江蘇南通市錫通園區(qū)小學(xué)(226311) 徐美權(quán)
2022 年4 月,教育部發(fā)布了《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022 年版)》(以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》),這意味著義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程改革步入了新的階段。新階段帶來諸多新的研究熱點,例如,“單元整體教學(xué)”“跨學(xué)科主題式學(xué)習(xí)”……然而無論出現(xiàn)多少新的研究熱點,“概念教學(xué)”仍然是數(shù)學(xué)教學(xué)的重中之重。客觀事物的數(shù)量關(guān)系和空間形式是數(shù)學(xué)的研究對象,數(shù)學(xué)概念是數(shù)量關(guān)系或空間形式的本質(zhì)屬性在人腦中的反映。筆者研究了小學(xué)數(shù)學(xué)概念教學(xué)的現(xiàn)狀,并在實踐中探索教學(xué)策略。
無論哪個版本的小學(xué)數(shù)學(xué)教材,數(shù)學(xué)概念都是重要組成部分。因此,人們對數(shù)學(xué)概念的教學(xué)研究高度重視。同時,《課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出核心素養(yǎng)的課程目標(biāo),賦予了小學(xué)數(shù)學(xué)概念教學(xué)更深遠(yuǎn)的意義。
數(shù)學(xué)的研究對象是數(shù)量關(guān)系和空間形式。人們對現(xiàn)實世界的數(shù)量及其數(shù)量關(guān)系、圖形及其圖形化關(guān)系進(jìn)行抽象,得到數(shù)學(xué)的研究對象及其關(guān)系,建構(gòu)起眾多的數(shù)學(xué)概念。由此可見,數(shù)學(xué)是人們基于對客觀世界的觀察抽象出的數(shù)量關(guān)系或空間形式,它是人們思維活動的結(jié)果。人們在這個過程中逐漸練就數(shù)學(xué)的眼光。
數(shù)學(xué)為人們提供了一種理解與解釋現(xiàn)實世界的思考方式。人們進(jìn)行判斷和推理的基礎(chǔ)是概念,而應(yīng)用概念的基本形式就是判斷和推理。判斷屬于概念應(yīng)用的低層次,它能用特殊的例子將概念外延并充實;而推理屬于概念應(yīng)用的高層次,它能運用概念的本質(zhì)去解決問題。但是,無論哪種層次的概念應(yīng)用,都伴隨著數(shù)學(xué)的思維,因此,人們的數(shù)學(xué)思維在概念應(yīng)用的過程中得以磨礪。
數(shù)學(xué)為人們提供了一種描述與交流現(xiàn)實世界的表達(dá)方式。要想將人腦中數(shù)量關(guān)系及空間形式的本質(zhì)屬性反映出來,離不開精準(zhǔn)的、簡約的數(shù)學(xué)語言。數(shù)學(xué)語言參與數(shù)學(xué)概念的形成,參與數(shù)學(xué)本質(zhì)的揭示,也參與數(shù)學(xué)問題的解決。
概念教學(xué)是小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的重要基礎(chǔ),是學(xué)生掌握數(shù)學(xué)知識和數(shù)學(xué)方法的起點。隨著教育改革的不斷深入,概念教學(xué)取得了較大的進(jìn)步,但是,仍有一些問題值得教師關(guān)注,仍有一些司空見慣的現(xiàn)象值得教師剖析。
學(xué)生數(shù)學(xué)概念的形成容易受生活經(jīng)驗的影響。在學(xué)習(xí)新概念之前,學(xué)生可能對新概念有一些初步的認(rèn)知,這些認(rèn)知或片面或?qū)挿?,容易使學(xué)生錯誤地理解抽象的數(shù)學(xué)概念。例如,在生活中人們談到“垂直”大多以垂直的墻角為例,這容易使學(xué)生誤以為只有水平方向與垂直方向的互相垂直才是“垂直”,相應(yīng)的數(shù)學(xué)概念被生活概念所替代。實際上,數(shù)學(xué)概念中的“垂直”是指兩條直線相交,并且所成的夾角為直角,這兩條直線就是互相垂直,與兩條直線的位置沒有關(guān)系。
