精心设计初始问题 促进学生深度学习

来源 :中学数学杂志(初中版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:junyuan__zhang
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  【摘 要】 学生核心素养的落实在于课堂教学,课堂教学的开端在于初始问题的设计.如何设计初始问题,才能促进深度学习,发展核心素养?本文基于已有认知,设计与已有经验关联的或是与已有认知冲突的初始问题;基于操作探究,设计其亲身操作体验的初始问题;基于数学知识本身,设计将新知融入结构的或是能揭示知识本质的初始问题,从判断深度学习是否发生的角度,具体来谈谈如何设计初始问题.
  【关键词】 初始问题;深度学习;核心素养
  2016年9月,《中国学生发展核心素养》正式发布.要将核心素养的研究落到实处,必须通过课堂教学活动来实现.“怎样的教学活动才能促进核心素养的发展”,就是要将学生引向“深度学习”的教学活动.所谓深度学习,就是在教师引领下,学生围绕着具有挑战性的学习主题,全身心投入参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程[1].在这个过程中,学生掌握核心知识,把握学科的本质及思想方法,揭示知识的本质属性,是在理解和运用层面之上进行分析、评价和创造层面的高阶思维的学习,是促进学生核心素养发展的.判断深度学习是否发生,一是看学习的内容与已有的经验是否建立起关联,实现知识与经验的相互转化;二是看学习的机制,学生是否全身心的感受和体验学习过程中丰富复杂、细微精深的真实的情感经历[2];三是看对学习的知识是否进行“同化”和“顺应”,数学知识大多基于内部发展扩充而来,引导学生重新认识知识所在的结构体系;四是看形成认知冲突后是否发展出有价值的问题,新的问题与原有的认知发生冲突后,重新思考探索寻找新的途径解决问题;五是看对学习内容是否进行深度加工,掌握知识的本质属性,能够达到举一反三.
  如何在课堂教学中更好的促进学生进行深度学习,需要教师对教学内容进行整体建构,系统分析,把握知识结构和体系,精心设计初始问题,并基于初始问题将学生引向深度学习.初始问题的设计要符合学生的认知规律和特点,教师根据学生的已有知识和经验,充分发挥初始问题的初始性、载体性和结构性的特点,从学生适合的方式将学生引向深度学习.下面,笔者就数学课堂教学中,谈谈如何通过精心设计初始问题来促进学生深度学习.1 设计与已有经验关联的初始问题,关联中建立新的知识结构
  教学案例1 苏科版数学八年级上册“5.1平面直角坐标系”的设计[3].
  问题1:说出下列数轴上各点所表示的数.
  生:A点表示的数是1,B表示3,C表示-2.
  师:数轴上的一个点都可以用一个数来表示.
  問题2:张高中位于市一中正东2千米处,步行街位于市一中正西1千米处,能否用数轴表示这三者的位置?
  生:能(到黑板上表示).
  师:数轴上的一个点可以用一个数来表示,一个数在数轴上可以用一个点来表示.数轴上的点与数之间是一一对应的关系.
  问题3:市政府位于市一中正北2千米处,能否在刚才的数轴上表示市政府的位置?
  生:不能.
  师:可不可以想想办法来表示它的位置呢?(学生小组讨论交流)请一个同学到黑板上来表示.
  生:再画一条数轴,并且让它们原点重合,与原来的数轴垂直,在新画的数轴上表示市政府的位置.
  师:这就是我们今天要研究的平面直角坐标系(板书课题).
  设计意图 平面直角坐标系是在学习了数轴与有关几何知识以后安排的,本节的教学设计是从学生已有的知识:一维的数轴进行引入,并通过生活中的例子,市一中、张高中、步行街及市政府的位置引入二维的平面直角坐标系.问题的设计基于已有认知,通过调动学生的已有经验参与课堂的学习,又将课上的学习与学生的已有经验建立起结构性的关联,学生很自然的想到平面直角坐标系的建立,体现了由自然到必然这个过程.同时也发展了学生的记忆、理解和关联能力,帮助学生建立系统化的知识结构,促进学生深度学习.2 设计其亲身操作体验的初始问题,操作中感悟新知产生发展
  教学案例2:苏科版数学七年级上册“2.7有理数的乘方”的设计[3].
  问题1:若正方形的边长为a,则正方形的面积是?
  若正方体的棱长为a,则正方体的体积是?
  生:a2;a3.
  问题2:“做一做”,将一张报纸依次对折1次,2次,3次,4次,5次…,观察报纸发生了什么变化?
  生:报纸越来越小,报纸越来越厚.
  师:观察对折的次数与报纸的层数之间有什么关系呢?
  生:交流发现
  对折次数[]层数[BHDW,WK15mm,WK20mm,WK40mmZQ2W]
  1次2[BH]
  2次2×2[BH]
  3次2×2×2[BH]
  4次2×2×2×2[BHDW,WK15mm,WK20mm,WK40mmW]
  …… [BG)W]
  师:对折10次呢?对折100次呢?
