在基礎(chǔ)教育改革持續(xù)推進的背景下,作業(yè)設(shè)計的提質(zhì)增效成為當下重要的研究課題?!读x務(wù)教育數(shù)學課程標準(2022年版)》注重教學內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化,要求教師整體把握教學內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián),幫助學生建立結(jié)構(gòu)化的數(shù)學知識體系。以結(jié)構(gòu)化視角設(shè)計小學數(shù)學作業(yè),將分散的知識點進行有序整合與系統(tǒng)編排,有助于破解傳統(tǒng)作業(yè)目標單一、層次模糊、知識碎片化等問題,促使學生從整體視角把握數(shù)學知識的全貌,避免陷人孤立知識點機械記憶的陷阱,從而切實提升作業(yè)質(zhì)量。對此,可從內(nèi)容、方法、思維、語言、思想五個方面建立數(shù)學知識的內(nèi)在關(guān)聯(lián),設(shè)計知識和素養(yǎng)深度融合的高質(zhì)量作業(yè),在多元任務(wù)中全面發(fā)展學生的數(shù)學核心素養(yǎng)。
一、關(guān)聯(lián)數(shù)學內(nèi)容,編織知識網(wǎng)絡(luò)體系
小學階段的數(shù)學課程由數(shù)與代數(shù)、圖形與幾何、統(tǒng)計與概率、綜合與實踐四個學習領(lǐng)域組成。每個學習領(lǐng)域中的學習內(nèi)容并非孤立存在的,而是相互交織、互為支撐的。例如,在“數(shù)與代數(shù)\"領(lǐng)域,整數(shù)的運算規(guī)則為小數(shù)和分數(shù)的運算提供了基礎(chǔ)范例。像整數(shù)加法中的數(shù)位對齊原則,在小數(shù)加法中同樣適用,體現(xiàn)為關(guān)注小數(shù)點的位置。在分數(shù)加法中,也遵循相同分數(shù)單位相加的理念。對于異分母分數(shù),借助通分先將其轉(zhuǎn)化為同分母分數(shù)就是為了統(tǒng)一分數(shù)單位。這一過程又與整數(shù)除法中的倍數(shù)關(guān)系有所關(guān)聯(lián)?;诖耍處熆梢罁?jù)知識關(guān)聯(lián)設(shè)計分層作業(yè)。基礎(chǔ)層鞏固整數(shù)運算,如整數(shù)加減法的豎式計算;提高層延伸到小數(shù)、分數(shù)運算,如小數(shù)混合運算;拓展層則要求闡述整數(shù)、小數(shù)、分數(shù)運算規(guī)則間的聯(lián)系,如整數(shù)乘法的分配律在分數(shù)乘法中是否同樣適用。由此,加深學生對知識關(guān)聯(lián)性的理解。
此外,各個學習領(lǐng)域的學習內(nèi)容之間也存在關(guān)聯(lián)。在“圖形與幾何\"領(lǐng)域,不同圖形的面積公式推導過程彼此關(guān)聯(lián)。在“統(tǒng)計與概率\"領(lǐng)域,數(shù)據(jù)的收集與整理過程離不開“數(shù)與代數(shù)\"領(lǐng)域中的計數(shù)知識,而對數(shù)據(jù)的分析與解讀又常常借助“圖形與幾何”領(lǐng)域中的圖表繪制來直觀呈現(xiàn)。對此,教師在設(shè)計練習時,可巧妙設(shè)置融合多個學習領(lǐng)域知識的綜合性題目。如給出一組幾何圖形的邊長數(shù)據(jù),要求學生先計算圖形面積,再將這些面積數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,找出最大值、最小值及平均值等。這樣的綜合性作業(yè)適合小學高年級學生,在他們分別學習完長方形、正方形、三角形、平行四邊形、梯形等常見圖形的面積計算,并掌握簡單的數(shù)據(jù)收集、整理、統(tǒng)計圖表繪制等知識之后開展。五、六年級學生已具備一定的抽象思維能力,能理解常見圖形面積公式的推導過程,也掌握了基本的計數(shù)方法和簡單數(shù)據(jù)處理。通過這樣的作業(yè),學生能夠清晰地感知不同數(shù)學內(nèi)容之間的內(nèi)在聯(lián)系,逐步構(gòu)建起全面而系統(tǒng)的數(shù)學知識網(wǎng)絡(luò),提升綜合運用知識解決問題的能力。
