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摘要:用课程意识思考课堂,可以让数学教学不再是碎片,而是浑然一体的集成块。“一元一次方程的解法”的教学不可能一步一步地“套”,而会去通盘考虑朝向目标的化解之旅,在一元一次方程的解法(数学运算)中渗透所承载的简化意识、转化思想。具体地,可以设计“开放问题”“挑战任务”“练中感悟”“慧眼识误”等环节。由此得到教学启示:因需开启思路;化归贯穿始终;技中蕴能,相谐思维;知识产生力量。
关键词:课程意识一元一次方程的解法化归思想
一、教学前思
用课程意识思考课堂,可以让数学教学不再是碎片,而是浑然一体的集成块。何为用课程意识思考课堂?章建跃博士给出了最通俗的阐释:(1)我教的是一门怎样的课?(2)它能发挥怎样的育人功能?在学生发展中所起的不可替代的作用是什么?(3)如何教这门课?应采取怎样的教学策略?(4)这样教在多大程度上实现了它的育人功能?
若用这样的自问去思考“一元一次方程的解法”的教学,就不可能一步一步地“套”,而会去通盘考虑朝向目标的化解之旅,并且途径应然不一,思路或可多条,历程中充满着探索的印迹。
(一)“一元一次方程的解法”该教什么?
张奠宙先生说过:教什么永远比怎样教更重要。那“一元一次方程的解法”该教什么?要回答这个问题,笔者认为,首先要有一个课堂的价值定位,其落实的载体要归于课型:是技能课、方法课,还是其他类型的课?首先,它应该是知识的教学,这是根基。不过,我们要树立正确的知识观,这里的知识指的是全面的知识——显性和隐性的结合,包含了具体知识所承载的思想方法、理性精神以及来龙去脉、思考方式等。进一步说,教知识就是要培好根、固好元,否则不会有认知结构的形成,自然就没有认知结构的完善,那数学素养的培养岂不成了无本之木、无源之水?基于以上认识,教的内容便落地了:一元一次方程的解法(数学运算)以及它所承载的简化意识、转化思想。
(二)它能发挥怎样的育人功能?
简化与转化均是育人的朝向,是数学知识所承载的数学素养。其中还有模型思想:求解就是朝向“x=a”的模型建构。
(三)如何教这节课?应采取怎样的教学策略?
开放学生的思维,给时空让学生先独立思考,再小组交流,最后全班交流,归纳沉淀,形成解方程的基本思路。
(四)这样教在多大程度上实现了它的育人功能?
这样教规避了循规蹈矩式的亦步亦趋,让价值更丰满,在获得解方程技能的同时,渗透了数学的求简意识、化归意识,指向了数学运算,朝向了核心素养,落实了育人功能。
二、教学设计
基于上述思考,笔者把“一元一次方程的解法”的6个课时(从移项、合并同类项、去括号到较复杂的去分母)整合成3个课时:第一课时为新授教学,第二、三课时是不同层级的习题演练课(巩固本节所学,熟练运算技能,提升运算能力)。第一课时教学环节如下:
(一)开放问题
问题请你写出一个简单的一元一次方程并写出它的解。
预设教学程序:
层级1:学生写出x+1=2,2x-1=3等方程。求解完成后,教师追问:你是如何思考(想)的?为什么这样思考(想)?
层级2:学生没有写出2x+1=4x-3这类等号两边均有未知数的方程。教师直接出示这个方程,提出问题:你会解这个方程吗?你是如何思考(想)的?為什么这样思考(想)?
