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“数学广角”是人教版教材的一个亮点,通过各册数学广角的教学,它意图系统而有步骤地把一些重要的数学思想方法,通过学生可以理解的形式,采用生动有趣的事例呈现出来,从而有意识地进行基本数学思想方法的渗透,提高学生的思维品质。可见“数学广角”的内容实际上承载了数学思想渗透的重要意义。因此,我们在教学中绝不能掉以轻心,而应该更深入地去探索,真正发挥其在数学教学中重要作用。笔者以新教材三下搭配(二)这单元教学为例进行了探索和实践。
一、把握教材,因“材”施教
教学目标的定位不仅影响着教学预设的质量,而且还左右着教学过程的展开。我认为在教学前一定要读明白单元教学目标,特别是新教材,不能仅凭自己的教学经验,盲目地开展教学,一定要处理好以下两点。
1.不刻意拔高教学要求。数学思想方法的渗透,是不能一蹴而就的,需要经历长期渗透和不断地体验来感悟。有些教师认为,尽量挖深教材就是思维训练得层次越高,正由于这个误导,很多老师就把把“数学广角”当成奥数培训课来上,特别是公开课或竞赛课,有的老师一味追求教学深度和难度,让不少学生学得吃力甚至失去兴趣。
2.不随意降低教学目标。随意降低教学目标有两种现象,其中一种现象就是一味追求结果或结论。忽视了数学思想方法的感悟,出现了目标定位偏低。使教学停留在直观的实验操作上,忽视了从直观上升到抽象的过程。
基于以上两点认识,教学前我仔细阅读了本单元“数学广角――搭配(二)”教学目标后认为,这个目标分四个维度:(1)让学生有所经历和体验数学知识的获取过程;(2)达到能用比较简洁、抽象的方式进行表达地能力;(3)渗透分类、数形结合、符号化等数学思想;(4)感受到数学与生活地紧密联系,增强兴趣。特别是在第二点知识能力目标的定位上,特意和二年级上册“数学广角――搭配(一)”的目标进行了比较。
而且在教学参考书中还特意指出一点,即“还要注意:只要求学生用图示的方式把所有的排列或组合情况例举出来(即有哪些排列或组合),不要求抽象地计算出一共有多少中排列数或组合数,不要拔高要求。应鼓励学生用自己喜欢的方式表达思考的过程和结果,但是诸如排列、组合、分类计算原理、分步计数原理等名词,不必出现也不用向学生进行解释。”
根据“教材”和“教师用书”的要求,我认为三年级本单元知识层面目标为:引导学生用“图示”的方式把所有的排列或组合情况例举出来。因此,在教学中,把更多的时间花在让学生用自己的方式方法表示出全部情况的体验上。
二、创设情景,激活经验
数学教学要让学生经历知识形成的过程,这是新课程所倡导的理念之一。所谓“经历”是指“在特定的数学活动中,获得一些初步的经验。”要“经历”就必须有一个特定的现实的活动情境,而且这个情景需要能够“激活”学生已有的生活、学习经验。因此,教师要有意识地创设学生熟悉的情境,帮助他们联系自己身边具体的事物发现并提出问题,通过观察、操作、猜想等活动,感受数学与生活的密切联系,积累这方面的经验。
分析本单元的三个例题,我认为例题1是二年级上册的搭配(一)形式的延伸,这个情景在二年级上册学生已经有所经历。在教学例题1时运用这个情景能激活学生在二年级时学习的经验,有利于例题的讲解和学生的理解。例题2是学生在生活中经常会碰到的真实事件,利用这样的情景一下子就能激发起学生的生活经验,给学生理解知识带来很多帮助,也有利于数学模型的建构。因此在教学例题1和例题2时我直接使用教材中的情景(例2略作调整下文中会叙述)。而在教学例题3时,我认为2011年亚洲杯足球赛这个情景对三年级的学生来说比较远。不管对足球赛赛制,还是对足球赛这个内容本身,学生的体验都不是很充分。于是我在课前布置了一个情景作业:要求四位同学为一组,每两人握一次手,研究出一共握几次手,然后在上课的时候来告诉大家,比一比哪组同学的方法思路最清楚,别人最容易理解,让学生体验到有序思考、全面思考的重要性。课堂上的教学就方便了很多,而且好多同学呈现的就是标准的结果,有的甚至都得出了算式。