為了改變學(xué)生對生活概念認(rèn)識的不精確,教師可在從生活現(xiàn)象引入“互相垂直”概念后,用多種有效的數(shù)學(xué)現(xiàn)象讓學(xué)生抽象出“垂直”的概念,緊抓關(guān)鍵詞——“相交成直角”,并及時練習(xí)。這樣才能幫助學(xué)生抓住“垂直”概念的本質(zhì),才能鞏固“相交成直角”的含義,從而加深學(xué)生對數(shù)學(xué)概念“垂直”的理解。
小學(xué)生的思維以形象思維為主,他們的邏輯思維也處于初級水平,當(dāng)數(shù)學(xué)概念以抽象的定義出現(xiàn)時,小學(xué)生是難以理解的。因此,現(xiàn)有的小學(xué)數(shù)學(xué)教材常用淺顯的、形象的語言表述概念。而學(xué)生在表述某個概念時,會用自己的語言將概念進(jìn)行“異化”處理。這種處理方式導(dǎo)致概念要素缺失、模糊或多余。例如,教材對線段、射線和直線的表述:線段有兩個端點,射線只有1 個端點,直線沒有端點。很多學(xué)生對這個描述只有直觀上的錯誤感知,如“在一條直線上添上1 個端點,就可以將其分成兩條射線”“直線比射線長”。數(shù)學(xué)概念是理性認(rèn)知的結(jié)果,卻來源于感性認(rèn)知,因此,在教學(xué)時要抓住本質(zhì)屬性“無限長”??梢岳檬蛛娡舶l(fā)出的光讓學(xué)生感悟射線只能向一端無限延伸;利用課件演示直線可向兩端無限延伸。這樣教學(xué),學(xué)生深刻地感悟到直線和射線都可以無限延伸,因此不能度量出長度,也就無法比較長短。這樣分析數(shù)學(xué)概念的本質(zhì)屬性,學(xué)生對于線段、射線和直線之間的聯(lián)系與區(qū)別有了更深刻、更全面的理解。
數(shù)學(xué)概念的建構(gòu)遵循由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識的過程。在這個過程中,學(xué)生對自身的認(rèn)識去粗取精、去偽留真,并進(jìn)行由此及彼、由表及里的加工。例如,在探究三角形的穩(wěn)定性時,部分教師這樣設(shè)計教學(xué)流程:先提問生活中有些物體為什么設(shè)計成三角形的;接著讓學(xué)生拿出木條釘成的三角形和四邊形框架,通過動手拉,學(xué)生發(fā)現(xiàn)三角形框架拉不動,沒有發(fā)生變形,而四邊形框架一拉就變形,得出三角形具有穩(wěn)定性的結(jié)論。很顯然,這樣會變成讓表面化的概念去解釋本質(zhì)化的概念。
其實,數(shù)學(xué)中的“穩(wěn)定”是指當(dāng)圖形的邊長確定了,大小形狀也就確定。怎樣在教學(xué)中突出本質(zhì),深刻揭示概念?在探究三角形的穩(wěn)定性教學(xué)中,筆者這樣設(shè)計流程:首先通過呈現(xiàn)生活中三角形的廣泛應(yīng)用,設(shè)問“三角形有什么特別的作用嗎”;接著讓學(xué)生動手操作,初步感知“三角形拉不動”“三角形不易變形”;再讓學(xué)生用三根小棒圍成三角形,并引導(dǎo)他們思考“用這三根小棒還能圍成其他的三角形嗎”。在嘗試中,學(xué)生得出結(jié)論“三根小棒的長度固定,只能圍成唯一的三角形”。教學(xué)流程中的三個層次是層層深入的,能夠引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)的角度深刻認(rèn)識三角形的穩(wěn)定性,即當(dāng)三角形的三邊確定了,大小形狀也就確定了,不易變形。
由于數(shù)學(xué)概念的抽象性與兒童思維的形象性是矛盾的,概念教學(xué)也就成為小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的難點之一。因此,如何讓數(shù)學(xué)概念從枯燥變得生動,如何提高學(xué)生對數(shù)學(xué)本質(zhì)的理解,幫助他們建立數(shù)學(xué)概念的知識結(jié)構(gòu)值得探究,以下是筆者在實踐中的教學(xué)策略探尋。
小學(xué)數(shù)學(xué)概念涉及的領(lǐng)域很多,這些都是數(shù)學(xué)知識體系的基礎(chǔ)。教師要將概念的內(nèi)涵進(jìn)行厘定,才能在教學(xué)中不斷加深學(xué)生對數(shù)學(xué)概念的印象。
