觀察物品,指出其長(zhǎng)方形面和正方形面。教師及時(shí)贊賞學(xué)生的良好表現(xiàn),并引導(dǎo)學(xué)生環(huán)顧教室,找出身邊的正方形和長(zhǎng)方形面的物品,繼續(xù)觀察,
探究長(zhǎng)方形和正方形的特點(diǎn)。學(xué)生則積極地找尋物品,細(xì)心觀察,努力探究。這樣不僅輕松地創(chuàng)設(shè)了生活情境,還使學(xué)生順其自然地與直觀事物“互動(dòng)”,有利于在建構(gòu)數(shù)學(xué)認(rèn)知的同時(shí),培養(yǎng)幾何直觀能力。
二、組織活動(dòng),探究新知
(一)組織活動(dòng),自主探究
自主探究是學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)認(rèn)知的方式,也是學(xué)生發(fā)展幾何直觀能力的途徑[3]。在數(shù)學(xué)課堂上,教師依據(jù)學(xué)生學(xué)情,確定符合學(xué)生實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容,并以此為基礎(chǔ),不斷提出問(wèn)題,促使學(xué)生自主探究,引導(dǎo)學(xué)生透過(guò)數(shù)學(xué)現(xiàn)象理解數(shù)學(xué)的本質(zhì),建構(gòu)數(shù)學(xué)認(rèn)知,順其自然地培養(yǎng)幾何直觀能力。
例如,針對(duì)“圖形的平移”這一內(nèi)容,《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求教師引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷圖形的變化過(guò)程,使其體會(huì)圖形運(yùn)動(dòng)前后的變與不變,培養(yǎng)學(xué)生的幾何直觀能力。大部分中學(xué)段學(xué)生的形象思維水平較高,可以透過(guò)具體事物感受變化。對(duì)此,在課堂上,教師可以以圖形的運(yùn)動(dòng)變化為重點(diǎn),組織活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生自主探究。具體來(lái)說(shuō),教師可以給學(xué)生發(fā)放導(dǎo)學(xué)案,導(dǎo)學(xué)案上有兩幅圖:小船圖和金魚(yú)圖。結(jié)合這兩幅圖內(nèi)容,教師提出問(wèn)題:“請(qǐng)大家觀察這兩幅圖,你能發(fā)現(xiàn)圖中的小船和小金魚(yú)是如何運(yùn)動(dòng)的嗎?它們運(yùn)動(dòng)前后有怎樣的變化與不變呢?”在問(wèn)題的作用下,學(xué)生自主觀察圖片,使用不同的方法探尋小船和金魚(yú)的變與不變。在規(guī)定的時(shí)間結(jié)束后,教師搭建舞臺(tái),鼓勵(lì)學(xué)生化身為
“小老師”,展示自己使用的探究方法和探究結(jié)果。例如,一名“小老師”提道:“圖中的虛線表示小船和小金魚(yú)原來(lái)所在位置,實(shí)線表示它們現(xiàn)在的位置,箭頭表示它們的移動(dòng)情況,即小船和小金魚(yú)沿著水平位置向右移動(dòng),移動(dòng)前后的小船和小金魚(yú)形狀、大小不變?!苯處熧澷p“小老師”的發(fā)現(xiàn),并繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生:
“小船和小金魚(yú)各自向右移動(dòng)了多少個(gè)格子,你是如何數(shù)出移動(dòng)的格子數(shù)的?”在教師的引導(dǎo)下,全體學(xué)生繼續(xù)與格子圖中的小船和小金魚(yú)“互動(dòng)”,動(dòng)手?jǐn)?shù)一數(shù),確定小船和小金魚(yú)的移動(dòng)的格子數(shù),并由此總結(jié)相關(guān)方法。之后,教師按照如此方式引導(dǎo)學(xué)生探究、總結(jié)平移圖形的方法。實(shí)際上,在自主探究的過(guò)程中,學(xué)生不斷在直觀事物的輔助下總結(jié)數(shù)學(xué)結(jié)論,掌握課堂所學(xué),順其自然地培養(yǎng)幾何直觀能力。
(二)組織活動(dòng),合作探究