[设计意图:本环节意在温故与唤醒,通过与目标比对,指向“x=a”,沿着“确定目标→发现差异→分析差异→消除差异”的思维脉络,引导学生实现已知与未知的分离,将移向、合并同类项嵌入其中,渗透转化思想,为后续学习奠基。]
(二)挑战任务
例题尝试解方程 x-14-1=2x+16。
预设教学程序:
步骤1:独立尝试。学生尝试解此方程。教师巡视,重点帮助“学困生”点拨思路。
步骤2:汇报交流。学生展示解题过程。教师适时追问:(1)求解的每一步进行了怎样的变形?变形的依据是什么?(目的是归纳解方程的一般步骤,理解每一步的运算依据)(2)你是怎么想到这样做的(或为什么要这样做)?(目的是落实迁移:解方程的最终目标是得到“x=a”的形式,要紧盯目标实施变形)
步骤3:回顾反思。教师追问:整个解方程的过程体现了什么思维策略和数学思想?(目的是着眼于总体的趋简策略,根植落实好化归的思想方法)
预设解题引领:
通过与环节1中简单方程的比对,发现差异:外形复杂了,干扰因素多了。顺势提出问题:面对这样的现状,根据以前的经验,我们一般会怎样思考?有了教师的“遥指”,学生不难想到指向目标一步步消除差异。
第一个突出的差异是“含分母”。根据前面学过的等式性质,学生能够利用“两边同时乘以同一个数,等号不变”,从尝试中发现找分母的最小公倍数,可一次性去分母,得到3(x-1)-12=2(2x+1)。至此,或有错误出现:括号外的数漏乘括号里后面的项,而成为3x-1-12=4x+1;最小公倍数漏乘不含分母的项,而成为3x-1-1=4x+1或3(x-1)-1=2(2x+1),等等。如此,以错引思的教学契机来了。可以通过追问,让学生自我发现、纠错;再通过跟进讲解,引起学生的关注、警惕。
第二个突出的差异是“有括号”。接下来的任务自然是去括号。这已经不成问题(在前面《整式的加减》一章中已经解决)。若仍有各类错误,还是通过反问、追问等手段,进一步澄清,让“误区”成为“悟区”。
如此,复杂的问题变成了类似环节1中简单的问题,转化大功告成。
(三)练中感悟
(四)慧眼识误
[设计意图:为使问题讨论更全面,特设反例引起学生的警觉,用来帮助学生进一步感悟转化思想,感知去分母的目的性,完善去分母的方法,并且沉淀如下解方程的注意事项:①不漏乘不含分母的项;②分数线有括号的作用,分子是多项式时,去分母后,要用括号把分子括起来参与运算;③系数化1时,要弄清分子与分母的真实身份(容易颠倒分子、分母)。] 三、教学反思
(一)因需开启思路
教材上给定了一元一次方程的求解思路:去分母→去括号→移项→合并同类项→系数化1。解方程有法可依,但并非圭臬,若机械套用,就固化了学生的化归思维,容易使思考沦为“死循环”的程序。因此,把化归意识很强的解方程运算,降格为套用固有步骤的程序运算,是数学教育的“低矮化”。基于这样的思考,上述教学设计首先利用一个开放性问题,唤醒学生的目标意识,接着给出一个挑战性任务,诱动学生自己找想法,而不是搭小台阶,步步为营地碎步前进。其间的探索关隘叠嶂,由于前有目标的导引,后有教师的跟进,不难出现循阶而上的行为。如此组织教学,让学习因需而生、因用而生、因矛盾而生,整个历程就变得顺其自然了。
(二)化歸贯穿始终
化归是数学家们最为重视的数学思想方法之一,因为在解决问题的过程中,数学家们往往不是直接对问题展开攻击,而是对问题进行变形、转化,直至化归为某个已经解决或容易解决的问题。史宁中教授指出:“在中小学数学中,三元一次方程可以化归为二元一次方程,二元一次方程可以化归为一元一次方程,一元一次方程最终化归为x=a的形式。”可见,在初中阶段的方程教学中,化归思想是核心的、本质的东西。解方程的过程就是不断化归的过程:化繁为简,指向最简形式“x=a”。化归观念(意识)是解方程过程中,思维活动的主导观念(意识)。化归需要目标(方向),然后才是方法(途径)的探寻,最简方程就是解方程中变形的目标;有了目标意识,剩下的事就是消除差异、趋向目标。
