数学文化视域下适合发展的小学数学教学初探

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  摘要:数学文化有着丰富的育人价值,可以让数学“营养又美味”,促进学生全面地发展。然而,在现实中,存在学生喜欢数学文化与教师文化素养欠缺的矛盾,数学文化素材丰富与教师课程设计能力不足的矛盾。数学文化应“润物细无声”地渗透于数学课堂内外——开发适合发展的数学课程,编制适合发展的数学练习,开展适合发展的数学活动。
  关键词:适合的教育数学文化适合发展数学教学
  一、数学文化是“适合的教育”理念下数学教育的重要内容
  (一)数学文化可以让数学“营养又美味”
  曾有教师对学生进行调查:“如果数学是一种食物,你认为是一种什么食物?”学生的答案五花八门——“苦瓜,因为数学难学但是营养丰富”“牛肉,因为很难嚼”“洋葱,因为要一层一层吃透”……从这些答案中不难看出,多数学生认为数学很重要,却又觉得数学困难、复杂、“难吃”。的确,数学是一门十分抽象的学科,对逻辑思维要求较高。小学生特别是低年级学生,因为思维发展水平低,在数学学习的过程中常常感到吃力,甚至产生畏惧心理。
  学生需要怎样的数学教育?数学能否成为一门“营养又美味”的学科?这正是“适合的教育”需要思考的问题。顾泠沅教授认为,“数学、教育、文化”是数学教育的三大支柱,只有数学知识而缺乏数学文化浸润的数学教育不仅是苍白的,而且是肤浅的。的确,作为人类文化的重要组成部分,数学从人类早期文明诞生开始一直随着社会文化的发展而发展。在抽象的数学背后,有着生动活泼的思维过程、思想方法,乃至引人深思的数学故事。只有让数学教学回归文化层面,关注数学的文化属性与人文经历,才能让它变得鲜活起来。如此,学生在数学学习的过程中不僅能掌握基础知识、基本技能,更能感悟基本数学思想方法,领会数学的精神实质和数学智慧的精妙,从而提升数学素养。只有“数学、教育、文化”三位一体,才是完整而和谐的数学教育。
  (二)数学文化可以促进学生全面地发展
  “适合的教育”无疑是促进学生发展的教育,而且是促进学生全面发展的教育。数学文化作为一个内涵极为丰富而深刻的概念,目前还没有一个为大家所普遍认可的界定。虽然学者们对数学文化的解读有一定的差异,但是我们发现,数学方法、数学思想中所蕴含的思维品质、理性精神、信念追求等深层次的思想精神因素,是数学文化的核心和灵魂。这正是数学文化促进学生全面发展的价值所在。
  数学文化的基本元素是数学思想方法。数学文化在锻炼学生运算能力、逻辑思维能力及空间想象能力的同时,又以它的有序思维、化归、建模等思想潜移默化地影响着学生,为学生思考问题、解决问题等打下坚实的基础。
  数学文化是催人奋进的文化。数学家在追求进步的过程中所表现的崇高信念、进取精神和高尚情感,通过教育的传递,能够唤醒学生的主体观念,获得自我超越的精神势能。
  张奠宙教授从课堂教学的角度论述了数学文化的美育价值。他认为,数学教学中的美育价值有四个层次:美观、美好、美妙、完美。数学文化让数学在学生眼中不再只是冰冷的公式、费解的定义和繁杂的解法,它能让学生发自内心地爱上数学,领悟数学最绚烂的风景。
  二、融合数学文化的小学数学教学的现实境遇
  (一)学生喜欢数学文化与教师文化素养欠缺的矛盾
  在适当的地方插入、介绍一些有关数学发现与数学史的知识,丰富学生对数学发展的整体认识,对后继学习起到一定的激励作用——这是《义务教育数学课程标准(2011年版)》对教材编写提出的要求。现行几个不同版本的小学数学教材,体现了数学文化教育理念的一个共同途径:依托《你知道吗》栏目,增加数学史料,让学生亲近数学家和数学发展历史。
  为了解学生对数学文化的认识及兴趣情况,我们对全校三到六年级共约400名学生进行了问卷调查。考虑到学生对“数学文化”一词比较陌生,我们用“《你知道吗》栏目”代替“数学文化”。调查结果显示,73.5%的学生对《你知道吗》栏目的内容感兴趣,15.2%的学生不感兴趣,11.3%的学生表示不清楚。通过进一步的访谈,我们发现,不少学生反映《你知道吗》栏目的教学不能满足自己的需求,多数教师只是利用课件播放或学生自学的形式一带而过,仅个别教师偶尔会在课堂教学中对《你知道吗》栏目的内容进行补充和拓展,并组织学生讨论(这种形式很受学生欢迎)。
