魏薇 韋宏
摘 要:文章以《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》為導(dǎo)向,以建構(gòu)主義中的情境性學(xué)習(xí)為理論依據(jù),基于蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)教材中的《平均數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性》單元,設(shè)計(jì)四個(gè)情境化活動(dòng),讓學(xué)生深刻感悟平均數(shù)的虛擬特性、靈敏特性、范圍特性和代表特性,旨在落實(shí)新課標(biāo)要求的核心素養(yǎng)目標(biāo),著力于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識(shí)。
關(guān)鍵詞:平均數(shù);數(shù)據(jù)意識(shí);情境性學(xué)習(xí)
1989年,布朗(J. S. Brown)等提出了“情境性學(xué)習(xí)”(situated learning)的概念[1]。他們認(rèn)為,知識(shí)是情境性的,它要受到知識(shí)所使用的活動(dòng)、情境以及文化的基本影響,并且與它們不可分離。在非概念水平維度上,感知和活動(dòng)比起概念具有更為重要的、認(rèn)識(shí)論意義上的優(yōu)越性,所以人們應(yīng)該把更多的注意力放在活動(dòng)和感知上[1]。在情境性學(xué)習(xí)中,知識(shí)與情境二者相互作用,學(xué)生作為活動(dòng)的親身經(jīng)歷者在這一過(guò)程中吸收知識(shí),即學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)是學(xué)習(xí)者作為活動(dòng)實(shí)踐者的文化適應(yīng)過(guò)程。本研究討論的情境性學(xué)習(xí)是指在真實(shí)教學(xué)中,教師為達(dá)成教學(xué)目標(biāo)所開(kāi)展的能體現(xiàn)知識(shí)本質(zhì)的情境學(xué)習(xí)活動(dòng)。
《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”)將數(shù)據(jù)分析觀念分為數(shù)據(jù)意識(shí)和數(shù)據(jù)觀念兩個(gè)梯度,在不同學(xué)段關(guān)注學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)的意義和隨機(jī)性的感悟[2],并強(qiáng)調(diào)要發(fā)展學(xué)生的數(shù)據(jù)意識(shí),逐步培養(yǎng)他們“用數(shù)據(jù)說(shuō)話”的習(xí)慣,以此為學(xué)生理解生活中的隨機(jī)現(xiàn)象打好素養(yǎng)基礎(chǔ)。教師要以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向,在教學(xué)活動(dòng)中設(shè)計(jì)合適的情境,讓學(xué)生感悟到現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題可以通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)進(jìn)行推斷并解決,從而幫助學(xué)生感受到統(tǒng)計(jì)學(xué)的價(jià)值,提高學(xué)生的統(tǒng)計(jì)意識(shí)和應(yīng)用意識(shí),逐步培養(yǎng)數(shù)據(jù)意識(shí)并樹(shù)立初步的數(shù)據(jù)分析觀念。
一、教材內(nèi)容分析
平均數(shù)是統(tǒng)計(jì)與概率領(lǐng)域的一項(xiàng)重要統(tǒng)計(jì)量,其教育價(jià)值在于數(shù)據(jù)素養(yǎng)培養(yǎng),以及使學(xué)生學(xué)會(huì)如何運(yùn)用統(tǒng)計(jì)量恰當(dāng)?shù)乇磉_(dá)數(shù)據(jù)。新課標(biāo)對(duì)“平均數(shù)”這一知識(shí)點(diǎn)的學(xué)業(yè)要求為“學(xué)生能用平均數(shù)解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題,形成初步的數(shù)據(jù)意識(shí)和應(yīng)用意識(shí)”[2]。蘇教版教材將平均數(shù)安排在四年級(jí)上冊(cè)“統(tǒng)計(jì)表和條形統(tǒng)計(jì)圖(一)”部分,只用一道例題讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)平均數(shù),理解平均數(shù)可以通過(guò)移多補(bǔ)少、求和均分的方式得出,教學(xué)案例稍顯單薄。為了更好地滿足新課標(biāo)的要求,凸顯平均數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性,本文的教學(xué)設(shè)計(jì)以情境性學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了一系列教學(xué)活動(dòng)(見(jiàn)圖1),旨在讓學(xué)生在實(shí)際情境中深度感悟平均數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性,掌握如何運(yùn)用統(tǒng)計(jì)量來(lái)分析數(shù)據(jù)并作出事件的預(yù)測(cè)和決策,從而培養(yǎng)數(shù)據(jù)意識(shí)。
