问题链驱动:知识从“解构”走向“重构”

来源 :小学教学参考(数学) | 被引量 : 0次 | 上传用户:john0620
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  [摘要]问题链侧重情境的完整性、结构的逻辑性和衔接的关联性。知识的学术形态需要转化成教育形态的问题链,以演绎知识解构到重构的关键环节和智慧路径,驱动学生理解知识的本质,并最终超越具体知识,内化关键能力,丰盈理性精神。
  [关键词]问题链;问题驱动;知识解构;模型重构;数学化
  [中图分类号]G623.5 [文献标识码]A [文章编号]1007-9068(2020)14-0007-04
  数学知识存在两种形态,即学术形态和教育形态。教材呈现的数学知识追求“准确的定义、逻辑的演绎和严密的推理”,这是知识的学术形态,偏重线性编排和形式化。教学中引导学生经历知识的“再创造”过程,激发学生用“火热的思考”去理解数学知识“冰冷的美丽”,这是知识的教育形态,注重个性建构和数学化。教师的任务就是把知识的学术形态转化为教育形态。那么,转化的路径是什么?转化过程要遵循哪些原则?转化的效果又该如何评估?接下来,以苏教版六年级下册第5单元“用方向和距离确定位置”磨课为例,谈谈这方面的收获和体会。
  一、第一次执教:解读静态知识
  1.教学设想
  从联系的角度看,学生已经学习了四面八方、数对确定位置、角的认识和比例尺的意义及其应用。作为小学阶段最后一次确定位置的主题学习,需要学生有效调用、合理支撑和适当对比已有概念,进而渗透极坐标的思想模型,适时发展学生的空间观念。基于这样的分析,笔者决定充分用好主题图,根据教材提供的问题链,引领学生有效经历确定位置的具体过程,进而把握规律和建构模型。
  2.教学设计
  首先,以确定灯塔1和灯塔2相对于轮船的位置问题引入,驱动学生对问题进行简单表征,并激发学生对具体表征进行反思;其次,介绍方向重新约定的基准对象和表达方式,并适时出示相关角度,驱动学生合理、完整和具体地表示灯塔的位置;接着,用问题驱动学生比较所确定位置的异同,侧面凸显用方向和距离确定位置的特点;最后,通过针对性的练习,理解内化确定位置的方法模型。以下是四个主要教学环节:
  (1)创设情境,激趣导入
  师(出示主题图):一艘轮船向正北方向行驶,你能说出灯塔1和灯塔2分别在轮船的什么方向吗?
  生1:灯塔1在轮船的东北方向。
  生2:燈塔2在轮船的西北方向。
  师:你觉得这样表达具体吗?今天这节课我们就来研究确定位置的新方法。
  (2)介绍规则,约定表达
  师(出示指南针):人们常用指南针测定方向,指南针指向正北和正南,如果物体不在南北线上,就要看它的位置相对于北或南是偏东还是偏西。因此,东北方向也叫作北偏东,西北方向也叫作北偏西。以此类推,你会说东南方向和西南方向吗?
  师:现在,你能说说灯塔1和灯塔2各在轮船的什么方向吗?
  (3)完整表达,建构模型
  师(出示平面图):如果把物体抽象成点,用点的位置表示物体的位置,你能理解图中标出的30。吗?现在你能完整表达灯塔1的位置并填空吗?
  师:你是怎样确定距离30千米的?
