寻找学生的认知起点

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  什么是物体的体积?对学生来说是一个全新的概念。由认识平面图形到认识立体图形,由二维空间到三维空间,是学生空间观念发展的一次跨越。“体积”概念的教学是本课的重点和难点,学生只有正确感知了“物体所占空间的大小”,才能理解体积概念,认识体积单位,形成其大小观念。因此,引领学生正确全面地感知“物体所占空间的大小”,引导学生关注物体是“立体的、整体的”,而不局限于某个长度或某个面的大小是其中特别要注意的。带着这样的认识,我开始了磨课。
  
  一、有序感知,理解概念
  
  [教学设想]
  “体积”是一个很抽象的概念,教学中,可从具体的物体入手,引导学生感受其所占空间的大小。具体分四步:一是小实验引入,让学生通过观察、比画石块和水所占的空间,初步感受物体所占的空间是立体的;二是进一步感知物体所占空间,通过观察、描述、想象等活动及课件演示,使学生对具体物体所占的空间形成表象,知道物体所占空间是有大小的;三是揭示体积概念,列举生活中物体的体积,初步比较它们的大小;四是操作实践,引导学生在比较两个物体体积大小的过程中,体会体积的大小要看整体,感知其相关因素(如长方体的长宽高,圆柱的底面大小与高等)。
  
  [教学实践简述]
  (一)认识体积
  1 实验引入
  一个杯子装满水,如果再把一块石头放入杯中,想象结果会怎样?为什么?
  生:水会溢出来,因为石头占了水的空间。
  师:石头占了一个怎样的空间呢?你能用手比画吗?
  学生有比画成椭圆形和立体的,引导学生比较感知,石头所占空间是立体的。
  师:那么杯中的水又占了怎样的空间呢?(感知是圆柱形的)
  实验:把石头放入水中,水溢出来了,说明石头、水均占了空间。
  2 感知物体所占空间
  ①师:看看这些物体占了怎样的空间?(依次出示:长方体盒子、正方体、书、固体胶,请学生比画、说)
  学生在比画和说的过程中,有的只点到了某个长度或某个面的大小,教师引导学生关注其整体,如长方体的长、宽、高,正方体不同方向的三条棱,书本封面的大小及厚度,圆柱的底面大小和高,并辅以课件演示。
  师:把以上物体放在一起,你觉得这些物体所占空间一样吗?有什么不一样?(大小、形状不同)
  ②把上面实验的杯子从塑料缸中拿出,再观察溢出的水占了怎样的空间?
  将这些水倒入小瓶中,会有多高呢?为什么你认为高了?
  塑料缸中有1厘米高,倒入小瓶中可能有5厘米(学生用手比画)。因为塑料缸的底面大,瓶子的底面小。
  溢出的水倒在不同的容器中,观察,有什么发现?
  生:水所占的空间形状不同。
  生:水在塑料缸中占的空间大,在瓶子中占的空间小。
  师:其他同学的意见呢?
  学生多说“是的”。
  师:真的是这样吗?
  生:水的重量没有变。
  师:是呀,水从一个容器倒入另一个容器,量没有变,体积也应该没有变。
  (学生勉强接受“体积没变”的结论。)
  3 揭示概念
  在数学中,我们把物体所占空间的大小叫做物体的体积。生活中我们看到的物体体积有大有小,你能举例说说吗?
  学生列举了骰子、灯管、音箱等,骰子的体积很小,音箱的体积较大。
  4 加深理解
  小组合作:比一比,哪个物体的体积大。
  全班交流:说说是怎样比的。
  小组1的材料是一个盒子和一个瓶子:因为瓶子能装进这个盒子,所以盒子的体积比瓶子大。
  小组2的材料是2个盒子:2个盒子叠在一起,其中一边长度相同,把其中较厚的盒子(1号)对切开与原来的拼上,两个盒子厚度差不多,与另一个(2号)比,相叠的面还是明显比2号小,所以2号体积比1号大。(课件演示)
  小组3的材料是魔方和圆柱:2个并列放一起,圆柱高些,把圆柱的底面与魔方的一个面比,要小(约少了四个角)。如果在魔方中挖出一个底面同样大小的圆柱,魔方四个角上的东西多出来了,这些与圆柱高出的那一截比,要大。所以魔方的体积比圆柱大。(课件演示)
  (二)认识体积单位。(略)
  [思考讨论]
  原设想通过四个环节的教学,学生对体积概念能由表及里,由浅入深,达成比较全面正确的认识。但教学事实说明,这是教师一相情愿的预设,学生自有他们的认知起点和认知特点。如第二个环节中对物体所占空间的表述,学生说得支离破碎,而且也说不清,道不明。老师引导其用长宽高表述长方体所占空间,或用底面大小及高表述圆柱所占空间,比较牵强,并非学生所需要;又如对同样溢出的水,倒在不同的容器中,学生认为所占空间的大小变了;教学设计观察小实验、分组比较两个物体体积的大小,本以为学生会积极参与,但课堂上主动发表见解的学生面不广……
  在课后讨论中,指导老师和教研组成员全面剖析、热烈讨论,我认真反思,并分析问题的原因所在,归纳起来有两个层面。
  理念层面:1 教学应与学生生活相联系,以调动学生的生活经验和原有认知,使学生感受其生活的意义;2 教学设计需要创设一定的情境,学生有解决问题的需要,有知识矛盾的冲突,才有主动探究的欲望;3 教学不是简单的给予,不能以教师的认识代替学生的认识。
  操作层面:1 体积概念比较抽象,其关键词是“空间”“大小”,教学可从学生的生活引入,使学生具体感受到生活中“空间”及其“大小”的存在,让学生在比较具体物体的大小多少中形成粗浅的整体的认识;2 体积概念和体积单位的学习可引导学生与学过的长度、面积相联系;3 课堂教学中对学生的错误认识教师应紧紧抓住,并充分展开。如对同样溢出的水,当学生认为倒在不同的容器中体积变了,教师应引导学生说清楚变在哪里,并引发学生讨论,从而对体积概念形成正确的理解。
  鉴于以上认识,我想本课教学设计关键是寻找学生“体积”概念的认知起点,即教学活动如何从学生的生活感受出发,从学生的认知起点出发,唤醒学生原有认识中对“空间”“空间大小”等的生活经验,与生活建立广泛的联系,激发学生的认知兴趣,从而提升学生的数学认识,理解体积概念。
  