合作探究是學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)認(rèn)知的重要方式,也是學(xué)生培養(yǎng)幾何直觀能力的重要過(guò)程[4]?,F(xiàn)有實(shí)踐表明,在合作探究之際,學(xué)生會(huì)各展所長(zhǎng),提出各種觀點(diǎn),由此碰撞出思維火花,掃除思維障礙,深入探究學(xué)習(xí)內(nèi)容,提高課堂學(xué)習(xí)效率。學(xué)習(xí)任務(wù)是學(xué)生進(jìn)行合作探究的驅(qū)動(dòng)。在數(shù)學(xué)課堂上,教師依據(jù)教學(xué)內(nèi)容,提出學(xué)習(xí)任務(wù),驅(qū)動(dòng)學(xué)生與小組成員互動(dòng),積極探究,自然而然地化抽象為直觀,得出數(shù)學(xué)結(jié)論,提高幾何直觀能力。
在“認(rèn)識(shí)三角形”課堂上,教師為每個(gè)小組分發(fā)數(shù)學(xué)材料包。數(shù)學(xué)材料包中有各種長(zhǎng)度的吸管和直尺、三角板、剪刀等工具。然后,教師提出任務(wù):“大家能想辦法做出一個(gè)三角形嗎?請(qǐng)和小組成員合作,使用材料包中的材料,制作出一個(gè)三角形吧。”在任務(wù)的推動(dòng)下,大部分學(xué)生積極思考,聯(lián)系三角形的特點(diǎn),想出各種制作三角形的方法,并就此與小組成員進(jìn)行交流。交流的過(guò)程是學(xué)生碰撞思維、集思廣益的過(guò)程。在此過(guò)程中,學(xué)生逐步達(dá)成統(tǒng)一認(rèn)知,確定制作三角形的方法。然后,學(xué)生操作數(shù)學(xué)材料,制作出三角形。三角形模型的出現(xiàn),使學(xué)生進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)三角形的認(rèn)知。于是,教師搭建舞臺(tái),鼓勵(lì)小組派出代表,展現(xiàn)本組的三角形模型,介紹制作三角形的方法。在小組代表展現(xiàn)、介紹之際,教師認(rèn)真傾聽(tīng),發(fā)現(xiàn)漏洞,并就此繼續(xù)引導(dǎo):“根據(jù)該同學(xué)的說(shuō)法,請(qǐng)大家在紙張畫(huà)出圖形,看看能否得到一個(gè)三角形?!痹诶L畫(huà)的過(guò)程中,大部分學(xué)生開(kāi)放思維,聯(lián)想到各種方法,得出不同的圖形。
基于此,教師引導(dǎo)學(xué)生與小組成員討論,探尋出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題的原因。在討論的過(guò)程中,學(xué)生對(duì)照小組代表的介紹內(nèi)容和直觀圖形,發(fā)現(xiàn)其介紹漏洞:沒(méi)有提到小棒的端點(diǎn)要連在一起。于是,學(xué)生自發(fā)地完善三角形的特征:三角形有三個(gè)頂點(diǎn)。之后,教師按照如此方式,繼續(xù)依據(jù)小組代表暴露的問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生合作探究三角形的其他特點(diǎn),如由三條線段圍成。通過(guò)不斷合作擺拼、繪畫(huà),學(xué)生獲得了直觀的數(shù)學(xué)模型,一步步地進(jìn)行直觀探究,發(fā)現(xiàn)三角形的特征,建構(gòu)良好的數(shù)學(xué)認(rèn)知,同時(shí)還潛移默化地培養(yǎng)了幾何直觀能力。
三、解決問(wèn)題,及時(shí)練習(xí)
有效解決問(wèn)題可以使學(xué)生做到學(xué)以致用,既加深對(duì)所學(xué)的理解,又鍛煉問(wèn)題解決的能力[5]。同時(shí),在解決數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí),學(xué)生會(huì)繼續(xù)與直觀的數(shù)學(xué)現(xiàn)象互動(dòng),自然而然地培養(yǎng)幾何直觀能力。由此,在進(jìn)行數(shù)學(xué)課堂教學(xué)時(shí),教師可立足學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,組織課堂練習(xí)活動(dòng),促使學(xué)生解決問(wèn)題,增強(qiáng)數(shù)學(xué)認(rèn)知,培養(yǎng)幾何直觀能力。
