“平行四邊形的特征”是“圖形與幾何”領(lǐng)域的內(nèi)容,“圖形與幾何”在小學(xué)階段包括“圖形的認(rèn)識(shí)與測(cè)量”和“圖形的位置與運(yùn)動(dòng)”兩個(gè)主題。2022年版課標(biāo)將認(rèn)識(shí)和測(cè)量放在一起,其實(shí)表明了兩者之間密切的關(guān)系,它們共同承載著發(fā)展學(xué)生的空間觀念、幾何直觀、量感、抽象能力和推理能力的作用。圖形的認(rèn)識(shí)聚焦的是圖形的特征,認(rèn)識(shí)圖形的特征大致可以從圖形的要素特征、測(cè)量特征和關(guān)系特征三方面展開(kāi)。
史寧中教授指出圖形(平面圖形和立體圖形)都是從生活實(shí)物中抽象出來(lái)的,馬云鵬教授指出圖形認(rèn)識(shí)的本質(zhì)是抽象。圖形抽象的第一步是描繪物體的外部形象,其核心是把三維空間的物體用線條描繪在二維平面上;第二步是圖形表達(dá)的符號(hào)化和論證過(guò)程的形式化。在小學(xué)具體教學(xué)中可以把兩位教授的語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為兩次思維飛躍,即從實(shí)物抽象出幾何圖形,再由幾何圖形抽象出概念。
基于以上分析,我對(duì)“平行四邊形的特征”一課進(jìn)行了設(shè)計(jì)。本文以課前調(diào)研和“做”“思”“畫”為主線,聚焦學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展,闡述我的設(shè)計(jì)思考。
一、課前調(diào)研,有的放矢
學(xué)生在一年級(jí)時(shí)已經(jīng)初步認(rèn)識(shí)了平行四邊形,在眾多幾何圖形中能夠辨認(rèn)出平行四邊形,三年級(jí)通過(guò)觀察和操作進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了長(zhǎng)方形、正方形的特征,有了一些研究圖形特征的經(jīng)驗(yàn),本節(jié)課通過(guò)觀察操作進(jìn)一步認(rèn)識(shí)平行四邊形的特征,為后續(xù)學(xué)習(xí)平行四邊形的面積、初中學(xué)習(xí)平行四邊形的判定定理和性質(zhì)定理奠定基礎(chǔ)。
為了有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì),課前對(duì)學(xué)生進(jìn)行了學(xué)情調(diào)研。
調(diào)研題目:
1.下面的圖形(如圖1)中哪個(gè)是平行四邊形?
2.請(qǐng)你在方格紙上畫一個(gè)平行四邊形。
3.請(qǐng)你在白紙上畫一個(gè)平行四邊形。
第1題是辨認(rèn)圖形,調(diào)研結(jié)果顯示正確率為100%,說(shuō)明學(xué)生能夠正確辨認(rèn)平行四邊形。第2題和第3題是從不同層次畫圖形,正確率分別為90%和60%,從學(xué)生繪制平行四邊形的筆跡上看,有擦擦改改的痕跡,說(shuō)明學(xué)生可以通過(guò)不斷調(diào)整,使圖形逐漸趨近于頭腦中對(duì)平行四邊形的直觀印象。
課前調(diào)研結(jié)果顯示,學(xué)生能夠正確辨認(rèn)平行四邊形。于是,本課選擇開(kāi)門見(jiàn)山,導(dǎo)入新課。從實(shí)物中抽象出幾何圖形,完成學(xué)生思維的第一次飛躍。(如圖2)
二、充分“放手”,“做”中識(shí)形
既然學(xué)生對(duì)于平行四邊形的認(rèn)知并非一張白紙,那么本課就改變研究方式,將平行四邊形的特征的探究空間和時(shí)間交給學(xué)生。
教學(xué)片段一:
師:你用手里的學(xué)具做出平行四邊形了嗎?你是怎樣做的?有什么發(fā)現(xiàn)?
