从内涵出发,丰富学生对数学概念的认知

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  《对称》是人教版新课标教材二年级下册第3单元第一课时的教学内容。笔者曾执教了本课,现将备课思考和课堂实践整理如下,以期与同行讨论交流。
  一、教材解读
  实验教材中,《对称》编排在二年级上册第五单元《观察物体》的第二课时、第三课时,包括轴对称和镜面对称。“做一做”中明确要求画出轴对称图形的对称轴,练习题中还要求按对称轴画出轴对称图形的另一半。新教材中,根据一线教师的反馈,去掉了镜面对称,将轴对称单独拿出来编排在二下《图形的运动(一)》中,同时将“画对称轴”和“按对称轴画出轴对称图形的另一半”这两点后移到了四年级下册《图形的运动(二)》中。
  实验教材二下第三单元《图形与变换》包括“锐角和钝角”“平移和旋转”以及“剪一剪”等内容。新教材将“锐角和钝角”整合到二上《角的初步认识》中,与直角一起编排。将二上的“对称”后移到二下,和“平移”“旋转”一起编排。知识的呈现更加合理化、系统化,便于学生学习和系统理解。
  对比实验教材,新教材指向性更为明确和清晰。
  二、备课思考与课堂呈现
  课标(2011年版)中关于图形的运动学段要求
  人教版教材中关于图形的运动的教学目标和内容编排
  运动是世间万物的特征,是物质存在的基本形式。在现实生活中,我们会遇到很多物体的运动与变化。例如,将一块三角板移动位置,把一张照片放大若干倍,等等。在这个过程中,物体的某些性质发生了变化,而某些性质却保留了下来。例如,移动三角板,三角板的位置变了,形状、大小都不变;放大照片,照片中物体的大小变了,形状不变。从数学的角度看,物体的运动与变化,可以抽象为图形的变换。几何图形是点的集合,所以几何变换就是两个图形上点之间的一一对应,即点变换。
  对称是一种最基本的图形变换,包括轴对称(也叫反转对称)、中心对称、平移对称、旋转对称和镜面对称等多种形式。在自然界和日常生活中具有对称性质的事物很多,学生对于对称现象并不很陌生。
  基于对人教版有关“图形的运动”新旧教材、纵向教材编排的研究和整体、系统的学习把握,以及对《教师教学用书》的认真研读,感到“对称”这一知识在整个小学“图形与运动”结构中的重要地位和育人价值。“对称”是学生接触的第一种图形的运动,而儿童的年龄特点却决定他们在理解“对称”的运动性上远不及理解“平移”和“旋转”的运动来得直观。当然,如果从“图形的变换”角度来理解“对称”,则要容易得多。因此,备课时,笔者主要思考了这样几个问题:
  1. 对相关概念的理解。在本课中,至少有这样几个概念需要学生初步感知和理解:对称(基于单个物体和图形的)、对称轴、轴对称图形。在此基础上,可适当延伸“轴对称”的概念。对于二年级下学期的孩子来说,“对称”的生活经验是有的,生活中的建筑、艺术、生物、饮食等,到处都能看到和感受到对称现象,因此孩子们在课堂上说到了裙子、披萨、课本等。孩子们的问题在于,他们不能从这些对称表象中抽象出对称的特征,他们的年龄特征决定他们在感知对称上还处于“只可意会不可言传”的阶段。但是,如前所述,“对称”有很多种,二年级下册“轴对称图形”是最基本的一种。如果不给学生适当渗透,很容易使孩子形成思维定势:对称就是对折后能完全重合的,对称图形就是左右对称的(轴对称图形旋转一定角度后就容易对他们产生思维干扰),等等。课堂实践后,总感觉自己在这一块还讲得不够清晰,让学生把“对称”和“轴对称”混为一谈了,最典型的例子有两个:一个是学生对平行四边形的认识产生了歧义(反思:这里也有没有让学生动手操作的原因),一个是“做一做”中香港特区区徽紫荆花的图案(这其实是一种旋转对称,但不是中心对称)。因此,我们在本节课的学习中,可以把视野放宽些,眼光放高些,从上往下来考量,尽量层次分明地、有步骤地给学生渗透“对称”“轴对称”这样的概念。
  2. 从表象走向抽象。为了弥补学生对“对称”概念理解的不足,在备课和课堂教学中,笔者坚定地选择了学生感知众多的对称现象和对称图形:蜻蜓、树叶、荆州古城九龙桥、剪纸、国旗……并配以感性的描述语言,让学生在感知对称现象的同时感受到生活中对称的美。课堂实践表明,让学生感受对称现象和感受对称的美做到了和谐统一,实效较好。当然,在此过程中,笔者注意了“生活中的对称现象”和“图形中的对称图形”的用词。