  生:10个2相乘,100个2相乘.
  师:很好,但这样表示的话会不会给我们的写法上带来不便呢?有没有更好的办法?
  生:(沉默)
  师:请同学们交流讨论一下,并想想a2表示什么含义,a3表示什么含义?
  生:知道了.
  师:那么n个a相乘,会表示吗?
  学生总结乘方的记法和读法
  层数[]记作[]读作[BH]
  2×2[]=22[]2的平方(2的2次方)[BH]
  2×2×2[]=23[]2的立方(2的3次方)[BH]
  2×2×2×2[]=24[]2的4次方[BH]
  …[]…[][BH]
  a×a×…×an[]=an[]a的n次方
  乘方的定义:求相同因数积的运算,叫做乘方.乘方的结果叫做幂.   设计意图 让学生动手操作后观察发生了哪些变化,学生可能从报纸的厚度、大小、报纸的层数等方面发现其中的变化,引导学生进一步观察对折的次数与报纸的层数之间的关系.学生交流后很容易发现规律,当相同的因数过多后,会感觉到用算式表达太复杂,迫切需要一种简单的表示方法,这种方法就是乘方,充分体现了引入乘方这个概念的自觉性和必要性.学生通过回忆平方和立方的表示方法,经过探索后类比出4次方、5次方等表示方法.切身感受到了引入乘方的表示方法,目的是为了书写的方便.整个过程不仅知道了乘方的结果,也经历了乘方这个概念的发展、符号完善的过程.设计操作体验式问题,将静态的知识激活,学生亲身体验到知识蕴含的内涵与意义,让数学知识从“冰冷的美丽”焕发“火热的思考”,促进学生深度学习.3 设计将新知融入结构的初始问题,结构中重新建构知识体系
  教学案例3:苏科版数学八年级下册“10.1分式”的设计.
  数的产生离不开生活,由记数产生了数1,2,3,…,表示“没有”产生0,这就是自然数的产生.进而进行“ ”“-”“×”运算,发现又产生了负数,这时数的范围扩大到了整数.
  问题1:在进行“÷”运算后,又是什么样的情况呢?
  生:有的是整数,有的是分数.
  师:对,两个整数不能整除的情况下产生了分数.随着用字母表示数之后,整数变为整式.如1,2,a,x等.如果将两个整式进行“ ”“-”“×”运算呢?
  生:还是整式.
  问题2:将两个整式進行“÷”运算呢,同学们写写看,并将写好的式子相互交流讨论一下.
  生:a3,x-22,1x,a-2a 2,x2-4x 2等.
  师:这里有同学们熟悉的式子吗?
  生:a3,x-22,这两个是整式.
  师:对,还有的同学不太会判断哪些是整式,大家交流讨论一下,怎么判断哪些式子是整式?
  生:分母是数字的就是整式,分母有字母的就不是整式.
  师:对于那些不是整式的,这就是我们今天要学习的,能否给它起个名字呢?
  生:分式.
  设计意图 在回顾数的发展过程提出初始问题后,学生感悟了分数的产生、发展和形成过程.在引入字母表示数后,从整数发展到整式,对整式进行“ ”“-”“×”“÷”运算后,特别是除法运算,发现分母含有字母的已经不是整式了.学生类比分数产生的经验,马上给出分式的名称,并且很容易从形式上得出AB,其中A、B都是整式,并且B含有字母等特征,不但掌握了分式的概念,并且感到分式产生是自然的、合理的,不但“发现”分式,弄清了分式产生的来源,而且对分式的概念知其然,更知其所以然.能在数式发展的整体过程中去认识分式,并将分式置于整个知识体系中重新理解各个知识间的关联,加深各部分内容在头脑中的印象,从而实现深度学习.4 设计与已有认知冲突的初始问题,冲突中寻找新的认知平衡
  教学案例4:苏科版数学七年级下册“8.3同底数幂的除法(2)”的设计.
  问题1:计算a6÷a2.
  生:a6÷a2=a6-2=a4.理由是同底数幂相除,底数不变,指数相减.即am÷an=am-n(a≠0,m、n是正整数).
  问题2:计算a6÷am.
  生:a6÷am=a6-m.
  师:根据是什么?
  生:am÷an=am-n(a≠0,m、n是正整数).
  师:当m=1时,a6÷a1=a5;当m=6时,a6÷a6=a0;当m=7时,a6÷a7=a-1;师:我们知道a5表示5个a相乘,那么a0表示0个a相乘,a-1不就表示成-1个a相乘了吗?
  师:这里a0、a-1表示怎样的意义呢?是不是刚才的做法有问题了?
  生:错了,法则am÷an=am-n(a≠0,m、n是正整数)少了一个条件m>n.
