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一致性视角下“数的运算”结构化教学初探

2024/9/20 14:26:55  阅读:1 发布者:

《课程标准(2022 年版)》指出,核心素养具有整体性、一致性和阶段性,在不同阶段具有不同表现。史宁中教授也曾指出,如何体现数学的一致性,对于数学来说是一件最重要的事情。运算能力是核心素养中“会用数学思维思考现实世界”的主要表现之一,关乎学生观察、发现、推理、应用、创新等能力的发展。《课程标准(2022 年版)》将“数与代数”领域整合成“数与运算”“数量关系”两个主题,目的就是让学生感受数与运算的一致性。将“数的运算”教学结构化推进,有利于学生整体思考、建立模型,有利于他们形成和发展核心素养,这也是新课标理念下数学学科育人价值的体现。

1. 基于新课标理念。

“课程内容的结构化”是《课程标准(2022 年版)》的主要变化之一。实现课程内容的结构化,必须对教学内容进行结构化整合。《课程标准(2022 年版)》在第三学段“数与运算”教学提示中提出,通过整数、小数、分数的运算,进一步感悟计数单位在运算中的作用,感悟运算的一致性。这也为实施“数的运算”结构化教学提供依据。

2. 基于学科本质的一致性。

“整体性”是数学课程的一大特色。在小学阶段,“数与运算”主题学习要让学生初步体会数是对数量的抽象,感悟数的概念本质上的一致性,形成数感和符号意识;感悟数的运算以及运算之间的关系,体会数的运算本质上的一致性,形成运算能力和推理意识。教学中,要沟通数的概念与数的运算之间的关联,突出“数”与“运算”的一致性。

3. 基于课堂的教学现状。

当下,数学课堂教学普遍存在如下现象:教师不能从教学内容高度结构化的特点出发,对教材隐性的深层结构不能很好地进行提炼和组织。这样的教学,容易导致学生的数学学习浅表化、碎片化,无法建立完整的认知结构,从而很难体现核心素养发展的一致性特点。

1. 学会整体思考。

整体思考是一种大局观。从一致性的视角研究一节课,教师要能够俯瞰全局,进行整体思考。比如,这一知识处于整个单元乃至整个小学阶段的哪个位置?它的起点在哪里?后续还要进行哪些研究?这个知识所蕴含的思想方法有哪些?与它相关的还有哪些内容?学生在学习过程中,随着知识和经验的生长,知识结构的不断延展,这种整体性、结构化的思维能力也在潜移默化中形成。

2. 树立模型意识。

模型意识主要是指对数学模型普适性的初步感悟。当教师的着眼点不再局限于某个知识点、某一节课、某一个细节,而是更专注于思考所教内容包括哪些知识,知识和知识之间有怎样的联系,这些知识有着怎样的共同特征等问题时,结构化思想就会生根发芽,学生的模型意识也会在相应的教学过程中得以发展。

3. 掌握学习方法。

方法也是一种结构,有其内在的特征和引导性。当教师开始反思知识的习得过程是怎样的,这样的过程有没有迁移价值等问题时,方法结构就呼之欲出了。当教师结构化推进某一问题的解决时,方法结构就是形成知识结构的重要抓手。就学生的发展而言,掌握方法结构比掌握知识结构更具深远意义。

1. 核心引领,优化认知结构的建构。

数学知识的习得既要遵循学生的认知规律,也要链接学生的活动经验及情感经验。一致性视角下的结构化教学,要全面分析教材整体结构,并从连续的视角进行目标把握、内容衔接与经验改造,唤醒学生已有的学习方法与认知经验,把碎片化的知识点串联起来,帮助学生构建完整的思维体系和认知结构。在小学阶段,寻找所学数学知识之间的连接点,教师要在对照、迁移、类化的过程中,主动进行梳理、分类、整合,使知识呈现出整体的结构和体系,使学生能够独立地进行知识建构,初步体验知识的本源性和连贯性。

先来看加、减法运算。整数加、减法要求相同数位对齐,小数加、减法要求小数点对齐,分数加、减法则是分母不变,分子相加、减(异分母分数先通分转化成同分母分数)。整数、小数、分数加减法计算法则看似不同,但本质都是相同计数单位的个数相加、减。在教学异分母分数加、减法时,就可以打通这些知识之间的脉络,让学生感悟数的运算以及运算之间的关系,体会加、减运算本质上的一致性。

而这一切的本源最终都可聚焦到“计数单位”上来。例如,计算2+5,就是从2 开始,以“一”为单位,连续累加5 次,就得到7。简而言之,就是2 个一加5 个一,得7 个一;计算0.2+0.5,就是2 0.1 5 0.1,得70.1,也就是0.7;计算1/2+2/5,就是1 1/22 1/5,也就是5 1/10 4 1/10,得9 1/10,也就是9/10。由此看来,加法和减法本质上都是计数单位个数相加或相减的过程。