生1:我用釘子板和橡皮筋圍成了平行四邊形,上面圍4個(gè)釘子,下面往左傾斜一些也圍4個(gè)釘子,圍成的就是平行四邊形。(同學(xué)們?nèi)空J(rèn)可圍成的圖形是平行四邊形)
師:通過(guò)圍,你認(rèn)為平行四邊形有什么特征?
生1:平行四邊形對(duì)邊是相等的,你看上下這組對(duì)邊都圍了4個(gè)釘子,左右這組對(duì)邊都圍了3個(gè)釘子,只有保證上下和左右相對(duì)的釘子數(shù)是一樣的,才能圍出平行四邊形的樣子,所以我想平行四邊形的對(duì)邊是相等的。
生2:我還發(fā)現(xiàn)平行四邊形的對(duì)邊是平行的,因?yàn)獒斪影迳系尼斪用恳恍卸际瞧叫械?,所以我們圍的時(shí)候平行四邊形的對(duì)邊也是互相平行的。
同樣的,學(xué)生利用方格紙、可拼插的小棒等都制作出了不同的平行四邊形實(shí)物,在制作的過(guò)程中學(xué)生就將頭腦中對(duì)平行四邊形特征的表象慢慢升華成對(duì)特征的理解。
教學(xué)片段二:
學(xué)生用小棒拼平行四邊形沒(méi)有成功。
師:為什么你們組沒(méi)有拼出平行四邊形?
生1:因?yàn)槲覀兘M的小棒是2根紅的,1根黃的,1根藍(lán)的,沒(méi)法拼成平行四邊形,拼平行四邊形需要兩組長(zhǎng)度相等的小棒。
師:那你們需要1根什么小棒?
生1:我們需要1根黃的,或者1根藍(lán)色的。
教師提供1根黃色小棒,學(xué)生用2根紅色和2根黃色的小棒進(jìn)行拼插,在拼插的過(guò)程中學(xué)生把2根黃色連在了一起,多次拆開(kāi)調(diào)整依然沒(méi)有拼出平行四邊形。
師:需要幫助嗎?
生1:需要。
師:誰(shuí)來(lái)幫幫他?
生2:你把2根黃色的連在一起了,它們需要放在對(duì)面,不能連在一起。
生1進(jìn)行調(diào)整,拼出了平行四邊形。
師:回顧剛才的研究過(guò)程,你們組為什么沒(méi)有拼出平行四邊形?
生1:因?yàn)槲覀儧](méi)有兩組相同長(zhǎng)度的小棒。
師:看來(lái)拼平行四邊形需要兩組長(zhǎng)度相等的小棒,也就是說(shuō)平行四邊形有兩組長(zhǎng)度相等的邊??墒菫槭裁唇o了你兩組長(zhǎng)度相等的小棒還是沒(méi)有拼出平行四邊形呢?
生1:平行四邊形不僅有兩組長(zhǎng)度相等的邊,相等的邊還要是相對(duì)的,不能相鄰。
師:說(shuō)得真好,你看我們錯(cuò)著錯(cuò)著就對(duì)了,我們對(duì)平行四邊形的特征理解得更透徹了,平行四邊形的兩組對(duì)邊分別相等。
【思考】小學(xué)的幾何不是論證幾何,更多的是屬于直觀幾何、操作幾何,學(xué)生獲得幾何知識(shí)并形成空間觀念,更多的是依靠他們的動(dòng)手操作,即在做中學(xué)。
以往授課教師給出了圓形紙片等現(xiàn)成的研究材料,讓學(xué)生通過(guò)折一折、量一量等研究平行四邊形的特征,此次授課我把現(xiàn)成的研究材料換成了釘子板、可拼插的小棒、網(wǎng)格紙和白紙,讓學(xué)生利用已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)動(dòng)手制作平行四邊形學(xué)具。這一設(shè)計(jì)并不是單純追求一個(gè)“變”,而是建立在調(diào)研和理解教材的基礎(chǔ)上,這樣的設(shè)計(jì)讓學(xué)生換了一種方式來(lái)獲取知識(shí),學(xué)生在“做”中感悟、在“做”中思考,在調(diào)整學(xué)具的過(guò)程中為平行四邊形“畫像”,把課堂真正還給學(xué)生,促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。
四樣研究材料可以從不同角度和層次幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)平行四邊形的特征。事實(shí)證明,學(xué)生根據(jù)已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蛑谱鞒銎叫兴倪呅?。學(xué)生在選取材料拼插和繪制的過(guò)程中就會(huì)有發(fā)現(xiàn),在調(diào)整中必然有思考,在議論中就會(huì)有提升,在“做”中完成平行四邊形的“畫像”。
三、對(duì)話想象,“思”中解義
教學(xué)片段三:
師:用你自己的話說(shuō)一說(shuō),什么樣的圖形是平行四邊形呢?