(三)技中蕴能,相谐思维
在解较复杂的一元一次方程的教学中,教师通常通过例题总结出解一元一次方程的五大步骤,然后通过大量的练习让学生按照这些步骤亦步亦趋地解方程。这样的教学可以达到让学生熟练地解方程的目的,但是往往强化了程序性、机械性的练习,让学生不假思索地套用,不明算理地搬用,忽略了学生思维能力的培养。对此,上述教学设计的重点,是让学生理解方程解法的自然由来,体会目标意识和化归思想的应用,将其沉淀下来、扎下根来,从而在后续学习中遇到相关问题、情境,如解其他类型的方程(组)及不等式(组)时能够顺利地迁移应用。授思维之道,价值不菲也! 本节课的重心就是知法明道。至于解方程的熟练程度,则是下一节课的核心任务了。
(四)知识产生力量
“一元一次方程的解法”这部分内容,从知识的分类来看,属于程序性知识,是一种智慧技能,其掌握的关键是对操作方法及步骤的熟练。这一点任何时候都是不可小视的。因为知识教学(传授)是奠基工程、教育常识,是学校的基本功能、教师的神圣职责。人类要进步、发展,需要优秀“基因”的延续,即需要人类创造的文化知识的代代传承、生生不息。知识与能力是不可分割的统一体,离开了知识的积淀,何以有能力的发展?我们不能把知识传承与能力发展对立起来,轻视知识,倚重能力。当然,这里的知识不是窄化的狭义知识,而是显性知识与缄默知识的统一体,不仅包括表层的符号形式和中层的逻辑形式,而且包括内隐于符号形式和逻辑形式背后的本质、规律和思想等深层次的意义。
此即为:咬定知识不放松,立根原在思想中;化归意识要树立,方法技能不可轻。
*本文系山东省社科联人文社会科学课题(基础教育专项)“‘快慢相宜’的整体化教学模式之延伸研究”(编号:16-ZX-JC-37)的研究成果。
参考文献:
[1] 章建跃.树立课程意识 落实核心素养[J].数学通报,2016(5).
[2] 陈棉驹,董磊.在方程知识中实施数学思想方法教学的思考——以“一元一次方程”为例[J].中学数学教学参考(中旬),2019(3).
[3] 王秀彩.目标导向,差异分析——数学解题的有效策略[J].教育研究与评论(中学教育教学),2017(12).
关键词:课程意识一元一次方程的解法化归思想
一、教学前思
用课程意识思考课堂,可以让数学教学不再是碎片,而是浑然一体的集成块。何为用课程意识思考课堂?章建跃博士给出了最通俗的阐释:(1)我教的是一门怎样的课?(2)它能发挥怎样的育人功能?在学生发展中所起的不可替代的作用是什么?(3)如何教这门课?应采取怎样的教学策略?(4)这样教在多大程度上实现了它的育人功能?
若用这样的自问去思考“一元一次方程的解法”的教学,就不可能一步一步地“套”,而会去通盘考虑朝向目标的化解之旅,并且途径应然不一,思路或可多条,历程中充满着探索的印迹。
(一)“一元一次方程的解法”该教什么?
张奠宙先生说过:教什么永远比怎样教更重要。那“一元一次方程的解法”该教什么?要回答这个问题,笔者认为,首先要有一个课堂的价值定位,其落实的载体要归于课型:是技能课、方法课,还是其他类型的课?首先,它应该是知识的教学,这是根基。不过,我们要树立正确的知识观,这里的知识指的是全面的知识——显性和隐性的结合,包含了具体知识所承载的思想方法、理性精神以及来龙去脉、思考方式等。进一步说,教知识就是要培好根、固好元,否则不会有认知结构的形成,自然就没有认知结构的完善,那数学素养的培养岂不成了无本之木、无源之水?基于以上认识,教的内容便落地了:一元一次方程的解法(数学运算)以及它所承载的简化意识、转化思想。
(二)它能发挥怎样的育人功能?
简化与转化均是育人的朝向,是数学知识所承载的数学素养。其中还有模型思想:求解就是朝向“x=a”的模型建构。
(三)如何教这节课?应采取怎样的教学策略?