二、關(guān)聯(lián)數(shù)學方法,整合多元解題策略
解決數(shù)學問題有很多常用的數(shù)學方法,如畫圖法、列表法、分析法、綜合法、轉(zhuǎn)化法、還原法、假設(shè)法等。在小學數(shù)學學習中,學生會面臨各種各樣的問題,而解決這些問題的方法具有一定的通用性與關(guān)聯(lián)性。
例如,畫圖法在多個知識點的學習與問題解決中發(fā)揮著重要作用。在行程問題中,如“甲、乙兩人分別從A、B兩地同時出發(fā),相向而行,甲的速度是每小時5千米,乙的速度是每小時4千米,兩人經(jīng)過3小時相遇,求A、B兩地間的距離”,通過繪制線段圖,能夠直觀地呈現(xiàn)出兩人的出發(fā)地、行走方向、相遇地點以及他們所行走的路程與時間之間的關(guān)系,從而幫助學生輕松找到解題思路。即先計算甲、乙兩人每小時行走的速度和,再計算兩人3小時行走的路程和,或者先計算甲3小時行走的路程,再計算乙3小時行走的路程,最后計算兩人行走的路程和。在計算組合圖形的面積時,需先將復(fù)雜的組合圖形通過分割或添補等方法轉(zhuǎn)化為簡單的基本圖形,再借助基本圖形的面積公式進行計算。在這一過程中,畫圖法同樣不可或缺,它能夠幫助學生清晰地展示圖形分割或添補的思路。而通過多種思路的比較,學生能夠明晰不管是分割法還是添補法,目的都是把求不規(guī)則圖形的面積轉(zhuǎn)化為求規(guī)則圖形的面積,從而感受到數(shù)學方法之間的聯(lián)系。
因此,在設(shè)計解決問題的作業(yè),尤其是設(shè)計中高年級的作業(yè)時,教師可要求學生先根據(jù)題目意思畫圖,然后分析圖形,使用多種方法求解,在對比中建立多種方法之間的聯(lián)系。如:景尚動物園有一塊長方形花園,長60米,寬50米,現(xiàn)要對其進行擴建,將長和寬都增加10米,求花園增加的面積。要求先畫出示意圖,再分析示意圖,用多種方法求解。這一作業(yè)要求指向明確,學生通過畫圖、分析圖,整合多種解題方法,深切感受到它們之間的聯(lián)系,體會了畫圖的價值、轉(zhuǎn)化的魅力。
三、關(guān)聯(lián)數(shù)學思維,構(gòu)建連貫思維模式
在小學數(shù)學學習進程中,隨著學習的深入,學生的思維從形象思維逐步過渡到抽象思維,呈現(xiàn)出一定的階段性與連貫性。低年級側(cè)重于以形象化的操作進行感知。例如,在認識數(shù)字的初期,學生往往通過數(shù)小棒、擺方塊等具體的實物操作來理解數(shù)字的含義與數(shù)量關(guān)系。如認識數(shù)字7時,學生可以直觀地數(shù)出7根小棒或者7個方塊,從而建立起對數(shù)字7的初步認知。而到了高年級,則強調(diào)抽象思維在實際中的運用。例如,在學習方程時,學生需要從具體的數(shù)量關(guān)系描述中抽象出數(shù)學符號和方程表達式。如針對問題“一個數(shù)加上5等于12,求這個數(shù)”,學生要能夠用等式 x+5=12 來表示題目中的數(shù)量關(guān)系。
正因如此,教師在設(shè)計作業(yè)的過程中,需進一步深化對學生思維發(fā)展規(guī)律的把握。一方面,要將邏輯思維與直覺思維的協(xié)同培養(yǎng)融人不同階段的作業(yè)體系中。在低年級以形象思維主導的階段,設(shè)計如“觀察一組由積木搭建的立體圖形,猜猜還需要幾塊積木能補成正方體\"這類題目,既調(diào)動學生的直覺判斷,又暗含簡單的空間邏輯推理。高年級則可設(shè)計“在商場促銷活動中,憑直覺選擇最優(yōu)惠的購買方案,再用百分數(shù)知識進行精確計算驗證”的作業(yè),使學生靈活切換思維模式。
另一方面,需延續(xù)“由淺入深、循序漸進\"的設(shè)計原則,在同一主題的作業(yè)中為學生搭建思維的階梯。例如,可先提供一些需要通過直觀操作或形象思維解決的問題,再逐步過渡到需要抽象思維和邏輯推理的題目。以“三角形面積”為例,教師設(shè)計了如下進階練習。
1.用兩個完全一樣的三角形紙片拼一拼,能拼成哪些熟悉的圖形?請記錄下來。2.已知一個三角形底是5厘米,高是4厘米,求它的面積。3.一個三角形的面積是30平方厘米,高是6厘來,它的底是多少厘來?若該三角形的底增加2厘米,它的面積會增加多少?