  二、联系生活,感知空间
  
  [教学实践简述]
  (一)认识体积
  1 生活引入
  师:请大家看看自己的抽屉,里面有什么?把书包拿出来,摸一摸自己的抽屉,有什么感觉?
  生:里面空空的。
  师:把书包放进抽屉,再把手伸进去摸一摸,感觉怎样?
  生:很挤,空的地方很小。
  师:为什么会感觉不一样?
  生:书包占了抽屉的空间。
  师:文具盒放在书包里,占了谁的 空间?里面的铅笔、橡皮呢?
  生:文具盒占了书包的空间,铅笔、橡皮占了文具盒的空间。
  师:看看我们教室的空间,你感觉怎样?
  生:空间比较大。
  师:现在看看有哪些物体占了它的空间?(我们这些人、桌子、椅子、讲台、窗帘……)
  师:走出教室,外面的空间怎样?
  师:有哪些物体占了我们的宇宙空间呢?
  学生说到了建筑物、树、人、地球等,还有一学生说草坪占的空间比树占的空间大(教师暂时没有评价)。
  师:地球虽然很大,但在茫茫无边的宇宙空间里——(生:它只占了一点点。)
  师:刚才我们说的这些物体所占的空间一样吗?你觉得有什么不同?
  生:形状不同,大小也不同。
  2 感知空间及其大小:
  (1)出示空的烧杯。
  把水慢慢倒入烧杯,杯中怎样了?
  生:空的地方少了,水占的空间多起来了。
  水倒满了烧杯呢?
  生:水占了杯子的全部空间。
  师:如果把一块石头放入杯中,结果会怎样?为什么?
  生:水会溢出来。因为石头占了空间,把水挤出来了。
  实验:把杯子放入方体塑料缸,水加到最满,把石头放入杯中,水溢出来了。
  (2)把烧杯从塑料缸中拿出,出示集气瓶,与塑料缸比,谁里面的空间大?(塑料缸)
  在瓶中倒入一些水,你觉得哪部分水占的空间大?为什么?
  全班少数学生认为瓶子里的水占的空间大,因为里面的水要高很多。
  绝大多数的学生认为塑料缸中的水占的空间大。生1:因为塑料缸里面整个空间比瓶子的空间大很多,虽然水只占了它的一点点,而瓶子里的水占了瓶子的很多,但我认为还是塑料缸中的水占的空间大;生2:我觉得塑料缸的整个空间比瓶子的4倍还多,而瓶子里的水高约是塑料缸中水高的4倍,所以塑料缸中的水占的空间大。
  师:那么多同学认为塑料缸里面的空间大,具体大在哪里?
  生:底很大,比瓶子大很多。
  师举起塑料缸和瓶子,学生观察它们的底面,确认其观点。
  师:底面大,就能确定里面的水占的空间要大了?
  学生多摇头了。
  生1:还要看水位的高低:生2:我觉得水占空间的大小与底面大小和水的高度有关。
  学生多说“是的”。师:那么到底哪部分水占的空间大呢?
  生:这样比起来有点难。
  师:我们有办法比出来吗?
  生1:把瓶子里的水倒在一个同样的塑料缸里;生2:把塑料缸里的水倒在一个同样的瓶子里;生3:我们只要倒在相同的容器中就行了;生4:把烧杯中的石头拿出来,瓶子里的水倒进去看看,如果没满,说明瓶子的水占的空间小,如果装不下,说明瓶子的水占的空间大。
  老师把石头从烧杯中拿出,质疑:这也行?它们之间还有联系?
  生:是的,因为石头占的空间和烧杯上面空的部分,还有塑料缸中水占的空间是相等的。
  师:瓶中的水所占空间与它们是否相等呢?师拿出一个相同的塑料缸,请学生操作验证。
  学生多惊喜地发现“差不多”,“相等的”。
  师:现在你有什么想说的吗?
  生1:空间的大小估起来很难的;生2:空间的大小与底面大小和高有关。
  3 揭示概念
  (1)小结:在数学中,我们把物体所占空间的大小叫做物体的体积。