二、教學(xué)設(shè)計(jì)
(一)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境,探討平均數(shù)的虛擬性和靈敏性
根據(jù)情境性學(xué)習(xí)理論,學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇應(yīng)該與其對(duì)應(yīng)的現(xiàn)實(shí)實(shí)踐活動(dòng)具有一定的同構(gòu)性,從學(xué)生的內(nèi)部知識(shí)起點(diǎn)出發(fā),教師需要構(gòu)建能激發(fā)學(xué)生認(rèn)知?jiǎng)訖C(jī)的情境,以讓學(xué)生產(chǎn)生共鳴。根據(jù)新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)的生活化學(xué)習(xí)觀,引入統(tǒng)計(jì)量的學(xué)習(xí)應(yīng)該以解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)。教材中設(shè)置的例題是學(xué)生熟悉的套圈活動(dòng),與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)貼近,非常適合作為學(xué)習(xí)平均數(shù)的教學(xué)材料。因此,本設(shè)計(jì)在原例題的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些修改,以便更好地展開(kāi)對(duì)平均數(shù)的虛擬性和靈敏性的教學(xué)。這樣的設(shè)計(jì)不僅有助于對(duì)舊知識(shí)的溫習(xí),也達(dá)到了對(duì)新知識(shí)的導(dǎo)入,實(shí)現(xiàn)了平均數(shù)“再學(xué)習(xí)”的新舊聯(lián)合。
活動(dòng)一:小明玩套圈
1.復(fù)習(xí)平均數(shù)的基本算法
小明所在的班級(jí)進(jìn)行了男女生套圈比賽,男女生代表紛紛上場(chǎng)。比賽規(guī)則是每人套20個(gè)圈,比賽成績(jī)?nèi)缦拢ㄒ?jiàn)表1):
師:大家認(rèn)為是男生套得準(zhǔn)還是女生套得準(zhǔn)?為了得出結(jié)論,你們準(zhǔn)備比較哪些量?是怎么比的?請(qǐng)大家想一想、寫(xiě)一寫(xiě)。
預(yù)設(shè)一:直接計(jì)算平均數(shù)進(jìn)行比較。
計(jì)算得出兩組數(shù)據(jù)的算數(shù)平均數(shù)為:(9+8+9+6)÷ 4=8(個(gè))、(9+7+9+6+9)÷5=8(個(gè))。
師:想一想兩個(gè)算式中為什么一個(gè)除以4,一個(gè)除以5呢?
預(yù)設(shè)二:采用移多補(bǔ)少的方法進(jìn)行比較。
思考:本節(jié)課的設(shè)計(jì)思路是將原例題改變?yōu)槟小⑴兹ζ骄鶖?shù)一樣的情境,目的是先讓學(xué)生回顧算術(shù)平均數(shù)的基本算法,然后讓學(xué)生在兩組數(shù)據(jù)的平均數(shù)相同的情況下展開(kāi)平均數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性的辨析。
2.理解平均數(shù)的虛擬性
師:男女生套圈數(shù)的平均數(shù)都是8,說(shuō)明了什么?(套得一樣準(zhǔn))
師:女生組的套圈平均數(shù)是8,但這一組數(shù)據(jù)中并沒(méi)有8,8是從哪里來(lái)的?表示什么?
生:8是用算式(9+7+9+6+9)÷5算出來(lái)的,也可以通過(guò)移多補(bǔ)少得出,它反映了女生套圈的總體情況。
師:小軍的套圈數(shù)是8,而男生的套圈平均數(shù)正好也是8,這兩個(gè)8表示的意義一樣嗎?
生:前一個(gè)8表示小軍套中圈的個(gè)數(shù),后一個(gè)8表示男生套圈的平均數(shù)。
思考:教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小結(jié),發(fā)現(xiàn)平均數(shù)有時(shí)可能與一組數(shù)據(jù)中的任意一個(gè)數(shù)都不相等,有時(shí)可能會(huì)與一組數(shù)據(jù)中的某個(gè)數(shù)相等,但它并不代表一組數(shù)據(jù)中的任何一個(gè)真實(shí)的數(shù)據(jù),它是一個(gè)虛擬的數(shù)。此外,教師要帶領(lǐng)學(xué)生區(qū)分平均數(shù)與平均分二者的概念,充分理解平均數(shù)的虛擬性。
3.理解平均數(shù)的靈敏性
提問(wèn):比賽打成平手,小明有點(diǎn)不服氣,他準(zhǔn)備親自上陣。你覺(jué)得小明參賽后男生一定會(huì)贏嗎?把你想到的可能和同桌說(shuō)一說(shuō)。
預(yù)設(shè)一:套中了8個(gè),還是打成平手。
預(yù)設(shè)二:套中8個(gè)以上,男生贏。
預(yù)設(shè)三:套中8個(gè)以下,女生贏。
師:(出示小明最終的套圈數(shù)為3個(gè))在這種情況下,男生套圈個(gè)數(shù)的平均數(shù)是多少?怎么會(huì)變低了呢?