在“確定位置”課堂上,學(xué)生體驗(yàn)多樣活動(dòng),掌握了用數(shù)對(duì)表示事物位置的方法?,F(xiàn)實(shí)生活中描述事物位置的情境非常多,如學(xué)生在教室所在位置。立足于此,教師可在練習(xí)階段創(chuàng)設(shè)游戲活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生在玩游戲中解決問(wèn)題。例如,教師將教室左側(cè)第一列最后一名學(xué)生作為原點(diǎn),引導(dǎo)其他學(xué)生發(fā)揮想象力,在腦海中建立直角坐標(biāo)系。在此過(guò)程中,一些學(xué)生將教室最后一排作為橫軸,將左側(cè)第一列作為縱軸。接著,教師隨意指出兩名學(xué)生,引導(dǎo)其中一名學(xué)生用數(shù)對(duì)表示自己和對(duì)方的位置。接著,該學(xué)生要用數(shù)對(duì)形式表示從自己的位置到對(duì)方位置的行進(jìn)過(guò)程。例如,該學(xué)生所在位置為(3,2),對(duì)方所在位置為(4,4),則描述(3,3)(3,4)(4,4)。按照這樣的方式,教師讓不同的學(xué)生用數(shù)對(duì)描述路線,推動(dòng)練習(xí)活動(dòng)順利開(kāi)展。在學(xué)生描述時(shí),教師要求其他學(xué)生認(rèn)真傾聽(tīng),發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,及時(shí)指出錯(cuò)誤所在并提出完善建議,助力他人完善認(rèn)知。實(shí)際上,這個(gè)過(guò)程正是學(xué)生借助空間想象確定位置的過(guò)程。在此過(guò)程中,學(xué)生不僅可以加深對(duì)課堂所學(xué)的理解,還可以發(fā)展空間觀念和幾何直觀能力,一舉兩得。
四、數(shù)學(xué)表達(dá),總結(jié)所學(xué)
有效的數(shù)學(xué)總結(jié)可以使學(xué)生把握知識(shí)間的關(guān)系,建構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu),增強(qiáng)課堂學(xué)習(xí)效果。此外,數(shù)學(xué)表達(dá)的過(guò)程是學(xué)生用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表述數(shù)學(xué)知識(shí)的過(guò)程。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師可在課堂總結(jié)階段引導(dǎo)學(xué)生用直觀的方式進(jìn)行數(shù)學(xué)表達(dá),借此總結(jié)所學(xué),增強(qiáng)課堂學(xué)習(xí)效果。
在“平移、旋轉(zhuǎn)和軸對(duì)稱”的課堂教學(xué)中,學(xué)生體驗(yàn)多樣活動(dòng),逐步了解旋轉(zhuǎn)。立足學(xué)生的學(xué)習(xí)所得,教師提出總結(jié)任務(wù):“請(qǐng)大家回憶本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容,思考什么是旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)有什么特點(diǎn),試著用直觀的方式展現(xiàn)旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象?!痹诖巳蝿?wù)的作用下,大部分學(xué)生回憶課堂所學(xué),再次認(rèn)識(shí)旋轉(zhuǎn)。在此過(guò)程中,不少學(xué)生開(kāi)放思維,探尋多樣方式,直觀展現(xiàn)旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象,如有的學(xué)生用手勢(shì)模仿吊扇轉(zhuǎn)動(dòng)的場(chǎng)景,有的學(xué)生用幾支鉛筆模仿出表針轉(zhuǎn)動(dòng)的畫(huà)面。根據(jù)學(xué)生的展現(xiàn)情況,教師進(jìn)行引導(dǎo),如提出問(wèn)題:“大家能從這些現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)什么呢?”在問(wèn)題的作用下,學(xué)生審視直觀現(xiàn)象,對(duì)比、發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象的共同之處——圍繞一個(gè)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。之后,教師按照如此方式,引導(dǎo)學(xué)生利用直觀方式展現(xiàn)平移和旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象,并就此對(duì)比,總結(jié)平移和旋轉(zhuǎn)的區(qū)別。實(shí)踐證明,學(xué)生用直觀的方式進(jìn)行數(shù)學(xué)表達(dá),不僅梳理、總結(jié)了課堂學(xué)習(xí)所得,扎實(shí)掌握了基礎(chǔ)知識(shí),還自然地鍛煉了幾何直觀能力。
五、實(shí)踐應(yīng)用,拓展課堂