  师:像这样确定位置,我们称之为用方向和距离确定位置。我们以前学过哪些确定位置的方法?现在又有了哪些新的认识?(课件配合演示)
  (4)实践运用,理解内化(略)
  3.教学反思
  纵观全课,教学使用了教材给定的情境,但是这些情境远离学生实际,激发不了学生确定位置的内在需求;教学紧扣“调用经验模糊确定、整合新知精准确定和对比反思内化模型”的问题链,但是精当的讲解未能引发学生知识的自然生长,缺少过程的搬运难以激发学生对知识存在价值的正向体验;教学中的练习题来自教材,但是机械的解决未能催生学生关键能力的形成。怎么办?首先,需要寻找与灯塔相关的图片或视频,弥补静态情境呈现的留白和不足,变“要我确定位置”为“我要确定位置”;其次,需要再次确认教学的重心,引导学生经历知识生长的关键环节,使“平均用力”变为“难点突破”;最后,需要对练习进行有机整合和梯度呈现,帮助学生消化知识和建构模型,从“举三反一”到“举一反三”。这样处理有助于教师“有生长”地教,帮助学生“有过程”地学。
  二、第二次执教:指向生长需要
  1.目标定位
  基于以上实践和反思,通过研读教材、前测调查和持续学习,我们弄清楚了学生的学习起点是二年级的用“四面八方”模糊确定位置,而现在要精准定位两个物体之间的位置,即需要重新“改造”方位的描述,也就是适时引入角度(这是教学的重难点),需要确认两点之间的距离,借助比例尺加以计算,最后还需要比较不同确定位置模型的相同点和不同点,感悟知识的独特地位和价值魅力。也就是说,教学源自实际生活的需要、知识生长的需要和思维发展的需要。为此,教学的目标定位在情境要真实“可亲近”、过程要经历“再创造”,而比较则要紧扣“问题情境和数学本质”。
  2.教学实践
  首先,出示灯塔的图片,让学生调用生活经验猜猜“它是谁”,再播放一段介绍灯塔的视频,拉近学生与灯塔的距离,使学生了解灯塔具有的确定位置的功能。紧接着创设情境:“一艘轮船向正北方向行驶,天气突然变得恶劣,视线变得模糊,安全航行急需要确定位置,好在前方出现了——灯塔。”然后顺势抛出问题:“如果你是船长,以轮船作为观测点,你能确定灯塔1在轮船的什么位置吗?”并将物体抽象成数学的点,用点的位置表示物体的位置,设置一个完整的探究活动。
  其次,锁定出现频率最多的“东北方向”和"30千米”。先引导学生反思“你是怎样确定距离30千米的?”,回顾运用比例尺和图上距离求解实际距离的方法;再引导学生思考“只说在东北方向,你觉得具体吗?”,激发学生对具体问题表征的探究,引出角度的表达;然后同时给出30°和60°,让学生尝试描述“北偏东30°”和“东偏北60°”,引发方向描述起点的讨论,促使学生调用生活经验和已有知识理解以“正北和正南”作基准的科学性、合理性和现实性,能够将“东北方向”换个角度重新描述成“北偏东”,并此类推到其他方位的重新约定;最后将关键信息“北偏东30°”和“30千米”一起出示,让学生组合信息,并追问组合的内在依据。   最后,完成“练一练”,明确只要确定轮船与两个灯塔的相对位置,就可以順利返航,创设完整情境;将“练习九”的第1题改成抢答题,激发学生的参与性和互动性;与数对的比较,不同点触及表达的方式和模式适用的情境,即数对是“用一对特殊的数表示整体中的一个点的位置”,而本课研究的是“用方向和距离确定点与点的位置”,相同点是都存在观测点,位置都能通过一定方式被确定,需引导学生体会“外在方法不同,内在目的一致”;出示地图设置开放式活动,要求以如皋市为观测点,确定周边城市的位置,让学生能够马上活学活用。
  3.再次反思
  纵观全课,情境的设置趋于立体,环境异常恶劣渲染了位置确定的迫切性,学生的角色被定位成船长,催生了学生确定位置的主动性,尤其是灯塔2的位置被确定后,轮船就能够安全返航,更情理交融地演绎了故事的完整性;关键信息的合情合理,承载知识“再创造”的生长过程,而对表示灯塔1位置的比较,则是位置模型建构的终点优化;加上模型的对比触及本质,对比的层次感、梯度和深度有所改变,等等。看得出来,知识从解构到重构初步取得成效。
  “教无定法,贵在得法。”随着研讨的持续深入,笔者又有了一些新的设想。设想一:新授环节的问题链实质性内容明确,但是外显的板块比较含糊,还需要处理好内容与形式的关系,驱动问题链“结构化”变成“可视化”;设想二:角度的出现和方位表述的基准是难点,简单追问和浅层讨论不足以引发有效的思考,教学需要处理好主体和主导的关系,驱动思考“混沌无序”走向“层次分明”;巩固环节以知识的正向迁移为主,缺少变式题组的参与,教学需要处理好解决问题和思维训练的关系,驱动思维“正向迁移”携手“反向审视”。这样处理,有助于教师“为智慧”而教,能帮助学生“为未来”而学。
  三、第三次执教:演绎智慧路径
  基于以上实践和思考,笔者深刻体会到“教材无非就是个例子”,现实的教学不但要关注教材提供的例题,还要能跳出具体的特例,抽象出数学知识的一般特征和数学学习的智慧路径,以驱动学生重启思维之旅、重构知识体系和重塑精神世界。
  【教学片段1】反思创造,建构模型
  (1)不具体,怎么办?
