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“数学规则”的课程主张与教学路径

“数学规则”的课程主张与教学路径

顾万春

摘  要:“数学规则”是数学的重要组成部分。“数学规则”的课程主张依循教师对课程的理解,包括课程目标、课程资源和课程实施。作为数学规则的教学,可以回溯本源、严密构建和多向连接,让规则不断生发、生成和融合。

关键词:数学规则;课程主张;教学路径

从根本上说,数学知识包括“客观知识”和“主观知识”。客观知识是人类“生命·实践”智慧结晶,主观知识是个体“生命·实践”智慧结晶。客观知识包括数学概念、规则和思想方法等。数学规则包括法则、性质、定律、公式等。根据美国教育心理学家加涅学习层次分类,规则属于高阶学习。运用规则能发展学生思维,盘活学生想象,引领学生探索。

一、“数学规则”的课程主张

“数学规则”课程,主张依循教师对课程的理解和实践,基于数学本体和学生生命发展等多重视域,努力追寻本源化、理性化、序列化的数学教学,追寻数学规则内在生成、自然生长、科学生发。

1. 课程目标:聚焦“數学规则”意义

“数学规则”是一种数学的规定,必须遵守。数学教学,就是要让学生了解和认知各种规则。小学数学规则分布于各年级教材之中,如计数规则、计量规则、数的大小比较规则、读写数规则、四则运算规则等。通常情况下,由于教师总是认为规则是学生必须遵守的,因而对规则采用“告诉式”教学。比如,教学《用字母表示数》,对于数字和字母相乘的规则,教师总是直接出示规则,轻描淡写。如此,学生在书写时总是发生错误。其实,深究数字和字母相乘规则,就不难体验到书写的合理性。首先,因为数字是常量,而字母通常是变量,常量放在变量前;其次,这样书写避免了与字母幂的形式相混淆,如2a和a2,如a2就非常容易和a2相混淆。当教师在教学聚焦规则意义时,学生就能体会到数学规则的合理性,从而认同、理解、内化规则。

2. 课程资源:聚积“数学规则”源泉

尽管“数学规则”是规定的,但这种规定有着历史源泉,有必然性。在数学史上,规则产生并不是随心所欲的。作为教师,应当聚积规则源泉,让学生充分体验规则的合理、合情与合法(法度)。比如,教学“乘加和乘减混合运算”,教师要激发学生深度思考“为什么要先算乘除后算加减?”“不这样计算行吗?”教学中,一方面从生活中撷取素材,借助生活事例来让学生感受、体验计算规则的合理性;另一方面,从数学本源来梳理、发掘,启发学生计算思维。要求学生计算“39+39+39+39”,一开始,由于数39的个数比较小,学生还从左往右依次计算,随着算式变化,数39的个数越来越多,学生就自然将若干个39相加的和写成乘法形式,并自觉计算乘法。从中,学生深刻理解了“先算乘除,后算加减”这一四则混合运算的黄金规则。

3. 课程实施:聚力“数学规则”质态

对于规则,我们首先要让学生思考:规则是任意规定的,还是有道理的。只有让学生体认到规则的合理性,学生才能从根本上对规则展开自主探究。聚力规则之理,是数学教学的应然追求。比如,“0”为什么不能作除数?许多教师恐怕都不能言说清楚。事实上,我们可以采用反证法,假如“0”可作除数,那么就不能保证商的唯一性。再如,我们为什么规定“1既不是素数,也不是合数”?有教师从因数个数来解释。事实上,规定“1既不是素数也不是合数”,并不是分类要求,而是要保证对一个合数分解质因数的唯一性。如果将“1”纳入其中,每一个合数分解质因数的形式就不唯一了,可以写任意多个1。只有引导学生聚力于规则质态,才能让学生真正理解数学知识。这样的数学教学才是“活的数学”教学。

二、“数学规则”的教学路径

在加涅学习层次中,规则学习位居解决问题之下。可见,规则习得是规则运用的基础。一方面,规则诞生是循序渐进的,另一方面规则之间又是交叉联结的。一方面,要让学生经历规则形成过程;另一方面,要注意此规则与彼规则的内在关联。规则教学应当有序化、结构化和严密化。

1. 回溯本源,指向规则的生发

规则在数学教材中的存在形态是丰富的,有显性的、隐性的规则,有单一的、综合的规则等。隐性规则,要让学生多次感悟;重要规则,要多次渗透。有时,教师甚至要多次返回规则本源,寻求来自学生经验的向导、生活的启迪。

