指向素养的数学规律探索

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  摘要:加强探索规律的教学,充分体现了学生探索规律的意义和地位。探索规律教学应在关注学生的数学思考、提升学生的数学思维品质、发展解决现实问题的能力的同时,真正做到为形成学生的数学素养而教,为学生健康快乐、可持续发展而教。
  关键词:小学数学;探索规律;价值追求;实践操作;数学素养
  中图分类号:G623.5 文献标识码:A 文章编号:1009-010X(2016)14-0066-05
  以“主题活动”形式编排的“探索规律”内容,让学生在给定的事物中探求发现隐含的规律或变化趋势,是苏教版小学数学教材编写的一大特色。那么,“探索规律”到底要学生找什么?用怎样的学习方式去引导学生“探索规律”?教材内容的学习可以提升学生哪些数学素养?现以“间隔排列”教学为例进行探索。
  一、找什么——探索规律教学的理性分析
  (一)从规律的结构入手,由表及里把握规律
  结构犹如搭建规律认识的脚手架。对结构认识模糊,规律的认识不可能清晰,间隔排列的模型就无法构建。然而,结构相比数据较为隐蔽,不易引起学生的重视。因此,需要教师有意识地引导,并以此人手,引起学生足够的关注。本课设计从结构人手,通过对小美、小林穿成珠子的多次分类,逐步把握一一间隔排列的本质,即两种物体一个隔着一个排列。在此基础上,引导学生自己动手穿一一间隔排列的珠子,从而把握间隔排列的结构特征。
  师:昨天小美买了很多珠子,她把买来的珠子排列成一排,并用绳子串了起来。出示:
  提问:观察并对比一下,这四串珠子到底是怎么样排列的?如果要把这四串珠子按排列的特点分类,你会怎么分呢?为什么?
  师:小明也穿了一串,这串珠子与小关的比,虽然数量不同、颜色也有变化,但是和哪一串珠子的排列情况是相同的呢?
  在清晰结构的基础上,教师再引导学生观察教材主题图并提问:“兔子和蘑菇谁多?谁少?多几个”逐步引导学生把目光从关注结构特征转向分析数据特征上来。当学生发现兔子乐园中,不管兔子、蘑菇的数量怎么变,它们都相差1时,教师又及时引导学生思考:
  师:同学们,研究到这儿我们发现在兔子乐园里,这样一一间隔排列的小兔和蘑菇,它们的数量都相差一个。让我们把研究的脚步再往前跨一步,想一想,为什么小兔和蘑菇总是相差1个呢?
  初步发现间隔排列的两类物体数量关系共同特点后,引导学生进一步探讨其中的原因,启发他们在排列方式与相应的数量关系之间建立适当的联系,从而使规律的数学内涵得到进一步的彰显。这样,从“把握结构特征——关注数据特征——分析原理”的教学线索,符合学生的认知规律,有利于学生对间隔排列规律的理解和掌握。
  (二)重规律的探索过程,由此及彼积累经验
  探索规律的过程,可以丰富学生对数学规律的体验,积累探索数学活动的经验,感悟探索规律的基本思想方法,形成对规律的直观感受,这对于学生今后的主动学习、终身学习都有指导和借鉴作用。本册起,事物中的规律或变化趋势,不再是简单而直观的,而是比较隐蔽,要通过“探求”来发现,因此,帮助学生积累一定的探究数学规律的活动经验、思维经验,也是本课重要的教学目标之一。
  师:今天我们研究一一间隔的规律。这样的规律不仅仅在串珠的问题里有,在生活当中到处都可以见到。接下来让我们一起带着数学的眼光到兔子乐园去看看。
  规律是深藏于事物或者现象背后的。当学生经历第一次串珠活动初步把握间隔排列结构特征之后,教师激发学生的数学意识,用数学的眼光去观察世界、发现规律。
  师:通过观察在兔子乐园里,一共发现了三组一一间隔排列的现象。
  提出问题:数学研究最重要的一个任务,就是研究数与数之间的数量关系。那么,我们还可以对这样的规律作些什么深入的研究呢?
  生:我想知道是手帕多还是夹子多?
  师:这个问题非常有价值。她想知道是手帕多还是夹子多,要解决这个问题需要知道什么?
  生:要数它们的数量。
  师:是呀,有了各自的数量才能去比多少。一一间隔排列的两种物体之间存在着怎样的数量关系?这样的数量关系会不会有什么规律呢?
  对于一些数学规律的掌握,原来还可以进一步对数量关系作进一步分析!