課后服務(wù)是數(shù)學(xué)課堂的拓展階段,是學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐體驗(yàn)的重要階段。數(shù)學(xué)實(shí)踐是學(xué)生用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界的主要方式。同時(shí),數(shù)學(xué)實(shí)踐是用直觀方式展現(xiàn)抽象數(shù)學(xué)知識(shí)的活動(dòng)。幾何直觀是數(shù)學(xué)實(shí)踐中不可缺少的一部分。數(shù)學(xué)實(shí)踐會(huì)促進(jìn)學(xué)生幾何直觀能力的發(fā)展。所以,在課后服務(wù)期間,教師應(yīng)立足學(xué)生學(xué)習(xí)情況,引導(dǎo)其進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用,切實(shí)拓展課堂教學(xué)內(nèi)容,提高學(xué)生幾何直觀能力。
在學(xué)習(xí)“軸對(duì)稱”后,學(xué)生了解了軸對(duì)稱的特點(diǎn)。應(yīng)用軸對(duì)稱知識(shí)進(jìn)行圖形設(shè)計(jì),是進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)踐的具體方式。在體驗(yàn)如此實(shí)踐活動(dòng)的過(guò)程中,學(xué)生會(huì)發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力,用各種直觀方式展現(xiàn)軸對(duì)稱內(nèi)容,化抽象為直觀。由此,教師在課后服務(wù)期間,搭建設(shè)計(jì)舞臺(tái),鼓勵(lì)學(xué)生化身為“小小設(shè)計(jì)師”,開(kāi)動(dòng)腦筋,應(yīng)用軸對(duì)稱知識(shí),設(shè)計(jì)精美圖案。在設(shè)計(jì)時(shí),大部分學(xué)生進(jìn)行空間想象,先在腦海中描繪各種各樣的圖案,接著動(dòng)手操作,精心繪制。在想象、繪制的過(guò)程中,學(xué)生進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)軸對(duì)稱知識(shí)的認(rèn)知,同時(shí)發(fā)展空間想象能力、圖畫(huà)思考能力,有利于提高幾何直觀能力。同時(shí),不少學(xué)生因此受到數(shù)學(xué)美的熏陶,有利于發(fā)展審美素養(yǎng)。最后,教師引導(dǎo)各個(gè)“小小設(shè)計(jì)師”展示自己的作品,向他人介紹設(shè)計(jì)理念、方法等,與他人共享經(jīng)驗(yàn),借此豐富自身經(jīng)驗(yàn),提高數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)水平。
六、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,應(yīng)用直觀方式實(shí)施數(shù)學(xué)教學(xué),可以使學(xué)生在掌握數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí),培養(yǎng)幾何直觀能力,提高數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)質(zhì)量。在進(jìn)行小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)時(shí),教師應(yīng)以《課程標(biāo)準(zhǔn)》為指導(dǎo),以培養(yǎng)學(xué)生幾何直觀能力為重點(diǎn),發(fā)揮教學(xué)智慧,聯(lián)系教學(xué)內(nèi)容,在不同教學(xué)階段應(yīng)用多樣的直觀策略,促進(jìn)學(xué)生與直觀事物互動(dòng),發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性,使其透過(guò)數(shù)學(xué)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)結(jié)論、建構(gòu)認(rèn)知,
進(jìn)而培養(yǎng)幾何直觀能力。
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作者簡(jiǎn)介:吳蘭群(1974.12-),女,江蘇鹽城人,
任教于江蘇省鹽城市阜寧縣實(shí)驗(yàn)小學(xué)蘇州路校區(qū),一級(jí)教師,本科學(xué)歷。