(1)概念本質(zhì)的把握要精準(zhǔn)
數(shù)學(xué)概念的本質(zhì)就是所研究的數(shù)學(xué)對象的內(nèi)在。例如,數(shù)的運算的本質(zhì)就是對計數(shù)單位個數(shù)的運算……可以說,只有深入理解數(shù)學(xué)研究對象的本質(zhì),才能把握住數(shù)學(xué)概念的本質(zhì),才能開展對數(shù)學(xué)概念的探究和應(yīng)用,才能為學(xué)生的概念學(xué)習(xí)掃清障礙。
(2)對概念邏輯的把握要嚴(yán)謹(jǐn)
眾所周知,數(shù)學(xué)是邏輯嚴(yán)密的科學(xué),體現(xiàn)出獨特的育人魅力。在小學(xué)數(shù)學(xué)概念的教學(xué)中,教師要統(tǒng)攬十二冊的教材內(nèi)容,理順概念間的先后關(guān)系及邏輯關(guān)系,以此促進(jìn)學(xué)生經(jīng)驗的積累。例如,在教學(xué)“3 的倍數(shù)的特征”中,在探究活動后,學(xué)生得出結(jié)論“如果一個數(shù)各個數(shù)位上數(shù)字之和是3 的倍數(shù),那么這個數(shù)就是3 的倍數(shù)”,這是一個真命題。這個結(jié)論就是我們以往判斷一個數(shù)是不是3 的倍數(shù)時所用的依據(jù)。筆者在教學(xué)時抓住了蘇教版教材上本教學(xué)內(nèi)容的設(shè)問“如果一個數(shù)不是3 的倍數(shù),那么這個數(shù)各個數(shù)位上數(shù)字之和還是3 的倍數(shù)嗎?”引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論,得出的結(jié)論為原命題的逆否命題“如果一個數(shù)不是3 的倍數(shù),那么這個數(shù)各個數(shù)位上數(shù)字之和也不是3 的倍數(shù)”。數(shù)學(xué)上,原命題與逆否命題具有同真假性。這樣,我們在判斷時自然可以運用原命題的逆否命題為依據(jù)了。
數(shù)學(xué)概念的知識體系是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬻w系:概念組成了命題,命題組成了判斷,判斷組成了證明。這個邏輯體系中數(shù)學(xué)概念是數(shù)學(xué)思維最基本的單位,對其的學(xué)習(xí)也是數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),數(shù)學(xué)概念的建構(gòu)也必須遵守“先對基礎(chǔ)認(rèn)知進(jìn)行思維加工,再形成新的數(shù)學(xué)概念,循序漸進(jìn)”的原則。
(1)數(shù)學(xué)概念的實例要豐富
在蘇教版教材中,有些數(shù)學(xué)概念是描述性的,容易造成學(xué)生對概念的模糊認(rèn)知。因此,除了教材中提供的教學(xué)例子,在實際教學(xué)中教師要根據(jù)學(xué)情,恰當(dāng)?shù)卦黾由顚嵗寣W(xué)生被熟悉的素材激發(fā)已有的知識,觸發(fā)已有的數(shù)學(xué)思維,讓學(xué)生的視野得到拓寬,體驗?zāi)軌蜇S富。
例如,對于“圓柱的高有無數(shù)條”知識點的教學(xué),教師可以提供學(xué)生日常生活中常見的素材。比如,出示裝滿能碰到盒蓋的牙簽的圓柱形透明牙簽盒,然后提問學(xué)生哪個是這個圓柱的高,學(xué)生能很快指出牙簽盒側(cè)面的高。接著引導(dǎo)學(xué)生理解“圓柱的高有無數(shù)條”,教師可以這樣做,向?qū)W生提問:“如果牙簽盒上下兩個圓面的厚度忽略不計,還可以把什么看做圓柱牙簽盒的高?”學(xué)生很容易指出豎直放置的牙簽可以看作圓柱的高;筆者接著提問“圓柱大概有多少條高”,學(xué)生答“有多少根牙簽就有多少條高,如果牙簽足夠細(xì),那么高就有無數(shù)條”。這個問答過程中,學(xué)生對“圓柱的高有無數(shù)條”的理解從實物變?yōu)槌橄?,對其本質(zhì)內(nèi)涵的把握更加深刻。
(2)數(shù)學(xué)概念的表征要多元