三、多重体验,获取经验
“数学广角”的教学难点在于如何让学生从直观的问题解决去感悟其中抽象的数学思想方法。解决这个难点的关键就在于让学生在不同的数学问题情境中,体验同一种解题思想方法。在实践活动中,了解要解决的问题和解决问题的方法。经历实践操作的过程,进一步理解所学的内容”。因此,获得体验在学生学习过程中是必不可少的。
在教学例题2时,我设计了以“春游”为主题的一系列:从穿衣服的搭配――早点的搭配――游玩线路的选择――照相时的站位。而且这些情景是相互关联的,知识难度是配合教学层层递进的:
“穿衣服的搭配”中使用2件上衣2条裤子,与二年级上册练十四的第3题一样,目的是唤醒学生原有的知识经验。
“早点的搭配”中安排了2种饮料和3种点心,其实就是例题2的模型,不过把“穿衣搭配”变成了“早点搭配”。
“游玩线路的选择”中安排了A、B、C三个点,从A到C,一定要经过B,其中A到B有两条线路,B到C有三条线路,对例2进行了适当拓展。
“照相时的站位”中安排了两个层次。第一层次是小丁、小王、小张3人要拍一张合照,他们有多少种站法?第二层次是一个开放题:你跟你的几位好朋友想要一起合影,你们可以有几种站法?
这一系列情境的创设和学生春游时的情况紧密相连,不仅学生乐意学,而且学习有生活经验作为补充还学得快,在一次次的搭配过程中,不仅充分体验了数学思想方法,而且还获得了积极的情感体验。不少同学在一次次不断提升的体验中甚至提炼出了计算模型。
四、因人而异,各得发展
《义务教育数学课程标准(2011版)》在“学段目标”的“第一学段”中提出了“参与数学活动,积累综合运用数学知识、技能和方法等解决问题的数学活动经验。……学会与他人合作交流,在学习数学过程中,体验成功的乐趣,建立自信心”。
在课堂中根据学生的自身情况,让每位学生都获得成功的体验,建立自信,并且能各有所得,一直是每位教师所追求的,也是许多教师在具体操作时会有困惑的问题。在“数学广角”这一单元中,我认为是最能体现让每位学生都能各得发展的阵地。
人教版教材推出“数学广角”总体设想之一是:系统而有步骤地渗透数学思想方法,尝试把重要的数学思想方法通过学生可以理解的简单形式,采用生动有趣的事例呈现出来。主要是渗透和呈现,也就是说学生能体会,能具体分析就可以。人民教育出版社副编审周小川在《小学数学三年级下册教材介绍及重难点解析》视频材料中也说到:“数学广角的指导思想是让学生经历数学化的过程,体会有趣的典型的数学思想方法,不作为考核的要求,只是让学生有所体会,有所渗透。”
第一学段:关注学生“操作体验”, 感受数学思想方法
第一学段以简单的排列组合、简单的推理、集合思想、等量代换等内容蕴含数学的思想与方法。让学生通过观察、操作、实验、猜测、推理与交流等活动,初步感受数学思想方法的奇妙与作用,逐步形成有序思考、全面思考的意识与方法,进而使学生“在解决问题的过程中,能进行简单的、有条理的思考”。
第一学段的教材例题往往与生活联系密切,学生会产生浓厚的学习兴趣。让低年级学生通过操作实践活动,使他们在做中学,体验生活中隐含的数学思想。
(一)加强活动操作,感悟排列组合的数学思想
例如人教版教材二年级上册第八单元例1的教学。
出示:用1﹑2两个卡片能摆成几个两位数?