生:若小明套中3個(gè),則男生套圈個(gè)數(shù)平均數(shù)為7,小明的“3”將男生隊(duì)的成績(jī)拉低了。
師:如果要讓男生贏,小明至少要套中多少個(gè)圈?如果要讓男生的套圈平均數(shù)由8變成9,那么小明要套中多少個(gè)?(學(xué)生獨(dú)立思考、交流,課件動(dòng)態(tài)展示平均數(shù)變化過(guò)程)
師:同學(xué)們,男生隊(duì)的套圈平均數(shù)從8到7再到9,甚至可能更多,思考這一變化,你覺(jué)得平均數(shù)有什么特征?什么因素能引起平均數(shù)的變化?
思考:由小明套圈的例題繼續(xù)延伸,引導(dǎo)學(xué)生探究發(fā)現(xiàn)當(dāng)一組數(shù)據(jù)中出現(xiàn)較大數(shù)時(shí)平均數(shù)就會(huì)被拉高,反之,出現(xiàn)較小數(shù)時(shí)平均數(shù)就會(huì)被拉低。平均數(shù)之所以能代表一組數(shù)據(jù)的整體水平是因?yàn)槠涫苊恳粋€(gè)原始數(shù)據(jù)的影響。平均數(shù)的靈敏性說(shuō)明了極大數(shù)據(jù)和極小數(shù)據(jù)會(huì)使整體數(shù)據(jù)的平均水平受影響。因此,在現(xiàn)實(shí)情境中使用平均數(shù)時(shí),人們經(jīng)常對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行“掐頭去尾”后再求平均數(shù)。
(二)親歷情境化過(guò)程,感悟平均數(shù)的范圍性和代表性
情境性學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程應(yīng)該類似于現(xiàn)實(shí)問(wèn)題解決的路徑,情境中隱含著解決問(wèn)題的抓手,而“數(shù)據(jù)”又是統(tǒng)計(jì)與概率整個(gè)領(lǐng)域的抓手,所以學(xué)生親歷情境化的過(guò)程至關(guān)重要。學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)致力于使學(xué)習(xí)者的身份和角色意識(shí)、完整的生活經(jīng)驗(yàn)以及認(rèn)知性任務(wù)重新回歸到真實(shí)的、融合的狀態(tài)。在本節(jié)課中,教師并非將已經(jīng)準(zhǔn)備好的內(nèi)容呈現(xiàn)給學(xué)生,而是讓學(xué)生成為探索主體,進(jìn)行成功或者錯(cuò)誤的嘗試,在與學(xué)習(xí)情境的互動(dòng)中將知識(shí)的意義與自身意識(shí)有機(jī)結(jié)合。
活動(dòng)二:小明比身高
1.理解平均數(shù)的范圍性
課前在班級(jí)里開(kāi)展“量身高”活動(dòng),學(xué)生根據(jù)所得信息進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和記錄。隨機(jī)抽樣十名學(xué)生的身高數(shù)據(jù)(見(jiàn)表2),其中學(xué)生小明的身高為145厘米,請(qǐng)問(wèn)小明的身高在班里算高還是矮?