  师:通过刚才的活动,我们已经知道了灯塔1在轮船的东北方向,并且距离轮船刚好30千米。
  师(出示课件):仔细观察,你发现了什么?
  生1:图中的点距离轮船都是30千米,都在轮船的东北方向。
  生2:我发现灯塔1在东北这块区域内(用手势比画),它的位置并不具体。
  师:是啊,不具体,怎么办?
  生3:我觉得灯塔1在1点钟方向,其他的点分别在不同的几点钟方向。
  生4:可以用量角器测量度数,这样每一个点都有自己的角度。
  师:几点钟方向和量角器测量都与角度有关,用角度来区分的想法与数学家不谋而合。
  (2)不统一,怎么办?
  师(出示课件):现在给你角度,你会记录灯塔1的方向吗?
  生1:灯塔1在轮船的北偏东30°。
  生2:灯塔1在轮船的东偏北60°。
  师:都能记录灯塔的位置,但是不统一,怎么办?是选择“南北”作为起点,还是“东西”呢?说说选择的理由。
  生3:我觉得是南北,因为30°要小于60°,轮船偏北的角度小一点。
  师:角度小,表达方便,有生活感觉。
  生4:我也觉得是南北,因为指南针一般都是指向南方,南北一条线。
  师:用指南针来说服我们,挺好!
  生5:我也选择南北,因为在古代的晚上,航行是借助北极星来指引方向的。
  师(出示课件):是的,还有草原上的花朵朝南向阳,建造房屋注意南北通风,等等,到处都隐藏着“南北”作基准的影子。
  师:有了标准,东北方向现在可以怎样描述?
  生6:东北方向还可以记录为北偏东。
  师:从四面到八方,再到今天这样记录。你觉得对于确定位置,这样的改变有必要吗?
  生7:有必要,因为结果能从模糊变得具体。
  (3)不合理,怎么办?
  师(出示课件):接下来,怎样组合“灯塔1在轮船的北偏东30°方向”和“灯塔1距离轮船30千米”这两个关键信息?先说哪个才合理?
  生1:我觉得先说方向,再说距离。
  生2:我来补充,如果先确定距离,再考虑方向,那样的话就要走很多路。因为距离轮船30千米的点正好组成一个圆。
  师:绕一大圈后,再考虑方向,你愿意这样吗?
  生(笑):不愿意。
  师:其实,做任何事情,都要先确定方向,再通过努力,缩短与成功的距离。像确定位置,先方向后距离,数学上称之为用方向和距离确定位置。
  【思考:问题链一般具有真、善、美的特质。首先,问题链中“不具体”、“不统一”和“不合理”的问题点,是学生学习中遇到困难的真实感受,只有简洁易懂的表达方式,才能唤醒学生的主体意识,驱动学生“愿学”;其次,问题链要善于搭建思维的“脚手架”,如角度引入中出现的“对比的点”、方位基准中出现的“东偏北60°”等,要善待学生的朴素表达,以激发学生的主观能动性,驱动学生“能学”;最后,问题链要完美地解决问题,如在信息组合的辨析环节,引导学生将确定物体的位置与确定人生的位置联结,以贯通知识学习与人文积淀,驱动学生“乐学”。】
  【教学片段2】题组变式,理解模型
  师(出示课件):灯塔2在轮船的什么位置?
  生1:灯塔2在轮船的北偏西55°方向40千米处。
  师:这样,两个灯塔的具体位置都已确认,在它们的指引下,轮船安全航行变得有保障。你能说出复活岛在轮船的什么位置吗?   生2:复活岛在轮船的南偏西20°方向60千米处。
  生3:我来纠错,应该是南偏西70°。
  师:你能说服他吗?