师:你能用手中的两张卡片摆成一个两位数吗?试一试。(学生动手摆卡片)
学生汇报。
生:我先摆1,再摆2就是12。
生:我先摆2,再摆1就是21。
其实这就是排列问题。两个卡片的排列顺序不同,就表示不同的两位数。学生用这两个卡片动手摆一摆,通过操作感受摆的方法以后,记录结果,小组交流摆法。接着用三个卡片摆……在动手操作过程中体会怎样摆才能保证不重复不遗漏,初步培养学生有序思考问题的意识。
在三年级学习的服饰搭配﹑球场的赛次问题,是学生更加系统地学习排列组合问题。衣服和裤子要不同搭配,找出不同穿法的组合数。学生先动手摆一摆,用连线来记录不同的穿法,重点理解怎样连线比较清楚完整,保证做到不重复不遗漏,这个过程的重点就是训练学生有序地操作,培养学生全面思考问题的意识。
(二)借助故事情境,体会等量代换的数学思想
等量代换是数学中一种基本的思想方法,也是代数思想方法的基础。本课通过《曹冲称象》的故事情境,使学生初步感受等量代换的思想,为探究学习等量代换做准备。
例如三年级下册数学广角的教学。
感知“等量”“代换”。
师:这个故事叫《曹冲称象》,大家觉得曹冲聪明吗?聪明在哪里?
生:聪明!因为曹冲称出了大象的质量。
师:大象和石头都沉到画线的地方说明什么?
生:大象质量和石头质量相等。
师:曹冲的聪明体现在哪儿呢?
生:曹冲把大象换成了石头。
生:用到很多石头,多到和大象一样重。
师:最后称的是大象吗?
生:是石头。
生:大象不能直接称,用相等的石头代替。
师:曹冲的确很聪明,像这样用一种相等的量来代替的过程叫等量代换,今天我们就来研究等量代换。
本课由经典故事“曹冲称象”引入,这个故事学生非常熟悉,聪明的曹冲借助石头知道了大象的重量。教师引导学生透过故事的现象看到等量代换的本质——石头是个中间量,把大象的体重换成了重量相等的石头,称出了石头的重量,也就知道了大象的体重。让学生初步感知等量代换的含义,为下面的学习做好了铺垫。创设这样的故事情境能让学生从中体会出数学味来。
生活中蕴含着大量的数学信息,学生学会了用“数学眼光”看社会,就能主动尝试着运用所学知识和方法寻求解决问题的策略。
(三)解读信息,关注数学思维训练
人教版教材三年级下册“等量代换”一课是利用天平的原理,通过解决一些简单的问题,使学生初步体会等量代换的思想方法,为以后学习简单的代数知识做准备。如何让学生通过生活中容易理解的题材初步体会这种思想方法,并能够用自己的方法解决问题是本课教学的目的。为此,根据提供的信息,有序思考、有效落实思维训练是达成这一教学目标的根本。
师:研究两个量的质量关系通常用天平。什么情况下表示两个质量相等?
出示:1头牛的质量=4只猪的质量 一只猪的质量=2只羊的质量(假设每只猪、每只羊的质量相等)。
师:从上面,你获得了哪些信息?
生:1头牛的质量=8只羊的质量。
师:同学们发现了牛和羊的质量关系,是通过谁知道的?(猪)
想知道牛和羊的质量关系,还能怎么说?
生:1头牛的质量=4只猪的质量,1只猪的质量=2只羊的质量,4只猪的质量=8只羊的质量,所以1头牛的质量=8只羊的质量。
生:2只羊的质量=1只猪的质量,8只羊的质量=4只猪的质量,就是1头牛的质量。
生:还能用算式表示 2×4=8。
在进行深入分析、加深理解后,终于有许多同学发现了牛和羊的质量之间虽然没有直接关系,但猪在中间起了桥梁作用。只有对已有的信息从不同的角度进行分析思考,找到它们之间的内在联系,问题才能迎刃而解。等量代换其实也是解二元一次方程组的消元思想,通过等量代换消去一个未知数,从而求得原方程组的解。方程的实质就是用简单的等式来代换复杂方程式的过程。这块知识就是为以后学习代数做准备的。所以解读信息的训练是必不可少的。
由此可见,在第一学段里,学生通过观察、操作、猜测、推理与交流等活动,初步感受了数学思想方法,在解决问题的过程中,学会了有条理、全面思考问题的方法,促进了学生数学思维的发展。
第二学段:注重学生“抽象建模”过程,践行数学思想方法
实践操作经验是学生学好数学的基础,“数学广角”注重做中学,关注学生的活动体验。为此,在第二学段通过研究数学中的经典问题,寻找解决问题的策略和方法,从而建立由具体到抽象的数学推理模型。同时,让学生感悟数学思想,践行数学方法,感受数学的魅力,培养学生分析、推理的能力,逐步形成探索数学问题的兴趣与能力。
(一)化繁为简,体现优化的数学思想
“化繁为简”是数学探索发现的重要途径,也是实践数学优化思想的重要载体。如烙饼问题是人教版教材四年级上册“数学广角”第一课时的内容,向学生渗透简单的优化思想,让学生从中体会统筹思想在日常生活中的作用,感受数学的魅力。
师:家里的锅每次只能烙两张饼,两面都要烙,烙熟一张饼的一面需要3分钟,怎样才能让一家三口尽快吃上饼?(小组合作,用表格记录)
反馈汇报。
生:烙一张饼要6分钟,烙3张饼要18分钟。
生:可以先烙两张,再烙一张,这样省时间。
师:还可以怎样烙,更节省时间?