研究表明,多元化的表征有利于學(xué)生的數(shù)學(xué)概念的建構(gòu)。多元化的表征包含多個不同的方面,教師要關(guān)注學(xué)生的心理,從他們的認(rèn)知狀態(tài)出發(fā),多角度地呈現(xiàn)數(shù)學(xué)概念,幫助學(xué)生多層次地理解數(shù)學(xué)概念,這有助于學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)概念體系,最終達(dá)到提高學(xué)生運用數(shù)學(xué)概念的能力。例如,教學(xué)“面積單位”一課時,該課的教學(xué)重難點是幫助學(xué)生建立起1 個標(biāo)準(zhǔn)面積單位的表象。筆者在教學(xué)時創(chuàng)設(shè)“做數(shù)學(xué)、找數(shù)學(xué)”的情境,首先出示1cm2的正方形,學(xué)生通過猜、測的活動初步明確1cm2的定義;接著,學(xué)生通過摸、想、找、比的活動多角度感知1cm2的大?。蛔詈?,教師提供多種素材,指導(dǎo)學(xué)生遷移認(rèn)識1cm2的經(jīng)驗,開展認(rèn)識1dm2和1m2的活動。就這樣,面積單位以圖形、實物、文字、符號等多元形式出現(xiàn)在學(xué)生的面前,學(xué)生對面積單位的認(rèn)識不再是抽象的文字,而是直觀的形象。
(3)數(shù)學(xué)概念的聯(lián)結(jié)要廣泛
數(shù)學(xué)概念之間的內(nèi)在聯(lián)系很密切,教師要利用相似性或邏輯的一致性建立起不同知識體系、不同單元知識之間的聯(lián)系。數(shù)學(xué)概念之間的關(guān)系其實是指他們外延的關(guān)系,兩個概念的外延可以是不同類型的相容關(guān)系。例如,可以是同一關(guān)系,等腰三角形底邊上的高與等腰三角形底邊上的中線就是同一關(guān)系;可以是交叉關(guān)系,等腰三角形與直角三角形就是交叉關(guān)系;還可以是從屬關(guān)系,自然數(shù)與整數(shù)、整數(shù)與有理數(shù)之間就是從屬關(guān)系。在教學(xué)時注意數(shù)學(xué)概念之間的聯(lián)結(jié),抓好新概念的“生長點”,關(guān)注新概念的“發(fā)展點”,幫助學(xué)生感知概念知識的整體性。
概念教學(xué)應(yīng)是變抽象為形象、變枯燥為生動的,概念的運用也應(yīng)有不同的層次,除了應(yīng)用概念,還要深刻概念的內(nèi)涵、拓寬概念的外延。因此,在實際教學(xué)中,教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)情境,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行抽象、推理或建模。
(1)對接生活原型
荷蘭數(shù)學(xué)教育家費賴登塔爾提出的“數(shù)學(xué)現(xiàn)實原則”認(rèn)為,對于任何數(shù)學(xué)問題,人們總能在現(xiàn)實中找到它的原型。數(shù)學(xué)概念也是這樣。教師要關(guān)注概念的背景,讓概念的應(yīng)用對接生活。例如,圓柱的高在生活中有多種表現(xiàn)形式:長——將日光燈管看作近似的圓柱的話,它的高可表述為燈管的長;厚——硬幣可以看作一個近似的圓柱,它的高可表述為硬幣的厚;深——一口水井可看作一個近似的圓柱,它的高就是水井的深。圓柱的高的三種表述形式(長、厚、深)既豐富了學(xué)生對圓柱的表象,又溝通了概念與現(xiàn)實的聯(lián)系,還提高了學(xué)生運用概念的能力。
(2)提供感性材料
在運用數(shù)學(xué)概念時,幾何圖形、計量單位等約定式概念要提供多種感性材料。例如,在體積單位的教學(xué)中,首先按照概念出示相應(yīng)的實物,讓學(xué)生建立初步的表象;然后讓學(xué)生找出身邊體積大約是1 立方厘米、1 立方分米和1 立方米的物體,鞏固已有的表象;最后將能表示“長度單位”“面積單位”“體積單位”的實物進(jìn)行比對,從三種單位的聯(lián)系與區(qū)別中,學(xué)生了解了幾種單位的內(nèi)涵與外延。
綜上所述,在數(shù)學(xué)概念的教學(xué)中教師要專注找出關(guān)鍵的問題,尋找概念教學(xué)的最佳路徑,方能彰顯數(shù)學(xué)概念的育人價值。