  可见,学生对数学文化兴趣浓厚。但对于教材中已有的数学文化素材,一些教师并没有充分利用,发挥其数学文化的价值。这其中的原因是多方面的,但最重要的是,这些教师自身的数学文化素养不够——从教之前,所接受的师范教育并未涉及数学文化;从教之后,往往把较多的时间和精力放在了研究一节课怎么教,以学生能掌握相关的概念、公式、定律、法则,以及会做题、能应试为目标。教师所参加的专业培训也以提升教学技能为主要目的,导致多数教师对数学文化不了解、不重视。
  (二)数学文化素材丰富与教师课程设计能力不足的矛盾
  王九红校长曾对各个版本数学教材中的《你知道吗》栏目内容进行统计,认为其内容题材可概括地分为四类:“数学史”“数学知识介绍”“生活中的数学”和“生活常识与信息”。
  数学文化内涵丰富,存在形式也具有多样性。除了《你知道吗》栏目中呈现的内容之外,数学文化还可以是显性的数学知识产生、发展过程及其本质的再现,数学思维和处理问题的方式……只有将这些静态的数学文化元素在具体的教学过程中有效激活,以合适的教学行为予以呈现,才能使其成为学生可以触摸、感受、体验、品味的东西,并最终沉淀为学生的思维观念与个性品质。
  面对教材中如此丰富的数学文化素材,多数教师缺乏教学智慧。一方面,因为数学文化素养欠缺,对素材关注不够;另一方面,因为课程设计能力不足,不善于对素材进行文化挖掘。
  美国学者古德莱德归纳出五种不同的课程,分别是理想的课程、正式的课程、领悟的课程、运作的课程和经验的课程。其中,领悟的课程至关重要,是指任课教师对正式的课程所领悟而形成的课程。不同教师对于正式的课程有着不同的理解,因此,对课程的领会与正式的课程之间会有一定的差距,而这个差距就会影响课程预期结果的获得。面对教材,教师如果能从文化的视角去解读,发现显性知识背后的隐性数学文化,数学课堂定会充满生机与活力。   三、适合发展的小学数学教学的路径探寻
  (一)开发适合发展的数学课程
  适合发展的教学离不开优质的课程。时代的快速发展,呼唤聚焦数学核心素养的课程。天正小学全体数学教师潜心研究,深挖潜藏于深层的隐性知识,充分利用数学知识中的文化元素。随着研究的深入,教师的数学文化素养逐渐提升,目光不再局限于教材,通过对生活的观察、对专业书籍的阅读,以及对学生的兴趣注意,发掘了丰富的数学文化元素,开发了深受学生欢迎的数学文化系列校本课程。
  针对“一张纸最多能对折多少次?”这一问题,我们开发了《折纸的学问》一课。学生在猜一猜、折一折的活动中,发现对折的次数远远少于自己的猜测。这到底是为什么呢?在教师的引导下,学生再一次操作,并将目光集中于每折一次之后纸的厚度与面积变化(如表1所示),体会了几何级数的增长之快。
  对折次数01234567折后层数1248163264128厚度(mm)0.10.20.40.81.63.26.412.8面积(cm2)6003001507537.518.89.44.7每年的“双11”期间,商家的各种打折活动让消费者们省了不少钱。为了让学生感受“打折”的奥妙,在具体情境中探究“打折”中的窍门,我们开发了《省钱的学问》一课,设计了一个比较不同购买方案的问题,引导学生通过计算、比较,思考为什么不同的优惠方式结果相同,为什么相同的优惠方式又有着不同的优惠结果。学生在丰富多彩的教学情境中发现“打折”的奥妙,与自己的生活紧密勾连,更加激发了学习的兴趣。
  经过五年多的探索与积累,我们共开发了30余节数学文化课——如一、二年级的《方格里的秘密》《玩转纸牌》《不重复的路》《巧算24点》《舌尖上的数学》《神奇的格子》《寻找失踪的王冠》;三、四年级的《面积是多少》《我的游戏我做主》《一共订了几种杂志》《有趣的对称》《中心对称》《从算筹到计算器》《谁的面积大》《神奇的小不点》《挖宝藏》《围篱笆的学问》《折纸的学问》《有趣的汉诺塔游戏》;五、六年级的《破译美的密码》《绵延不绝的图案》《有趣的进制》《用字母表示数》《扑克魔术》《田忌赛马》《巧破数阵图》《探秘循环小数》《省钱的学问》《我是预言家》;等等。这些课程深受学生的喜爱,也获得了专家及同行的肯定。
  (二)编制适合发展的数学练习
  每一节数学文化课都让学生意犹未尽。每次课后,总有学生跑到老师身边:“老师,这节课太有意思了!”“老师,什么时候再给我们上数学文化课?”