對(duì)比表格數(shù)據(jù),學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)小明在這組抽樣學(xué)生中不算高,因?yàn)榇蠖鄶?shù)同學(xué)的身高都比他高。然后,再讓學(xué)生在全班范圍內(nèi)來(lái)看小明的身高(呈現(xiàn)班級(jí)50名學(xué)生的平均身高是143厘米),發(fā)現(xiàn)小明的身高高于班級(jí)平均身高2厘米。在經(jīng)歷不同范圍的兩次對(duì)比之后,教師出示填空題,讓學(xué)生觀察各個(gè)身高段的人數(shù),并說(shuō)說(shuō)自己的發(fā)現(xiàn)。這樣設(shè)計(jì)的目的是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)平均數(shù)的范圍性,辨析一組數(shù)據(jù)中的極端數(shù)據(jù),明白平均數(shù)在一組數(shù)據(jù)中的位置。
2.理解平均數(shù)的代表性
根據(jù)該班及全年級(jí)學(xué)生的身高情況制作的散點(diǎn)圖(見(jiàn)圖2及圖3),學(xué)生仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)大多數(shù)點(diǎn)位于平均數(shù)附近。如果一組數(shù)據(jù)的平均數(shù)是143,那么大多數(shù)數(shù)據(jù)都會(huì)集中在143左右。這說(shuō)明在某些情況下,平均數(shù)能夠描述一組數(shù)據(jù)的集中趨勢(shì)。
接著,讓學(xué)生根據(jù)平均數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行變式練習(xí)。例如,如何以該班的身高數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)整個(gè)年級(jí)6個(gè)班共303名學(xué)生中身高在140厘米至149厘米范圍內(nèi)的學(xué)生的人數(shù)?學(xué)生根據(jù)某個(gè)班中身高在140厘米至149厘米范圍內(nèi)的學(xué)生有32人的數(shù)據(jù),估算得30人/班,然后再乘以6個(gè)班,估計(jì)整個(gè)年級(jí)身高符合范圍的學(xué)生大約有180人。這個(gè)過(guò)程讓學(xué)生經(jīng)歷從樣本數(shù)據(jù)推測(cè)出整體的過(guò)程,使他們能夠感知到平均數(shù)在統(tǒng)計(jì)學(xué)中是表示一組數(shù)據(jù)的集中趨勢(shì)的量數(shù),平均數(shù)能簡(jiǎn)潔、直觀地表示一組數(shù)據(jù)的情況。
思考:本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)是讓學(xué)生理解平均數(shù)能夠代表一組數(shù)據(jù)的集中趨勢(shì),而采用散點(diǎn)圖表示數(shù)據(jù)這種數(shù)形結(jié)合的方法可為學(xué)生打開(kāi)理解平均數(shù)代表性的通路,使他們通過(guò)平均數(shù)的變化過(guò)程,深度體驗(yàn)平均數(shù)的代表性。
(三)開(kāi)展情境化評(píng)價(jià),實(shí)現(xiàn)平均數(shù)的靈活應(yīng)用
情境性教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)用結(jié)合。情境教學(xué)過(guò)程與測(cè)驗(yàn)并非獨(dú)立的,一般是進(jìn)行當(dāng)堂融合式測(cè)驗(yàn)或情境化評(píng)估,側(cè)重于監(jiān)測(cè)學(xué)生對(duì)新知識(shí)的掌握程度、思考過(guò)程以及認(rèn)知成長(zhǎng)。本文設(shè)計(jì)的“小明選服務(wù)”活動(dòng)旨在考查學(xué)生在復(fù)雜的變式情境中用數(shù)據(jù)解決問(wèn)題的能力。
活動(dòng)三:小明選服務(wù)
小明家附近有一家理發(fā)店,理發(fā)師的服務(wù)水平可以分成四個(gè)等級(jí):A(非常滿意)、B(比較滿意)、C(一般)、D(不滿意)。小麗和小芳是該店的兩名理發(fā)師,小麗接待了6人,所獲得的評(píng)價(jià)分別是A,C,C,B,A,B;小芳接待了5人,所獲評(píng)價(jià)分別是A,B,A,C,B。如果小明去這家理發(fā)店,他應(yīng)該在小麗和小芳中選擇哪一位理發(fā)師呢?(學(xué)生小組討論,教師巡視,交流匯報(bào))
預(yù)設(shè)一:將小麗和小芳所獲得的評(píng)價(jià)由高到低重新排序,小麗為AABBCC,小芳為AABBC。小麗由于多一個(gè)C,服務(wù)水平被拉低,因此小芳的服務(wù)水平好一些。
預(yù)設(shè)二:用數(shù)字4、3、2、1分別表示A、B、C、D,可以計(jì)算得出小芳服務(wù)好一些。
思考:這一活動(dòng)當(dāng)堂鞏固了平均數(shù)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì),并使整節(jié)課從導(dǎo)入到評(píng)價(jià)形成一個(gè)完整的閉環(huán),不僅強(qiáng)調(diào)了平均數(shù)的代表特性,還讓學(xué)生體會(huì)到平均數(shù)作為一種統(tǒng)計(jì)量可以在現(xiàn)實(shí)生活中用于解決問(wèn)題和作出決策。這樣的練習(xí)讓學(xué)生在生活經(jīng)驗(yàn)的累積中加深對(duì)平均數(shù)概念的理解,從而學(xué)會(huì)主動(dòng)分析數(shù)據(jù),并能因境制宜進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷。