开放学生的思维,给时空让学生先独立思考,再小组交流,最后全班交流,归纳沉淀,形成解方程的基本思路。
(四)这样教在多大程度上实现了它的育人功能?
这样教规避了循规蹈矩式的亦步亦趋,让价值更丰满,在获得解方程技能的同时,渗透了数学的求简意识、化归意识,指向了数学运算,朝向了核心素养,落实了育人功能。
二、教学设计
基于上述思考,笔者把“一元一次方程的解法”的6个课时(从移项、合并同类项、去括号到较复杂的去分母)整合成3个课时:第一课时为新授教学,第二、三课时是不同层级的习题演练课(巩固本节所学,熟练运算技能,提升运算能力)。第一课时教学环节如下:
(一)开放问题
问题请你写出一个简单的一元一次方程并写出它的解。
预设教学程序:
层级1:学生写出x+1=2,2x-1=3等方程。求解完成后,教师追问:你是如何思考(想)的?为什么这样思考(想)?
层级2:学生没有写出2x+1=4x-3这类等号两边均有未知数的方程。教师直接出示这个方程,提出问题:你会解这个方程吗?你是如何思考(想)的?為什么这样思考(想)?
[设计意图:本环节意在温故与唤醒,通过与目标比对,指向“x=a”,沿着“确定目标→发现差异→分析差异→消除差异”的思维脉络,引导学生实现已知与未知的分离,将移向、合并同类项嵌入其中,渗透转化思想,为后续学习奠基。]
(二)挑战任务
例题尝试解方程 x-14-1=2x+16。
预设教学程序:
步骤1:独立尝试。学生尝试解此方程。教师巡视,重点帮助“学困生”点拨思路。
步骤2:汇报交流。学生展示解题过程。教师适时追问:(1)求解的每一步进行了怎样的变形?变形的依据是什么?(目的是归纳解方程的一般步骤,理解每一步的运算依据)(2)你是怎么想到这样做的(或为什么要这样做)?(目的是落实迁移:解方程的最终目标是得到“x=a”的形式,要紧盯目标实施变形)
步骤3:回顾反思。教师追问:整个解方程的过程体现了什么思维策略和数学思想?(目的是着眼于总体的趋简策略,根植落实好化归的思想方法)
预设解题引领:
通过与环节1中简单方程的比对,发现差异:外形复杂了,干扰因素多了。顺势提出问题:面对这样的现状,根据以前的经验,我们一般会怎样思考?有了教师的“遥指”,学生不难想到指向目标一步步消除差异。
第一个突出的差异是“含分母”。根据前面学过的等式性质,学生能够利用“两边同时乘以同一个数,等号不变”,从尝试中发现找分母的最小公倍数,可一次性去分母,得到3(x-1)-12=2(2x+1)。至此,或有错误出现:括号外的数漏乘括号里后面的项,而成为3x-1-12=4x+1;最小公倍数漏乘不含分母的项,而成为3x-1-1=4x+1或3(x-1)-1=2(2x+1),等等。如此,以错引思的教学契机来了。可以通过追问,让学生自我发现、纠错;再通过跟进讲解,引起学生的关注、警惕。
第二个突出的差异是“有括号”。接下来的任务自然是去括号。这已经不成问题(在前面《整式的加减》一章中已经解决)。若仍有各类错误,还是通过反问、追问等手段,进一步澄清,让“误区”成为“悟区”。
如此,复杂的问题变成了类似环节1中简单的问题,转化大功告成。
(三)练中感悟
(四)慧眼识误
[设计意图:为使问题讨论更全面,特设反例引起学生的警觉,用来帮助学生进一步感悟转化思想,感知去分母的目的性,完善去分母的方法,并且沉淀如下解方程的注意事项:①不漏乘不含分母的项;②分数线有括号的作用,分子是多项式时,去分母后,要用括号把分子括起来参与运算;③系数化1时,要弄清分子与分母的真实身份(容易颠倒分子、分母)。] 三、教学反思
(一)因需开启思路