  反思与回顾:在兔子乐园里,同学们不仅善于观察,还善于思考;不仅关注到了每一组两种物体的数量,更关注到了每一组两种物体数量之间存在着“相差1”的关系,并用一一对应的方法解释了存在这样数量关系背后的道理。
  适时的回顾与反思活动,帮助学生从具体情境中抽象出了数学规律,在对规律的探索过程进行简单梳理基础上得到的“观察、发现——分析——归纳”方法,这是进一步将方法类比迁移、独立开展探索新的数学规律的基础。
  二、怎么找——探索规律教学的实践操作
  (一)在活动中“找”规律
  孔企平教授说:“这次课程改革不是仅换换教材,而是要从根本上改变学生的学习方式,转变目前学生总是被动、单一的学习方式。”操作是学生探索规律的重要手段,苏教版教材以“探索规律”专题活动的形式,让学生亲身经历探索和发现规律的过程,并在此过程中体会由具体到抽象、由特殊到一般的归纳思想。全课设计了三次以“串珠”为主题的动手实践活动:
  1.串珠活动一:穿出一一间隔排列的珠子
  师:如果现在让你动手穿一串一一间隔排列的珠子,你对老师提供的珠子有什么建议?
  生:珠子至少要两种颜色的。
  生:两种颜色的珠子要稍稍多一些。
  学生操作后交流:
  师:这位同学的盒子里还有很多红珠子,你为什么不再继续穿下去了?
  生:因为继续穿下去就不是一一间隔排列了。
  师:另一位同学的盒子里剩下的既有红色的珠子又有黄色的珠子。你为什么不再继续穿下去了?   生:因为这样已经是一一间隔排列了。
  师:让我们再仔细看看这两位同学穿的珠子,虽然长短不同,但都做到了——
  生:一一间隔排列。
  2.串珠活动二:理清一一间隔排列的两种数量关系
  师:用现在的眼光来看,你刚才穿的珠子中两种颜色的珠子之间有着怎样的数量关系?
  生1:我穿的珠子是红色的比黄色的多1颗。
  生2:我猜,他穿的珠子首尾相同,首尾都是红珠子。
  展示:我串的珠子是红色的比黄色的多1颗。
  生3:我猜,她穿的珠子也是首尾都是红色的。
  师:两位同学串的珠子看起来虽然长短不同,但都做到了红珠子比黄珠子多1颗。
  师:现在请黄珠子比红珠子多一颗的同学举起你的珠子。这些珠子长短不同,但都是黄珠子比红珠子多1颗。还有一个共同点是——
  生4:首尾相同,都是黄珠子。
  师:还有几位同学一直没有机会展示,你们是红珠子比黄珠子多1颗吗?
  生5:不是。
  师:是黄珠子比红珠子多1颗吗?
  生5:也不是。
  师:让我们一起先看一下是不是一一间隔排列的?
  生:是的。
  师:那这里的两种颜色的珠子之间的数量是怎样的关系呢?
  生6:首尾不同,但它们的数量是相等的。
  师:原来一一间隔的两种物体的数量关系,有可能是——
  生7:相等的。(板书:相等)
  师:也可能——
  生8:不相等的,相差1。(板书:相差1)
  3.串珠活动三:适时建构一一间隔排列的模型
  师:再提高要求,只能用4颗红珠子,黄珠子到底用几颗可以和它组成一一间隔排列呢?有几种不同的穿法?
  生:可能是3颗,也可能是4颗,还可能是5颗。
  师:什么时候红珠子比黄珠子多1颗?什么时候少1颗?什么时候相等呢?
  三次不同要求的动手“串珠”活动,让学生经历对间隔排列的规律逐步加深认识的过程。可以看到,学生的表述不断深入,对规律产生的知识背景、形成的思维历程和应用的适用范围等有充分的感性或理性认识,规律背后的数学模型就这样在不知不觉中建立起来了。
  (二)在表征中“悟”规律
  设计有效的理解活动是小学数学理解教学顺利展开的核心,数学规律的探索活动也不例外。本课教师组织学生在多种经历性过程中,尽量不被细枝末节的问题所困扰,用多种方式表征规律,从而逐步触及规律内里、真正理解规律的本质。
  1.体验表征
  课中安排的三次串珠活动,意图就是让学生在操作中:由第一次关注结构特征,到第二次操作关注数量关系,到第三次创造性的串珠,逐步体验间隔排列的特点,把握其本质特征。
  2.言语表征
  学生对规律的明晰过程是可以通过表述这一外显形式被教师及时反馈与调控的,这也有利于学生在反复递进的表述中加深对规律的理解。
  师:兔子乐园里有一一间隔的现象吗?