  3. 教学要求的把握。前面学段要求中清楚表明,新教材二年级下册是初步感知“轴对称”和“轴对称图形”,不再教学轴对称的特征,不再要求画出对称轴,也不再要求在方格纸上根据轴对称的一半画出另一半。这些,都后移到了四年级下册《图形的运动(二)》中。但是,不作为正式的教学要求并不表示就完全不需要学生去初步感受。因此,在课堂教学中,笔者设计了3个小细节让学生来感受这三点:①用折一折让学生感受轴对称的特征;②用手比划对称轴让学生感受对称轴的位置和条数;③根据轴对称图形的一半以及给出的三个选项,在脑海中想象正确的图形并做出选择。另外,还有一些其他的小教学要求也需要教师把握,如,笔者在课堂中回避了数字的对称性,为什么?因为即使对称的数字也是基于它的字体,一个数字并不是所有字体下都是对称的。因此,在呈现对称的汉字时,笔者也特别说明“这种字体的这个字是对称的”。
  三、课后研讨
  课后,团队伙伴们针对笔者的教学设计和课堂呈现,发表了各自的看法,提出了很多很好的建议,主要有四点:
  1. 关于操作。本课有些地方应该让学生动手操作,例如,让学生体验学过的平面图形中,哪些是轴对称图形,哪些不是,可以让学生动手对折一下长方形纸、正方形纸、三角形纸、平行四边形纸以及圆形纸,印象会更为深刻,感知更为直观。
  2.关于语言。“对称”是非常规范和严谨的数学语言,课堂实践表明,二年级的学生对此有自己的语言描述。在小学阶段,儿童的语言和数学语言之间是有距离的。作为教师,应该在儿童的感性语言和数学的理性、规范语言之间架起一座桥梁,促进儿童对数学概念的理解和感知。   3.关于拓展。可以在讲完轴对称图形的对称后,适当拓展一下两个相同的物体(或图形)关于对称轴的轴对称现象,开阔学生的视野。
  四、课后的再思考
  课后,针对本节课的呈现和伙伴们的建议,笔者再一次进行了备课思考。先后查阅了课标、初中教材,上网查询了相关资料。
  1.对称知识编排的分与合
  下图是初中九年级《数学》中学习“旋转”一章时的知识结构图,可以让我们对“图形的运动”在义务教育阶段的分布及其作用有一个更为清晰的认识。
  2. 关于对称
  百度百科上对于“对称”是这样梳理的。
  对称:指物体或图形在某种变换条件(例如绕直线的旋转、对于平面的反映,等等)下,其相同部分间有规律重复的现象,亦即在一定变换条件下的不变现象。
  轴对称图形:如果一个图形沿着一条直线对折后两部分完全重合,这样的图形叫做轴对称图形。折痕所在的直线叫做它的对称轴。
  中心对称图形:如果一个图形绕某一点旋转180度,旋转后的图形能和原图形完全重合,那么这个图形叫做中心对称图形。而这个中心点,叫做中心对称点。
  旋转对称图形:把一个图形绕着一个定点旋转一个角度后,与初始图形重合,这种图形叫做旋转对称图形,这个定点叫做旋转对称中心,旋转的角度叫做旋转角(0°<旋转角<360°)。常见的旋转对称图形有:线段、正多边形、平行四边形、圆等(注:所有的中心对称图形都是旋转对称图形)。
  人教版小学数学二年级下册《教师教学用书》第84页有这样的资料:
  基于以上的分析,到现在,我们是不是可以在脑海里对“对称”形成一个清晰的框架:对称从大的方面分为反转对称(轴对称)和旋转对称(中心对称是特殊的旋转对称);对称可以是一个图形内部的左右两部分的联系,也可以是两个图形之间的一种关系。
  3. 关于轴对称和轴对称图形
  轴对称与轴对称图形是既有联系也有区别的两个概念。这一点,初中数学教材中介绍得比较清楚,同时也是教师必须了解和清楚的知识背景和专业储备。
  把成轴对称的两个图形看成一个整体,它就是一个轴对称图形,把一个轴对称图形沿对称轴分成两个图形,这两个图形关于这条轴对称。
  如下图,可以看成是两只小鸡图关于直线l对称,也可以看成是一幅图中的两只小鸡关于直线l轴对称。当然,教学中应顺便打破学生对轴对称的定式思维认知,如右图。
  五、二下“轴对称图形”教学建议
  到此为止,希望能简要而又清晰地给出二下“轴对称图形”的备课和教学建议:
  1.尽量讲清楚“对称”和“轴对称”的不同与联系;
  2.重视学生的动手操作;
  3.重视生活中的对称现象(可以有轴对称,也可以有中心对称)的感受和欣赏,帮助学生丰富对称的表象,开阔数学视野;
  4.把握好教学要求,既不超纲,又不能太低估学生的思维水平和已有经验基础。
  (作者单位:荆州市教育科学研究院)
  责任编辑 刘玉琴
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