教材上给定了一元一次方程的求解思路:去分母→去括号→移项→合并同类项→系数化1。解方程有法可依,但并非圭臬,若机械套用,就固化了学生的化归思维,容易使思考沦为“死循环”的程序。因此,把化归意识很强的解方程运算,降格为套用固有步骤的程序运算,是数学教育的“低矮化”。基于这样的思考,上述教学设计首先利用一个开放性问题,唤醒学生的目标意识,接着给出一个挑战性任务,诱动学生自己找想法,而不是搭小台阶,步步为营地碎步前进。其间的探索关隘叠嶂,由于前有目标的导引,后有教师的跟进,不难出现循阶而上的行为。如此组织教学,让学习因需而生、因用而生、因矛盾而生,整个历程就变得顺其自然了。
(二)化歸贯穿始终
化归是数学家们最为重视的数学思想方法之一,因为在解决问题的过程中,数学家们往往不是直接对问题展开攻击,而是对问题进行变形、转化,直至化归为某个已经解决或容易解决的问题。史宁中教授指出:“在中小学数学中,三元一次方程可以化归为二元一次方程,二元一次方程可以化归为一元一次方程,一元一次方程最终化归为x=a的形式。”可见,在初中阶段的方程教学中,化归思想是核心的、本质的东西。解方程的过程就是不断化归的过程:化繁为简,指向最简形式“x=a”。化归观念(意识)是解方程过程中,思维活动的主导观念(意识)。化归需要目标(方向),然后才是方法(途径)的探寻,最简方程就是解方程中变形的目标;有了目标意识,剩下的事就是消除差异、趋向目标。
(三)技中蕴能,相谐思维
在解较复杂的一元一次方程的教学中,教师通常通过例题总结出解一元一次方程的五大步骤,然后通过大量的练习让学生按照这些步骤亦步亦趋地解方程。这样的教学可以达到让学生熟练地解方程的目的,但是往往强化了程序性、机械性的练习,让学生不假思索地套用,不明算理地搬用,忽略了学生思维能力的培养。对此,上述教学设计的重点,是让学生理解方程解法的自然由来,体会目标意识和化归思想的应用,将其沉淀下来、扎下根来,从而在后续学习中遇到相关问题、情境,如解其他类型的方程(组)及不等式(组)时能够顺利地迁移应用。授思维之道,价值不菲也! 本节课的重心就是知法明道。至于解方程的熟练程度,则是下一节课的核心任务了。
(四)知识产生力量
“一元一次方程的解法”这部分内容,从知识的分类来看,属于程序性知识,是一种智慧技能,其掌握的关键是对操作方法及步骤的熟练。这一点任何时候都是不可小视的。因为知识教学(传授)是奠基工程、教育常识,是学校的基本功能、教师的神圣职责。人类要进步、发展,需要优秀“基因”的延续,即需要人类创造的文化知识的代代传承、生生不息。知识与能力是不可分割的统一体,离开了知识的积淀,何以有能力的发展?我们不能把知识传承与能力发展对立起来,轻视知识,倚重能力。当然,这里的知识不是窄化的狭义知识,而是显性知识与缄默知识的统一体,不仅包括表层的符号形式和中层的逻辑形式,而且包括内隐于符号形式和逻辑形式背后的本质、规律和思想等深层次的意义。
此即为:咬定知识不放松,立根原在思想中;化归意识要树立,方法技能不可轻。
*本文系山东省社科联人文社会科学课题(基础教育专项)“‘快慢相宜’的整体化教学模式之延伸研究”(编号:16-ZX-JC-37)的研究成果。
参考文献:
[1] 章建跃.树立课程意识 落实核心素养[J].数学通报,2016(5).
[2] 陈棉驹,董磊.在方程知识中实施数学思想方法教学的思考——以“一元一次方程”为例[J].中学数学教学参考(中旬),2019(3).
[3] 王秀彩.目标导向,差异分析——数学解题的有效策略[J].教育研究与评论(中学教育教学),2017(12).