生1:兩組對(duì)邊分別平行、兩組對(duì)邊分別相等、對(duì)角相等的四邊形就是平行四邊形。
師:你們都同意嗎?(學(xué)生全部同意)請(qǐng)同學(xué)們翻開(kāi)書看看書中是怎樣說(shuō)的。
生2:兩組對(duì)邊分別平行的四邊形就是平行四邊形。
師:為什么書中只用到平行四邊形的一個(gè)特征就下定義了呢?請(qǐng)你想象一下,這樣行不行?換句話說(shuō),兩組對(duì)邊分別平行的四邊形是不是平行四邊形?
生:(舉出反例)長(zhǎng)方形、正方形兩組對(duì)邊分別平行,它們不是平行四邊形。
師:同學(xué)們用找反例的方式進(jìn)行研究,非常好!那么長(zhǎng)方形、正方形是不是平行四邊形呢?
課堂順著學(xué)生的疑問(wèn),先進(jìn)行長(zhǎng)方形、正方形是不是平行四邊形的探究,探究后學(xué)生肯定:長(zhǎng)方形、正方形是特殊的平行四邊形。
生2:我想,兩組對(duì)邊分別平行,那個(gè)平行的兩條邊夾的那兩條線段就相等,兩組平行線互相夾的都相等,所以兩組對(duì)邊分別平行了,對(duì)邊就一定相等,對(duì)角也就相等了。所以下定義時(shí)只要說(shuō)一條就行了。
生3:我同意生2的,我補(bǔ)充,因?yàn)閮山M對(duì)邊分別平行了,如果對(duì)邊不相等,那個(gè)邊就裂開(kāi)了,肯定就不平行,也就是說(shuō)兩組對(duì)邊分別平行,對(duì)邊就一定會(huì)相等。對(duì)角也就一定相等。
生4:我沒(méi)有找到反例,于是我就思考,兩組對(duì)邊分別平行好像就保證了兩組對(duì)邊分別相等、對(duì)角也相等。所以好像用一個(gè)特征能夠定義平行四邊形。
此時(shí)教師拿出兩組平行線利用方格紙進(jìn)行演示,讓學(xué)生直觀感受兩組對(duì)邊分別平行了,所夾的對(duì)邊就是相等的,對(duì)角也相等。
【思考】學(xué)生在充分地動(dòng)手操作和溝通交流后,總結(jié)出了平行四邊形的特征——兩組對(duì)邊分別平行、兩組對(duì)邊分別相等、對(duì)角相等。至此學(xué)生完成了從圖形中抽象出特征的過(guò)程。從特征到概念是學(xué)生理解起來(lái)非常困難的地方。
查閱了多個(gè)版本的教材,大多數(shù)沒(méi)有對(duì)平行四邊形下定義。我是否可以選擇對(duì)概念避而不談呢?避而不談就不能讓學(xué)生體會(huì)到概念的概括和簡(jiǎn)潔的特點(diǎn),何況學(xué)生初中會(huì)繼續(xù)學(xué)習(xí)平行四邊形的判定定理,這些定理都只用到了平行四邊形中的一個(gè)或一組特征,放眼學(xué)生的未來(lái),概念一定要研究。
從圖形中抽象出概念,這是學(xué)生思維的第二次飛躍。無(wú)疑概念的教學(xué)需要學(xué)生有十足的想象力,這對(duì)小學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)。教師在此給了學(xué)生充分的想象空間,學(xué)生在想象的過(guò)程中不僅完成了對(duì)于概念的認(rèn)知,更能夠培養(yǎng)學(xué)生的空間觀念,想象是“圖形與幾何”領(lǐng)域培養(yǎng)學(xué)生空間觀念的重要手段。
四、動(dòng)手實(shí)踐,“畫”中悟法
教學(xué)片段四:
師:圖4中的AB、BC分別是平行四邊形相鄰的兩條邊,請(qǐng)你接著把這個(gè)平行四邊形畫完整。
師:你是怎樣畫的呢?