  在不增加学生负担的前提下,我们还可以为他们做些什么?源于学生的真实需求,基于不同层次学生的学情及教材内容,我们设计了数学文化校本练习。区别于以基础知识和技能训练为主的数学练习,此练习以开阔学生视野、培养数学学习兴趣、拓展学生思维为目的,旨在促进学生的全面、个性化发展。
  在教学苏教版小学数学四年级上册的“角的度量”时,学生对数学中的“角”已有一定的认识,但是对角的实际应用却知之甚少。为了帮助学生体会“角”的知识在生活中无处不在,激励学生用数学的视角认识世界,形成应用意识,我校数学教师通过查阅资料、深入思考、与同伴研讨,设计了“奇妙的自然之角”的练习,具体分为“我了解”和“我发现”两个部分。“我了解”部分,图文并茂地展示了自然界出现的一些神奇的角度,如蜂巢底盘的菱形中,几乎所有的钝角都是109°28′,人类通过对这一角度的深入研究,解决了很多航天航海方面的难题。“我发现”部分,设计了两个问题,分别是“找一找,生活中还有哪些特殊的角度”和“调查一下,儿童滑梯的角度在什么范围内最安全”。
  在教学苏教版小学数学四年级下册的“用计算器计算”时,其中的《你知道吗》栏目内容包括了对算筹、算盘和计算器的简单介绍,学生兴趣浓厚。对此,我们设计了“从算筹到计算器”的练习,包括“我了解”和“我操作”两个部分。“我了解”部分,详细介绍了算筹、算盘的运算方法,让学生感受技术和工具的力量。“我操作”部分,设计了分别用这三种工具进行计算的练习,体现了一定的层次性,按照难度分一星题、二星题和三星题,让学生根据自己的能力进行练习。在操作的过程中,学生重温计数工具的演变过程,感受到了追求优化的数学思想。
  (三)开展适合发展的数学活动
  適合发展的教学一定是适合每一个学生的,但课堂教学因种种限制,无法实现学生全面而个性化的发展。因此,在课堂学习之外,我们开展了丰富多彩的数学活动。
  每年秋学期(一般是10月),学校举办“生活与数学”作品征集活动。每位学生都可以凭借自己的数学知识,尝试用数学的眼光观察生活现象、了解大千世界、解释客观规律、激发奇思妙想,自选、自定适合的主题进行创作。优秀作品会张贴在校园内进行展示,让学生的个性得到充分展示。
  每年春学期(一般是3月),我校坚持举办数学节暨数学吉尼斯活动。在数学节开幕式中,教师神奇的“数学魔术”表演,不仅获得了学生的声声赞叹,也引发了他们对魔术背后数学原理的思考。在表演魔术“我是预言家”时,教师准确预言了学生利用扑克牌选出的表格中4个数之和。揭秘环节,教师引导学生思考扑克牌的操作其实利用了数对知识,选出的4个数一定不在同一行和同一列。而表格中数的排列规律则是准确预言的关键。魔术与数学的结合开启了学生对数学的全新认识,更启发了学生的数学思维、创新意识。数学节中,学生玩数学游戏,开展数学竞赛。低年级学生在“24点”和“七巧板”游戏中,感受到了数学学习的乐趣;中年级学生在“汉诺塔”游戏和“魔方还原”游戏中兴致勃勃、思维活跃,在与同伴的合作过程中领略数学的魅力;高年级学生在“数字华容道”游戏中一比高下,“最强大脑”脱颖而出。丰富的数学节活动,夯实了学生的文化底蕴。
  天正小学以融合数学文化的数学教学为切入口开展的“适合的教育”的研究,虽然已取得一定的成果,但仍处在探索阶段。每一位数学教师都应将眼光放长远,不断加深自身对数学文化的学习,实践与理论相结合,让每一位学生融入有文化的数学生活中。
  *本文系江苏省教育科学“十三五”规划教师发展研究专项重点资助课题“适合的教育理念下小学教师教学智慧发展研究”(编号:Ja/2018/01)的阶段性研究成果。
  参考文献:
  [1] 张维忠.数学教育中的数学文化[M].上海:上海教育出版社,2011.
  [2] 张齐华.审视课堂:张齐华与小学数学文化[M].北京:北京师范大学出版社,2010.
  [3] 王九红.小学数学教材数学文化内容的编写——基于四种版本教材“你知道吗”栏目的统计与分析[J].教育理论与实践,2010(5).
  [4] 陈丽华.“教师即课程”何以成为可能——以数学课程为例[J].教育理论与实践,2008(5).
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