第1題為直觀操作題。低年級學生以形象思維為主,此題讓學生通過動手操作,直觀感受三角形與其他圖形的關(guān)系,為理解三角形面積公式做鋪墊。第2題為簡單應(yīng)用題。在第1題中,學生已通過直觀操作理解了公式的推導過程。此題讓學生初步運用公式計算面積,從直觀操作向抽象思維過渡。第3題為綜合推理題。學生不僅要逆向運用面積公式求底,還要推理底變化時面積的變化,由此培養(yǎng)抽象思維與邏輯推理能力。通過這樣逐層進階的練習,學生能夠逐步構(gòu)建起連貫、系統(tǒng)的思維模式,促進思維能力的全面提升。
四、關(guān)聯(lián)數(shù)學語言,搭建準確表達橋梁
小學數(shù)學教學中,文字語言、符號語言和圖形語言三種語言通常相互影響、相互關(guān)聯(lián)、相互補充。以“三角形內(nèi)角和是 180° ”這一知識點為例,文字語言基本、全面地表達了三角形內(nèi)角和的性質(zhì);符號語言用一個簡單的算式 ∠A+∠B+∠C=180° (其中∠A,∠B,∠C 為三角形的三個內(nèi)角)來表示,便于在數(shù)學推理和計算中使用;圖形語言則通過繪制三角形并標注內(nèi)角的方式,直觀地呈現(xiàn)三角形內(nèi)角和的概念,使學生更易于理解。
在解決數(shù)學問題時,三種數(shù)學語言常常需要相互轉(zhuǎn)換。例如,在描述“一個數(shù)的3倍加上5等于14,求這個數(shù)”這一問題時,首先面對的是文字語言表述,它可以轉(zhuǎn)化為符號語言 3a+5=14 (其中 a 表示所求的數(shù))。而在求解過程中,可能還需要借助圖形語言,如畫線段圖來表示數(shù)量關(guān)系,幫助理解求解步驟。
在設(shè)計作業(yè)時,教師可以安排一些需要學生轉(zhuǎn)換數(shù)學語言的題目,具體可分為三種類型。第一類,將文字語言轉(zhuǎn)化為符號語言或圖形語言。教師出示文字表述:果園里有梨樹和蘋果樹,梨樹的數(shù)量比蘋果樹的2倍少5棵,蘋果樹有20棵,梨樹有多少棵?學生可設(shè)梨樹有 a 棵,根據(jù)題意得出 a=2× 20-5,從而將文字語言提煉為符號語言,培養(yǎng)抽象概括能力。也可采取畫線段圖的方式,先畫一條線段表示20棵蘋果樹,再畫一條線段表示梨樹的棵數(shù),梨樹線段的長度應(yīng)為蘋果樹線段長度的2倍少一小段(代表5棵),從而將文字語言用圖形語言的形式直觀呈現(xiàn),加深對數(shù)量關(guān)系的理解。
第二類,將符號語言轉(zhuǎn)化為文字語言或圖形語言。教師出示關(guān)系表達式: 3a+2=17 。對此,學生可用文字表述為:一個數(shù)的3倍加上2等于17,求這個數(shù)。也可以采取畫圖的方式,先畫一個長方形表示整體17,再將其分為兩部分:一部分是一個小長方形,表示2;另一部分平均分成3份,每份用 a 表示。如此,通過把抽象的符號轉(zhuǎn)化為文字或圖形,理解關(guān)系表達式的實際意義,提升數(shù)學語言轉(zhuǎn)換能力。