(四)交流合作,培養(yǎng)在實(shí)際生活中運(yùn)用平均數(shù)的能力
情境性學(xué)習(xí)的關(guān)鍵特征之一是合作互動(dòng),學(xué)習(xí)活動(dòng)通常在一個(gè)學(xué)習(xí)共同體中進(jìn)行,每個(gè)小組成員都可以從不同角度出發(fā),通過(guò)協(xié)作來(lái)解決問(wèn)題,從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的共享。這一環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生面對(duì)未來(lái)社交環(huán)境中可能遇到的問(wèn)題,通過(guò)逐步揭示信息的方式,培養(yǎng)學(xué)生的觀察、對(duì)比、猜測(cè)、驗(yàn)證和合理解釋的能力,同時(shí)在小組內(nèi)的交流和協(xié)商中發(fā)展學(xué)生的推理意識(shí)。
活動(dòng)四:小明看應(yīng)聘
小明的父母正為兩家公司的招聘通告而苦惱,現(xiàn)在請(qǐng)你為小明的父親提供合理的建議,指導(dǎo)他選擇哪家公司更為合適。甲公司的招聘通告顯示:本公司全體員工年平均工資為9萬(wàn)元,目前急需招聘4名職員。乙公司的招聘通告顯示:本公司全體員工年平均工資為10萬(wàn)元,目前急需招聘5名職員。請(qǐng)同學(xué)們獨(dú)立思考后在小組內(nèi)分享交流,最后各個(gè)小組給出自己的方案。有的小組建議小明的父親選擇乙公司,因?yàn)橐夜镜钠骄べY更高。有的小組則建議選擇甲公司,認(rèn)為甲公司的員工可能待遇更好。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生不能僅僅看表面的信息,還要考慮更多的因素。在提供了兩家公司員工和經(jīng)理的工資信息后,學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)乙公司的經(jīng)理薪水很高,但其他6名員工的工資都低于甲公司的全體員工。因此,如果小明的父親去應(yīng)聘經(jīng)理職位,那么選擇乙公司可能更合適;但如果去應(yīng)聘普通員工職位,那么甲公司可能更好。
思考:新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)要讓學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行思考,從“會(huì)想事”到“會(huì)做事”。通過(guò)招聘案例,學(xué)生可以深刻理解平均數(shù)有時(shí)可能會(huì)誤導(dǎo)人,作出決策時(shí)不能只看平均數(shù),還需要了解更多信息。
三、總結(jié)思路,形成素養(yǎng)
本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)為幫助學(xué)生系統(tǒng)地理解平均數(shù)的統(tǒng)計(jì)意義,在“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”的情境中培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識(shí),發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)思維與核心素養(yǎng)。“意識(shí)”指的是對(duì)經(jīng)驗(yàn)的感悟,所以本課教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)遵循了情境性學(xué)習(xí)理論所強(qiáng)調(diào)的四個(gè)特征,通過(guò)不斷解決問(wèn)題的過(guò)程來(lái)創(chuàng)造意義和積累經(jīng)驗(yàn)。第一,真實(shí)的任務(wù)情境。創(chuàng)設(shè)真實(shí)有效的生活情境,為知識(shí)遷移提供基礎(chǔ),再針對(duì)學(xué)生已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遷移活動(dòng)。第二,情境化過(guò)程。教師的教學(xué)水平和教學(xué)介質(zhì)的選擇是影響情境創(chuàng)設(shè)的重要因素。第三,真實(shí)的互動(dòng)合作。在情境性學(xué)習(xí)中,學(xué)習(xí)共同體合作完成任務(wù)是重要的過(guò)程,不同人之間的思維碰撞可以使學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)分析問(wèn)題,培養(yǎng)推理意識(shí)。第四,情境化的評(píng)價(jià)。情境性學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)考查學(xué)生的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)而非最終成績(jī),教師應(yīng)做好課堂學(xué)情監(jiān)測(cè)及課后提升。在本文的教學(xué)實(shí)踐中,學(xué)生在四個(gè)情境活動(dòng)中經(jīng)歷了獨(dú)立思考、小組合作及全班總結(jié)的過(guò)程,沉浸式地體驗(yàn)了以數(shù)據(jù)為抓手的統(tǒng)計(jì)過(guò)程,逐步內(nèi)化了平均數(shù)作為統(tǒng)計(jì)量的特性,培養(yǎng)了數(shù)據(jù)意識(shí)。
[參考文獻(xiàn)]
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中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2022:9,38.