再来看乘、除法运算。乘、除法运算的本质还要回归到“计数单位”。即如,2×5 可以看成2 个一乘5 个一,得(2×5)个(1×1),即10 个一;0.2×0.5,可以看成是2 0.1 5 0.1,得(2×5)个(0.1×0.1),即100.012/3×5/8可以看成是2 1/35 1/8,得(2×5)个(1/3×1/8),即10 1/24

除法的运算过程见下图:

不难发现,乘法和除法运算,在本质上仍然是关于计数单位个数的运算。只是计数单位与计数单位在一起算,可能得到新的计数单位;计数单位的个数与计数单位的个数在一起算,得到新的计数单位的个数。

2. 思维统整,促进方法结构的迁移。

数学学习是一个循序渐进的过程。学生除了需要掌握相应的知识与技能,还要不断迁移应用学习经验与方法结构,学会用数学的思维思考现实世界。一致性视角下小学数学结构化教学,要以整体建构为抓手,使学生在建构知识的过程中形成方法结构。方法结构的形成要遵循学科整体性建构的本质特征,遵循数学知识之间内在的逻辑结构,通过结构化、模块式的意义重构和递进式的教学推进,逐步帮助学生建立清晰的认知结构,同时习得方法结构,体会到数学的一致性和关联性。

例如,苏教版教材一年级上册20 以内的进位加法”单元一共编排三道例题,例1 教学“9 加几”,例2 教学“87 加几”,例3 教学“65432 加几”。其中,“9 加几”是一节种子课,要达成如下教学目标:一是感悟“凑十”的思想方法,为后续内容的学习搭建方法结构;二是提炼发现规律的方法结构,学会用数学语言对规律进行描述;三是通过梳理学习流程结构,感悟过程结构。在后续学习“87 加几”和“65432 加几”时,这种方法结构将会得到主动迁移并不断稳固。

再如,“分数乘法”单元包含“分数乘整数”和“分数乘分数”等内容,其中同样蕴含着方法结构。教学“分数乘整数”时,首先创设具体情境,帮助学生理解分数乘法与整数、小数乘法意义的一致性;再引导他们主动探究,通过画图或联系乘法意义理解算理;最后,归纳分数乘整数的算法,并总结探究算法的一般方法,即理解算式意义— 表达算式意义(画图或说理)—得出算式结果—归纳计算方法。接下来探究“分数乘分数”,就可以让学生迁移这种方法结构进行自主探究。

3. 学用相融,催化思维结构的生长。

一致性视角下结构化教学的推进,以单元整体知识的发生、发展为基础,除了要让学生掌握必要的知识与技能外,更要让他们在学习中不断迁移运用数学思维,使他们养成主动回顾、反思提炼、发散联想、灵活运用的习惯,逐步完成对知识框架的深度构建、学习方法的深度联结和数学思维的融会贯通。学用相融,能为学生数学思维结构的生长提供无限的可能。

例如,教学苏教版教材四年级下册“运算律”单元时,笔者对教学内容进行了结构化重组(见下表)。

结构重组后的教学内容,从一致性的角度出发,更加注重学生的结构化思维,将包含相同思想方法的内容以方法结构为线索加以整合,使学生更全面地掌握运算律的精髓,凸显运算律的普遍意义。与此同时,学生的思维也呈现出结构化、阶段性的成长特征。教学中,教师以学习方法贯穿探究的始终。其中“交换律”是单元结构化教学的起始课,有着重要的基石作用。

为此,要带领学生经历完整的探究过程:环节一,创设现实情境,在解决问题的过程中发现等式,进而引导学生观察等式的特点,尝试提出猜想;环节二,验证猜想,可以举例验证,也可以结合具体情境中的数量关系或者通过画图进行说理解释,在验证的过程中引导学生关注举例的科学性,包括例子的丰富性、特殊性,以及是否能够找到反例;环节三,归纳结论并用数学语言表达;环节四,联想其他运算中是否也有这样的规律,运用所学的方法进行举例验证。

探究规律的“四部曲”以一种无形的线索贯穿始终,构成一个学习的整体,体现了结构化推进学习过程的一致性特点。学生的学习告别浅表和点状,走向知识结构的深度建构、学习方法的深度联结和数学思想的融会贯通,实现知识结构、思维结构的不断完善及素养结构的循环上升。

综上,一致性视角下结构化教学为学生核心素养发展提供了新路径,能有效促进学生整体建构、方法迁移、思维进阶。课堂中,给学生一个“结构”,学生就会拥有一个学习的“工具”,由此就能不断体会数学学习的快乐,核心素养也会在此过程中自然生长。

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