学生很快找到了用最少时间的规律。这样,学生基本能理解烙饼的过程。但由于这一环节过早揭示了规律,学生在后面4张饼、5张饼的烙法上直接顺应了3张饼的烙法,造成知识的负迁移。
通过反思,笔者发现,在这个环节做如下处理会更好:在烙4张饼、5张饼之前,加强3张饼烙法的对比——相同时间对比、不同时间对比,在对比中引发争论,在感悟最优方法的基础上再来计算烙饼所需的最少时间。这样学生每次都能先去体会烙饼的最优方法,再联系烙的方法来计算所需最少时间,避免了学生把研究烙饼的方法当成了找规律。在讨论中深挖优势,进行优化,才能逐步构建完善自己的知识体系。
同样,在五年级下册“找次品”教学中,教师不仅能让学生体会到解决问题策略的多样性,还能体会到运用优化的方法去解决问题的有效性。
例如教材例1 : 5瓶钙片,其中1瓶少了3片,你能设法把它找出来吗?
小组活动,利用备好的学具进行试验。
汇报交流。试验中得出以下几种结果:
生:随机拿两瓶,各放在天平上,正好找到少的那瓶。运气很好,只称一次。
生:把5瓶钙片分成2-2-1三组,第一次天平两边各放2瓶,少的那边再称一次,就可以找到了。需要两次。
有学生分别介绍了称三次、四次的方法。
观察讨论,方法优化后得到:5瓶钙片,至少称两次就能找出少的那瓶。
再如例2:有9个零件,其中有1个是次品(次品重一些),通过列表也发现至少称两次能找出次品。
那么零件数量为10个、11个……
这是由特殊到一般的数学分析模式,从中寻找规律,总结、提炼出最优的方法,就可以利用已经归纳出的方法去解决待测物品数更多的情况。当然,在“数学广角”教学中还呈现着其他的数学思想,只要教师做有心人,关注数学知识背后的“思想”内涵,就能有效促进学生的数学发展。
(二)以小见大,有效建构数学的解题模型
有人说:数学是一门建构模型的学问。在建模过程中体现着数学的思想方法,实践着数学的知识魅力。例如四年级下册植树问题、六年级的抽屉原理等都蕴含了数学建模过程,通过数形结合、归纳、发现等活动,获得问题的解决。
如在植树问题教学中出示:一条路全长500米,在路的一边植树(两端都要栽),一共要准备多少棵树苗?
师:对一边、两端你是怎么理解?
生:一边只要想一条线段。
生:两端就是首尾都要的意思。
师:还缺少什么?
师:现补充一个条件——每两颗树之间的间隔是5米,你能解决吗?
在学生反馈时,教师要尽可能展示学生的解题方法。
方法1:500÷5=100(棵)
方法2:500÷5+1=101(棵)
方法3:500÷5+2=102(棵)
方法4:500÷5×2=200(棵)
讨论时尽可能让学生来阐述自己的想法,在有争论的情况下教师提出:用什么办法才能说得清楚呢?从简单的情况入手解决复杂的问题,引导学生采用画线段图的方式,把一条线段平均分成4段,加上两个端点,一共有5个点,也就是要栽5棵树。透过现象发现规律,为学生建构数学模型提供了便捷途径。让学生在充分感知、体验的基础上,展开丰富的想象。在操作、思维的反复进行中,真正理解棵数为何比段数多1的道理,使学生经历了数学化的思考过程,形成了对平分点的数量和段数之间关系的清晰认知。