  师:那么怎么计算a6÷am呢?需要回到法则中去,不能全部解决,就要进行讨论.
  生:分m<6、m=6、m>6三种情况讨论,当m<6时,a6÷am=a6-m;当m=6时,a6÷a6=1.
  师:那么,m>6时呢?
  生:无意义.
  师:同意吗?m>6时,例如m=7时,a6÷a7=1a,没有意义吗?
  生:m>6时,a6÷am=1am-6.
  师:当m=6,m>6时,并不是题目没有意义,而是a0、a-1的形式没有意义,就是说原来同底数幂相除的法则已经不适用了.现在计算a6÷am=a6-m, (m<6)1,(m=6)1am-6.(m>6)
  师:那是不是以后做a6÷am这类问题都要进行分类讨论呢?能否简化?那就要扩大幂的概念,将正整数指数幂扩大到整数幂的概念,也就是规定a0、a-1的意义,这就是本节课学习的内容.
  设计意图 通过设计a6÷am这个初始问题,学生直接运用法则去做,出现了a0、a-1的形式,这类形式从意义不能解释,与原有的认知发生冲突.为了避免冲突,只能分类讨论逐一去做,但这样做的话又非常的繁琐,为了简化运算,需要将正整数幂的概念扩大到整数幂的概念,进而需要规定a0、a-1新的意义,重新解释整数幂的概念,这样就避免了与已有的认知冲突,寻找到了新的认知平衡,实现了深度学习.5 设计能揭示知识本质的初始问题,深加工中提炼出本质属性
  教学案例5:在义务教育苏科版数学八年级上册“6.1函数”的教学中.
  问题1:随着年龄的增长,大家的身高越来越高;随着乘车时间的增加,到目的地的路程越来越近;随音乐播放时间的推进,国旗的高度越来越高;随着四季的变化,气温也随之变化……在上述变化过程中,哪些量在变化?
  生:年龄和身高;时间和路程;时间和高度;时间和气温.   师:有几个变量,有什么关系?
  生:两个变量,一个变量变化时,另一个变量也随着变化.图1
  问题2:(1)如图1,一石激起千层浪,水滴泛起层层波.变化中的波纹可以看作是一个不断向外扩展的圆.
  你能用语言描述变化中圆的面积与其半径大小之间的关系吗?
  生:S=πr2,圆的面积随着半径的增大而增大.
  (2)已知水库的水位变化与蓄水量变化情况如下表所示:
  水位高低与蓄水量有什么关系?
  生:水位升高,蓄水量增大;水位降低,蓄水量减少;水位确定,蓄水量也随着确定.
  (3)如图2,搭一条小鱼需要8根火柴,每多搭一条小鱼就要增加6根火柴,请说出搭小鱼過程中的常量和变量.
  图2
  你能写出搭n条小鱼所需的火柴根数s与小鱼条数n之间的关系式吗?
  生:s=8 6(n-1).
  师:上面的几个问题都有共同特征:具有两个变量,两个变量之间存在着唯一对应关系,每当一个变量取一个定值,另一个变量有唯一的值与其对应.
  问题3:请举出生活中满足上述本质属性的例子.
  生:……师:满足上述这些例子本质属性的就是函数,尝试给函数下个定义.
  设计意图 通过设计初始问题1,让学生经过数学抽象,在变化过程中感受到有两个变量;问题2让学生围绕3个问题进行去情境化,再次抽象,提炼出本质属性,真正感悟到了两个变量之间的对应关系和函数的唯一性;问题3在大量的具体事例的基础上了解到了函数的本质属性,通过总结,让学生对本质属性有了整体认识,在深加工中提炼出函数的本质属性,并将函数的本质属性进行推广,借助数学符号来表述函数的概念,发展了数学思维能力和提炼概括的能力,促进了学生深度学习.
  核心素养的落实应基于深度学习,而深度学习的实现必须整体进行结构分析,精心设计初始问题,由问题引导学生经历知识发生发展过程,亲身体验知识产生发展到完善;由问题进行深度加工,真正理解、领会以至走向分析、评价、创造;由问题引导学生去分析问题、解决问题,从而实现知识的迁移与应用.深度学习不仅要遵循教育的规律,还要遵循学生的认知规律,所以在初始问题的设计上要为学生的思维活动提供一个广阔的空间,引领学生去思考、去操作、去探索、去发现,最终形成终身学习的能力,提升核心素养.
  参考文献
  [1]周建勋.促进学生“深度学习”的理论探索与实践[J].中学数学教学参考,2017(12):26-28.
  [2]郭华.深度学习及其意义[J].课程教材教法,2016(11):25-32.
  [3]张宗山、顾大权.发挥情境导入作用 提高数学课堂情趣[J].上海中学数学,2016(11):35-38.作者简介 顾大权(1977—),男,中学高级教师,辽宁海城人,主要从事初中数学教学和解题研究.
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