比如《乘法分配律》这一运算规则,尽管教师多次用字母表征,强化乘法分配律形式,但在计算时,学生老是将乘法分配律和结合律混淆。其实,学生在低年级就已经触碰“乘法分配律”,比如两位数乘两位数的竖式计算,比如长方形的周长计算等。这些知识都蕴藏着“乘法分配律”规则种子。笔者在教学中引导学生回溯本源,将学生头脑深处的内隐规则显性化,缄默规则可视化。借助计算长方形周长,让学生从图形意义上进行诠释;借助一道“两位数乘两位数”的竖式计算,让学生从算理意义上加以诠释,对竖式中每一步予以意义说明。如此,学生就能深刻理解乘法分配律的意义,而不仅仅是记住形式化的乘法分配律。当学生理解了规则意义,对规则形式也就能够自主表征了。比如,有学生用图形表征乘法分配律——“(△+☆)×○=△×○+☆×○”,有学生用文字表征——“两个数的和乘一个数等于分别用这两个数乘一个数,再求和”,有学生用符号表征——“(a+b)c=ac+bc”等。在回溯中,学生真正走进规则内部,感悟到规则真谛。

回溯规则源头,规则就不再是冰冷、生硬的,而是自然、充满温情的。当学生走进规则源头,就能形成一种对规则进行再创造的欲望、动力,就能用自己的方式去表征规则。尽管这种表征是肤浅的,甚至是幼稚的,但却是学生对规则的个性化解读。

2. 严密构建,指向规则的生成

在小学数学中,规则呈现通常有两种方式:一种是先例证后规则,即先呈现个例,然后归纳规则;另一种是先规则后例证,即先呈现规则,然后进行例证,或先呈现大规则,然后演绎小规则。无论是哪一种规则教学,教师都必须引导学生严密构建。在规则建构中,学生要进行上位学习、下位学习和并列学习。要让学生深度体验规则形成过程,渗透思想方法,导引数学规则应用,在生成与应用中架设互通桥梁。

教学《奇数和偶数》(苏教版五下),当学生理解了奇数就是单数、偶数就是双数后,笔者要求学生用字母表示奇数和偶数。一开始,学生不知从何处下手,更有学生索性既用自然数n表示偶数,又用自然数n表示奇数,显然学生没有掌握用字母表示奇数和偶数的规则。笔者提示学生,用字母表示奇数就是用字母概括奇数和偶数的特征。学生思考,奇数和偶数的特征是什么呢?他们从奇偶数意义展开思考,即偶数是2的倍数,奇数不是2的倍数。但这样的思考仍然是抽象的。为此,笔者让学生用“一一列举法”构建了两个数字方阵,第一个方阵是自然数方阵,第二个方阵是偶数方阵,引导学生比较。学生发现,偶数方阵中每个位置上的数恰好是自然数方阵中相对应位置数的2倍。由此,学生在两个方阵之间建构起“一一映射”的对应关系,也深刻理解了偶数意义。有学生感悟到,自然数是a,偶数就是2a,自然数是n,偶数就是2n。当学生深刻理解了用字母、符号表征偶数的规则后,奇数符号表征也就水到渠成了。

规则教学不是教师的灌输,而是教师的启发,是教师引导学生自主、严密建构。在上述教学中,从集合视角、映射视角,学生能深度理解用字母、符号表征奇数、偶数的规则。

3. 多向联结,指向规则的融合

规则不是单一、静态的,而是相互关联、动态的。教师要引导学生进行规则联结,让上位规则统摄下位规则,建构高阶规则。比如,“数”的学习就能启示“式”的学习,它们之间的规则具有相似性;又如,整数数位顺序、进率规则与小数数位顺序、进率规则就是相统一的,教学中就要将规则融合起来,形成数位顺序规则。引导学生发现规则逻辑意义,探寻规则联系,让新规则同化旧规则。

教学《两、三位数加减法笔算》,学生建构了“从个位加起,满十进一、退一当十”等规则。在后续学习“小数加减法”计算时,教师要将小数加减法和整数加减法的规则进行贯通,在学习“同分母分数相加减”“异分母分数相加减”等的计算法则时,同样要将前面的规则进行融合,形成一个包摄力更大、内涵更深的隐性的规则,即“只有计数单位相同才能直接相加或相减”。有了这样的规则融合,就能深化学生对算理的理解,为算法建构提供依据。

规则融合有两个条件,一是新规则高于或平行于原规则;二是原规则中有相关内容可供新规则融合、概括、归纳。引导学生将规则进行融合,连成片、结成网,将规则整合成“规则共同体”。如此,实现规则表征相互转换,形成规则结构、系统。

规则反映着事物规律,反映着数学规律。在小学数学中,规则有宏观规则、中观规则和微观规则。依循规则,才能让规则教学更科学、更艺术。这是一个不断数学化的过程,也是一个充满思辨的过程。在这个过程中,学生收获的不仅是知識,更是一种研究数学的能力、一种建构创造的素养。

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