  生:小兔子和蘑菇是一一间隔排列的。
  师:是的。一开始是谁?接下来是谁?最后是谁?
  师:同学们,在兔子乐园里我们找到了几组一一间隔排列的物体。它们有什么共同的特点?
  3.图像(符号)表征
  当学生经历了三次串珠操作活动及抽象概括活动之后,其思维已由感知表象上升到了抽象水平,教师紧接着引导学生用抽象的图形符号“O”来抽象出间隔排列的三种结构模型。
  师:原来一一间隔的两种物体的数量关系,有可能是——
  生:可能是相等的,也可能是相差1的关系。
  师:下图哪些情况下一一间隔排列的两种数量相等?哪些情况相差1?
  生:首尾物体相同时,一一间隔排列的两种数量相差1;首尾物体不同时,一一间隔排列的两种数量相等。
  以适当的形式表示规律,具有初步的数学建模思想,有利于学生良好思维品质的形成,更利于学生对间隔排列这一规律的本质进行准确定位与把握。
  (三)在概括中“理”规律
  如果能正确地概括出一类现象的规律,就说明学生准确了解了这类现象的本质特点。另外,概括规律需要对一类现象去粗取精、去伪存真地抽象,需要对一类现象由表及里、由浅入深地归纳,是对思维的锻炼,能促进思维发展。
  由于间隔排列现象的直观性,学生虽能把一些简单间隔排列现象尽收眼底,但他们的认识还处在表面的、整体的感知水平上。为了深入细致地、数学地认识间隔排列现象,需要准确描述其结构与特点。为此,教师安排学生说说兔子乐园里:谁与谁间隔排列?开始是谁?接下来是谁?最后是谁?
  师:首先从最简单的数量开始研究,先来观察小兔和蘑菇。先关注小兔的数量和蘑菇的数量,再比较数量关系。
  生:小兔有8只,蘑菇有7个。
  生:小兔比蘑菇多1个。
  生:蘑菇比小兔少1个。
  生:小兔比蘑菇多1个,它俩之间相差1个。
  师:能用一个算式表示吗?
  生:8-7=1
  师:通过研究,我们发现了小兔和蘑菇这两个数量之间相差1。请同学们再仔细看:
  师:现在小兔、蘑菇各是几个?这两个数量之间有什么关系?
  生:小兔是10个,蘑菇是9个。
  生:小兔比蘑菇多1个,蘑菇比小兔少1个。它们之间相差1个。
  师:继续再变化。
  生:小兔是13个,蘑菇是12个。
  生:蘑菇比小兔少1个,小兔比蘑菇多1个。它们之间相差1个。
  师:继续变:现在来了许许多多的小兔,虽然不能知道它们的数量是多少了,但是根据这样的排列特点你能不能说说小兔和蘑菇之间有什么数量关系?
  生:它们两个还是相差1。
  师:同学们,研究到这儿我们发现在兔子乐园里,这样一一间隔排列的小兔和蘑菇,它们的数量都相差1个。让我们再把研究的脚步往前跨一步,想一想为什么小兔和蘑菇总是相差1个呢?
  这些描述,既是学生愿意的,更是认识间隔排列现象所必需的。学生把顺序、结构说清楚了,对间隔排列的感知也就细致而正确了。
  (四)在现实中“用”规律
  现行教材降低了应用规律解决问题的要求。然而,适度地安排学生应用规律解决简单实际问题的练习,有利于学生体会规律的普遍存在和应用价值。
  师:看,苏州最古老的宝带桥,想象一下:桥墩和谁一一间隔排列?
  生:桥墩在和桥洞一一间隔排列。
  师:每到中秋,圆圆的月亮高高挂在天上。想象一下,这时,我们会在河面上看到许许多多的——
  生:倒影。
  师:这些就是桥孔的倒影。宝带桥的桥墩有54根,那孔有多少个?
  生:53个。
  师:对,每到中秋我们会在湖面上看到53个象月亮一样的桥孔串成的美景,这就是苏州最著名景色之一——宝带串月。
  师:再看金鸡湖畔灯柱在和谁一一间隔排列?
  生:灯柱在和椅子一一间隔排列。
  师:如果两端都是灯柱,灯柱有20个。你想到了什么?
  生:木椅有19张。
  师:看来掌握了一一间隔排列的规律,还能帮我们解决生活中的问题。
  可见,“找规律”的教学不以学生获得某些基础知识和基本技能为主要目的,而是学生通过找规律的活动,产生对规律的兴趣,初步形成探索规律的意识。教师结合找规律的活动发展学生数学思维,以形成积极的情感态度与价值观。
  [责任编辑 高洁]
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