巧用“探索与实践” 积累数学活动经验

来源 :中小学教学研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:waich19870625
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  《数学课程标准》第一次明确地将“数学活动经验”列入课程总体目标之中:“获得适应未来社会生活和进一步发展所必需的重要数学知识(包括数学事实、数学活动经验)以及基本的数学思想方法和必要的应用技能。”
  一、我们的理解:什么是数学活动经验
  数学活动经验主要是相对于“客观性知识”而言,是学生的“主观性知识”的体现,是学生在数学学习中对数学知识、数学活动、数学学习小组等数学对象的认识。经验一定要学生亲自参与数学活动才能不断积累,最后获得自动调用已有经验解决新问题的能力,最终达到熟练化,乃至程序化的状态。江苏省教研室王林老师指出,活动经验主要包括行为操作的经验、探究的经验、数学思维的经验和提出并解决问题的经验。
  在实际教学中,很多专家提出数学活动经验的积累离不开“数学活动”,可以这么说,活动是经验的发源地,离开了活动,就谈不上数学经验的积累。但一线教师常常觉得设计各种有利于学生积累经验的活动,对他们来说是充满挑战的。毕竟活动的设计有赖于教师的专业知识、数学素养等,不是每一个教师都能胜任的。所以,高质量“活动”的来源便成了一线教师最大的困惑和挑战。
  二、我们的思考:依据教材设计数学活动
  既然活动设计难度大,那为什么不回归教材,寻找书本中有利于学生积累活动经验的素材,用好这些活动,致力于学生数学经验的获得呢?一来这些教材都是有丰富经验的专家编写,而且编出来后经过了长时间的实践检验;二来教材中的数学活动与所学的数学知识、技能密切相关,学生在活动时不空对空,相反有抓手,更有利于学生活动经验的积累。
  我们仔细地研读教材,发现每一单元的“整理与练习”后面都附有“探索与实践”这部分教学内容,老师们在教学的时候常常一带而过,甚至忽视它,其实“探索与实践”正是非常好的能帮助学生积累数学活动经验的载体,也是一线教师最容易“驾驭”的数学活动。毕竟它现成存在,不需要教师另外设计;毕竟它与本单元教学知识密切相关,不需要教师牵强附会。当然,在实际教学中,我们可以对其进行内涵扩展,或者部分改进。
  三、我们的实践:巧用教材,积累数学活动经验
  苏教版六年级下册第35页“探索与实践”部分有这样一项活动:用同一张长方形纸可以卷成两个大小不同的圆柱。选一张长方形纸,用不同的方法卷一卷,分别算出体积。与同学交流,怎样卷成的圆柱体积比较大?围绕这一教学活动,笔者进行了充分的设计,使其更有利于帮助学生积累活动经验。
  (一)第一层次:怎样卷表面积最大?
  用同一张长方形纸可以卷成两个大小不同的圆柱,怎样卷成的圆柱表面积最大呢?
  这个问题难度不是很大,属于“最近发展区”,反应快的孩子一下子就找到了答案:因为圆柱的表面积S=S侧 2S底,不管如何卷,圆柱的侧面积都没有发生变化,只要考虑底面积即可。若底面积大,圆柱的表面积则大。只要让长方形纸的长作为圆柱底面周长,那么圆柱的底面半径就大,圆柱的底面积也大,最后圆柱的表面积也大。实在有困难的学生通过实际操作也得到了这一结论。
  [活动经验分析]
  有些老师认为以上过程不是数学活动,活动一定要有数学学具,一定要借助于数学操作。其实不然,只要是与数学相关的联合进行的数学研究都可以称为数学活动。数学活动,既包括操作性活动(动手),也包括观念性活动(动脑)。
  在上面的观念性活动中,孩子们积累了什么数学活动经验呢?第一,在对比中寻找变与不变。两个圆柱,变的是底面积,不变的是侧面积。在研究性活动前,我们要对比样本,使得研究更有的放矢;在研究性活动过程中,我们要对比分析,透过现象找本质;在研究性活动结束后,我们要对比回顾,不断反思。第二,理论加实践是最好的研究方法。在数学学习中,常常需要借助于“想象”得出结论,当想象有困难,或想象不能帮助解决问题时,则需要落到“实际”,或实际操作,或画图帮助理解等。这一经验也是在今后的数学活动中常常要用到的。
  (二)第二层次:怎样卷体积最大?
  用同一张长方形纸可以卷成两个大小不同的圆柱,怎样卷成的圆柱体积最大呢?
  这个问题一出来,就唤起了学生的征服欲望。他们开始迁移第一层次的活动经验,在脑子里建模,有困难的学生又借助长方形的纸开始实际操作。在第一环节中,个体性活动占主导,即学生独立思考独立解决问题;但在这一环节中,群体性活动不断涌现,学生更多地开始小组讨论、小组合作,群策群力,解决问题。
  首先,圆柱的体积公式是V=πr2h(V=Sh)。对比两个圆柱,找不到不变的量。■这样卷,底面积大了,高却矮了;■这样卷,底面积小了,高却高了。那究竟如何卷体积才是最大的呢?