生1:我利用兩組對(duì)邊分別平行的特征畫出了平行四邊形。
師:他利用定義畫出了平行四邊形。
生2:我先畫出BC的平行線,再量出與BC相等的長(zhǎng)度6厘米,得到平行四邊形的頂點(diǎn)D,然后連接點(diǎn)C和點(diǎn)D就畫出了平行四邊形。
師:這位同學(xué)運(yùn)用了一組對(duì)邊平行且相等畫出了平行四邊形。
生3:我分別量出BC的長(zhǎng)度和AB的長(zhǎng)度,然后畫出AD與BC相等,CD與AB相等,這樣就畫出了平行四邊形。
師:這位同學(xué)利用兩組對(duì)邊分別相等畫出平行四邊形,這樣畫理論上沒(méi)有問(wèn)題,但在操作中會(huì)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題呢?
生4:這樣畫,如果AD斜了一些不與BC平行了,那么CD的長(zhǎng)度就不等于AB了,就不是平行四邊形了。
師:同學(xué)們想象一下,是這樣嗎?我們需要找到那個(gè)點(diǎn)D,正好讓AD等于BC的長(zhǎng),CD還要等于AB的長(zhǎng),你們能想象怎樣找到那個(gè)點(diǎn)嗎?
在學(xué)生充分想象后,教師借助動(dòng)畫讓學(xué)生感受找點(diǎn)的過(guò)程,在這一過(guò)程中,想象能夠幫助學(xué)生更深刻地理解特征,同時(shí)讓學(xué)生對(duì)尺規(guī)作圖有一個(gè)初步的感悟,明白尺規(guī)作圖背后的道理。(如圖5)
【思考】學(xué)以致用是解決問(wèn)題的永恒話題。本課的最后,我讓學(xué)生利用平行四邊形的特征完成補(bǔ)畫平行四邊形的任務(wù)。教師沒(méi)有教給學(xué)生怎樣畫平行四邊形,而是讓學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用平行四邊形的特征進(jìn)行繪制,學(xué)生畫平行四邊形的過(guò)程不僅僅是對(duì)于特征的深化理解過(guò)程,實(shí)際上學(xué)生也對(duì)特征進(jìn)行再加工的過(guò)程。
學(xué)生的畫法依據(jù)“兩組對(duì)邊分別平行”“一組對(duì)邊平行且相等”“兩組對(duì)邊分別相等”,這些正是平行四邊形的定義和判斷定理,此時(shí)學(xué)生的感悟可以幫助學(xué)生未來(lái)更好地理解知識(shí),教師的放手成就了學(xué)生更多元的發(fā)展。
總之,本堂課教師改善了研究方式,能放手時(shí)就充分地放手,學(xué)生在“做”中完成了對(duì)圖形的初步畫像,在思考、交流中明晰了概念,在“畫”中深化了對(duì)圖形特征的理解,所有的任務(wù)最終成就的是學(xué)生思維的深度發(fā)展,學(xué)生的核心素養(yǎng)得到提升。