第三類,將圖形語言轉(zhuǎn)化為文字語言或符號語言。教師出示一個直角三角形,它的一條直角邊的長度為4厘米,另一條直角邊的長度為3厘米,斜邊長度為5厘米,并標注好各邊長度。學生可先將其用文字表述為:有一個直角三角形,兩條直角邊的長度分別為4厘米和3厘米,斜邊長度為5厘米,求該直角三角形的面積。再設(shè)面積為S,將圖形轉(zhuǎn)化為算式s=1× 。如此,學生經(jīng)歷了從圖形中獲取信息并用語言表述,再用符號解決問題的完整過程,鍛煉了數(shù)學思維與語言表達能力。
通過上述作業(yè),學生能夠更加準確、流暢地運用數(shù)學語言表達數(shù)學思想,對于實現(xiàn)數(shù)學交流水平的提升和數(shù)學思維的發(fā)展有很大的幫助。
五、關(guān)聯(lián)數(shù)學思想,領(lǐng)悟數(shù)學核心本質(zhì)
數(shù)學思想是構(gòu)建數(shù)學知識體系的關(guān)鍵。而轉(zhuǎn)化思想是其中應(yīng)用最為廣泛、聯(lián)系最為密切的一種數(shù)學思想。例如,在計算平行四邊形面積時,教師通常會采取割補法,將其轉(zhuǎn)化為長方形來計算,從而把未知的復(fù)雜問題轉(zhuǎn)化為已知的容易理解的問題,使學生的學習更加自然、順暢。在計算圓柱體積時,則引導學生將圓柱轉(zhuǎn)化為近似的長方體,從而順利地解決問題。
此外,函數(shù)思想在小學數(shù)學中也有初步的體現(xiàn)。如在探究“一個正方形的邊長與它的周長之間的關(guān)系\"時,教師可以放手讓學生隨便畫自己喜歡的正方形,算出它的邊長和周長。接著,讓學生進行全面的展示,并將邊長按從小到大的順序排列。學生由此可以發(fā)現(xiàn):隨著邊長的不斷變化,周長也在不斷變化,其中蘊含著函數(shù)的對應(yīng)關(guān)系思想。
教師設(shè)計作業(yè)時,可以有意識地將不同的數(shù)學思想融入題目。例如,在學習了平行四邊形的面積計算方法后,可設(shè)計如下練習。
1.下面四種剪拼方法中,不可以推導出平行四邊形面積計算公式的是。 (M,N 是所在邊的中點)
2.平行四邊形一條底邊的長是10厘米,該邊上的高是6厘米,另一條底邊的長是8厘米,該邊上的高是多少厘米?比較這兩組底和高,你有什么發(fā)現(xiàn)?
第1題讓學生通過圖形的轉(zhuǎn)化,在操作與計算的過程中體會轉(zhuǎn)化思想。第2題則引導學生對比同一個平行四邊形底和高數(shù)據(jù)的變化,發(fā)現(xiàn)其中的函數(shù)關(guān)系,從而逐步領(lǐng)悟數(shù)學思想的內(nèi)涵與價值,提升數(shù)學思維的深度與廣度。
總之,高質(zhì)量的作業(yè)設(shè)計應(yīng)注意關(guān)聯(lián)內(nèi)容、方法、思維、語言和思想等五個方面,引領(lǐng)學生探索知識的內(nèi)在聯(lián)系,促使他們形成多元化的解題策略、連貫的思維模式、準確的數(shù)學語言表達能力以及對數(shù)學思想的深刻領(lǐng)悟,全方位提升數(shù)學核心素養(yǎng),從而為其未來的數(shù)學學習和發(fā)展奠定堅實而穩(wěn)固的基礎(chǔ)。
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(福建省福州高新區(qū)第一中心小學)