  接下来,老师适当点拨了一下,既然实际操作不能解决问题,那能不能举例计算呢?学生的兴奋点又被挑起来了,赶紧在草稿纸上举例计算。因为有了前期探究活动的经验积累,教师跟进了一句“举怎样的例子更能说明问题呢?”帮助学生调整了研究的方向,学生感受到例子不在于多,而在于类型全。大部分孩子举了三个例子,考虑了倍数关系、互素关系和一般关系的长和宽(如下)。
  1.互素关系:长4、宽1的长方形纸
  ①如果将长作为底面周长:■
  C=4,h=1
  V=πr2h=3.14×(4÷2÷3.14)2×1≈1.274
  ②如果将宽作为底面周长:■
  C=1,h=4
  V=πr2h=3.14×(1÷2÷3.14)2×4≈0.318
  2.倍数关系:长4、宽2的长方形纸
  ①如果将长作为底面周长:■
  C=4,h=2
  V=πr2h=3.14×(4÷2÷3.14)2×2≈2.548
  ②如果将宽作为底面周长:■   C=2,h=4
  V=πr2h=3.14×(2÷2÷3.14)2×4≈1.270
  3.一般关系:长4、宽3的长方形纸
  ①如果将长作为底面周长:■
  C=4,h=3
  V=πr2h=3.14×(4÷2÷3.14)2×3≈3.822
  ②如果将宽作为底面周长:■
  C=3,h=4
  V=πr2h=3.14×(3÷2÷3.14)2×4≈2.870
  学生通过自己的研究,得出了结论:将长方形纸卷成一个圆柱,以长为底面周长,所得圆柱体积最大。
  最后,教师又向学生介绍,虽然举例研究是小学阶段经常采用的研究方法,但为了使研究结论更具有普遍性和代表性,我们可以采用“字母表示”的方法,假设一张长a、宽b的长方形纸(a≠b,且为不等于0的自然数)。
  ①如果将长作为底面周长:
  C=a,h=b
  V=πr2h=3.14×(a÷2÷3.14)2×b=3.14a2b÷123.836576
  ②如果将宽作为底面周长:
  C=b,h=a
  V=πr2h=3.14×(b÷2÷3.14)2×a=3.14ab2÷123.836576
  因为a>b,
  所以3.14a2b÷123.836576>3.14ab2÷123.836576
  [活动经验分析]
  在以上数学活动中,学生又获得了哪些数学活动经验呢?
  第一,数学活动经验是可以迁移的。在第一层次活动中,学生借助想象和操作解决了问题,紧接着的第二层次活动,学生迁移了这一经验。但在这一活动中,学生的经验得到了提升。首先,当操作、观察解决不了问题时,就要落实到笔头,举例进行计算验证;其次,经验有正迁移和负迁移,要多正迁移,少负迁移。
  第二,团队力量大于个人。在第二层次的活动中,我们发现学生自发地开始进行群体性研究活动,究其原因,学生感受到你一言我一语往往能启发思路,强化思维,团结就是力量。这一经验的获得是学生自发的,往往比教师直接要求更易被学生接受,其可持续力也更强。
  第三,举例研究不是盲目的,要有范围意识。比如以上活动中,一般关系、倍数关系、互素关系从某种程度上来说“穷尽”了长和宽的类型,结论具有代表性。举例是小学数学研究采用的主要方法之一,体现了不完全归纳的思想。
  第四,字母具有一般意义。虽然小学阶段学过用字母表示数,学生感受到字母可以表示任何数,但其应用性体现还不是非常明显,所以通过这一活动,加强了学生的字母表示一般性的理解,强化了函数思想,让学生更进一步体会了字母的意义。
  (三)第三层次:怎样转表面积/体积最大?
  同一张长方形纸,以长为轴旋转,或以宽为轴旋转会形成两个不同的圆柱,哪个圆柱表面积最大?哪个圆柱体积最大?
  这个问题一提出,班级里一批好学生直接开始用字母研究,他们认为用字母表示更方便,也更具有代表性。虽然在实际的计算中,需要用到一定的初中知识,给学生的计算带来了一定的挑战。但教师在讲解时,学生的注意力非常集中,听得非常认真。究其原因,因为这是解决问题所必须的工具,是学生的内在需求,这比外在的强加更易被学生接受和理解。
  [活动经验分析]
  连续三个层次的活动,学生感受到数学活动是层层递进,密切联系的。在这一过程中,不仅知识、技能这些显性知识逐渐递进,数学思想方法、数学活动经验这些隐性知识也是逐渐递进,相互迁移的。
  由卷曲长方形纸到旋转长方形纸,“题目”变了,但其研究方法和思想体现基本不变,从这一意义来说,数学是相通的。学生感受到在各种不同的数学活动和数学情境下,我们可以有相同的抓手,从相似的思维切入口出发,迁移相似的研究方法,得到不同的研究结论。数学除了外在的、复杂的、多样化的知识线索之外,还有内在的、相对单一的、简单化的线索,这就是数学思想方法和数学活动经验。
  这样,《数学课程标准》所提出的“四基”则在我们的数学教学中落实了,而且“四基”不是教师强加给学生的,是在不断的数学活动中,学生自我体会和感悟的,体现了“以人为本”的思想,更体现了“人人学习不同的数学”这一思想。
  四、我们的追求:创设数学活动,提升学生数学能力
  数学教材中的“探索与实践”部分是非常好的活动载体,是学生获得数学活动经验的良好途径和抓手。我们可以充分围绕这部分内容展开教学,把更多活动的时间和空间还给学生,并加强前延后续的设计,使之真正为学生数学活动经验的获得服务。
  当然,在数学教学中,有效的活动不仅只有“探索与实践”,还包括每一单元后面的“数学实践活动”“你知道吗”,等等,这些都是活动的有效载体,只要教师从学生出发,深入研读教材,一定会设计出一系列高效的数学活动。长此以往,一阶段后,教师的活动感和活动设计能力提高了,便能创造性地设计系列数学活动,更有利于学生数学活动经验的获得,有利于学生数学能力的提升。
  (责任编辑:李雪虹)
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