  生3:西偏南20°就是南偏西70°,要用90°-20°=70°。
  师:心中有标准,做事有分寸。
  【思考:问题链一般包含正向迁移和反向审视两种类型。教学中,灯塔2的位置确定是知识的正向迁移,而对复活岛的20°方向的辨析属于方法的反向审视。一般而言,反向审视练习主要针对关键环节和关键方法,因为其特殊的地位和意义,所以需要反复、多角度和立体化的锤炼。就教育的目的性而言,两者互为补充、共同作用,服务于“南北作基准”的方法建构。】
  【教学片段3】对比概括,内化模型
  (1)猜中概括确定位置的路径
  师(出示“南偏东”):这里是要猜神秘岛的位置,请看好提示。现在你能确定什么?
  生1:能确定南偏东这一个区域。
  师(出示“80°”):现在你又能确定什么?
  生1(边说边指):能确定一条线,神秘岛应该在这条线上。
  师:还有什么就能确定神秘岛的具体位置?
  生1:距离。
  师:给出距离“50千米”,你能确定吗?
  生1:这里1厘米表示10千米,所以我比画了5次,神秘岛大约在这个点。(图略)
  师:恭喜你!面一线一点,范围不断缩小,直到最后确定。
  (2)调中感知位置关系的相对
  师:轮船在灯塔1的什么位置?
  生2:轮船在灯塔1南偏西30°方向30千米处。
  师:改变观测点,通过观测灯塔1在轮船什么位置,你发现了什么?
  生3:方向相反,但角度和距离都相等。
  师:你能介绍一下小组长相对于你的位置吗?
  生4:小组长在我前面大约2米的地方。
  生5:某某同学在我后面大约2米的地方。
  师:比较这两位同学的说法,你有什么发现?
  生(齐):方向相反,距离相同。
  (3)比中突出不同方法的关联
  师(出示课件):这两个点都被确定位置了,两种确定位置的方法有什么相同点和不同点?
  生6:左边用的是行和列,右边用的是方向和距离。
  生7:左边确定的是教室里某个人的位置,而右边确定的是两个物体之间的位置。
  师:如果顺着这个思路,左边凸显的是整体中的点的位置,而右边凸显的是点与点之间的位置,适用的环境不一样。你还能举一些例子吗?
  生8:围棋中的棋子、汽车中的座位……这些与数对确定位置差不多。
  生9:像如皋和海门,两个地方之间的位置确定更适合方向和距离。
  师:真棒!其实,梳理不同点,也就间接回答了今天学习的重要性。接下来,说说相同点。
  生10:都要考虑两个因素。
  生11:还要约定先后顺序。
  师:是的,以前需要锁定关键信息和约定表达方式,今天也是,将来还是。
  【思考:問题链想要“链”出精彩,就必须借助对比,驱动学生的学习深入浅出。首先,一步一景式的猜测和概括,助推学生玩中不断思考,尤其是抽象出两点之间确定位置的路径时,使得学习从“特殊”走向“一般”;接着,对比因调整观测点带来的位置描述的变化,初步得到“方向相反,角度和距离不变”的结论,当进一步互动唤醒学生原有认知时,位置相对性的特征呼之欲出,使得一般结论贯通“已知”和“未知”;最后,横向比较两种典型的“确定位置”,在不同点中感知确定方法和适用情境的差异性,在相同点中触摸确定方法和内在本质的一致性,使得数学与生活的联系以及数学自身的发展从“模糊”走向“清晰”。】
  【总评】至此,我们找到了学术形态转化成教育形态的数学化路径,即将零散的、模糊的和机械的问题点有机整合成相对系统的、清晰的和灵动的问题链,通过点的有效突破、层层递进和建构完善,驱动学生经历知识生长的全过程,这是从设计的层面为知识的重构做好了铺垫。对于转化过程遵循的原则,笔者认为不但要做到情境的完整性、结构的逻辑性和衔接的关联性,还要做到情境设置服务学习内容、结构编排遵循认知规律和衔接紧扣生长节奏,这些是从策略层面为知识的重构保驾护航。转化的效果又该如何评估呢?从学的角度看,主要观察学生是否经历心动想学、生动表征和灵动内化的过程。从教的角度看,主要考量教师所处的教学境界,第一种是简单地将教材中的知识搬运给学生,教出于传授的本能;第二种是针对知识本身,引入媒体手段、方法技巧和资料补充等,教展现解惑的本领;第三种是基于知识的本质理解,教学演绎知识解构到重构的关键环节和智慧路径,并最终超越具体知识,驱动学生内化关键能力和丰盈理性精神。
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