  (2)师:刚才说到的物体哪些体积很大?(地球、建筑物等)有同学说草坪的体积比树大,你现在怎么认为?
  生1:是指草坪的表面积要大;生2:表面积大体积不一定大,因为草坪才很薄的一层,而树的体积包括树枝、树叶、树干(生比划环抱状),全部是的。
  师:前面还有同学说到了窗帘,你怎么看?
  生:窗帘拉开后它的面积很大,但体积不大,叠起来就不多了。
  (二)认识体积单位(略)
  [教学思考]
  本次也是在四年级班进行执教,但学生积极参与、主动发现,最后对“体积”的理解相当到位。咀嚼教学的每一个细节,我想关键是课堂教学与学生生活相联系。教学活动从生活入手,从学生现有认知基础出发,引领学生充分经历体积概念的认识过程,逐步使生活认识数学化,使原有认识得到提升,进而理解概念的本质。
  1 生活引入,感受空间。教学从学生的生活引入,使学生真实地感受生活中空间的存在及物体占有一定的空间,使体积概念的教学有了形象可感的依托,也激发了学生学习的积极主动性。如对物体所占空间的感受,不是单纯地观察物体论其所占空间,而是把物体放在一定的空间中,先感受其空间的存在,如课桌抽屉、书包、文具盒、教室等空间,然后体会其中的物体均占有一定的空间。这样避免了让学生用抽象的语言描述眼前的物体,说不清道不明,更无自主需要的尴尬,突破了第一次教学中就物体论物体所占空间的空洞乏味。学生在观察感受“谁占了谁的空间”的过程中,对体积概念中的“所占空间”“空间大小”等抽象词的理解有了具体的支撑。因此,在几何概念教学中,找到数学与生活的联结点,沟通学生的生活经验和认知基础,是课堂教学顺利实施的关键,也是提升学生数学认识的基础。
  2 广泛联系,丰富表象。数学概念的教学是一个由具体形象到抽象概括的过程。学生的学习认识也是一个由量的积累到质的提升的过程,没有量的积累,其质的提升就会生硬、牵强,无法自主实现。本次教学,教师在引领学生初步感受“空间”后,就广泛地联系生活。教学中,学生不仅关注身边看得见摸得着的空间及物体,还联系生活中熟悉的物体,如家里的电视机占了客厅的空间,冰箱占了餐厅的空间等,并由室内到室外,联想到茫茫的宇宙空间及建筑物、树、人、地球等所占的空间。这样广泛的联系想象,为学生理解体积概念提供了丰富的材料,使学生对“物体所占空间大小”这句抽象的话能或多或少地找到具体的表象支撑;如此丰富的表象积累,也是新知识生长的土壤,为学生理解分辨“空间大小”提供了有感受、有体验的材料。
  3 观察思考,关注本质。教学设计注意引导学生对体积概念本质的关注。教学中塑料缸与集气瓶里面空间大小的比较,在瓶中倒入一些水,比较哪部分水体积大?学生的关注点集中子物体的空间和体积的本质,有利于促进学生对体积概念内涵的理解。如,“水占空间的大小与底面大小和水的高度有关”,“石头占的空间和烧杯上面空韵部分,还有塑料缸中水占的空间是相等的”。因此,在揭示体积概念后,再回头看前面教学中学生列举的物体所占空间大小,就真正领会了其体积的含义,草坪的表面积大,但体积不一定大,因为草坪才很薄的一层,而树的体积包括树枝、树叶、树干等全部;窗帘拉开后它的面积很大,但体积不大,叠起来就不多了。由此可见,学生对物体的关注真正是“立体的、整体的”,而不再局限于某个长度或某个面的大小。而第一次教学实践中的实验操作过程,可能会使学生更多地关注过程,导致学生的思考更多地趋向于逻辑推理,而关注体积概念本质的观察思考就缺少了。
  
  (浙江省桐乡市第二实验小学 314500浙江省桐乡市教研科研室 314500)
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