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摘 要:图形与几何概念的教学中,老师借助直观手段时,学生思维活动的情况影响着他们对概念的理解水平,决定了他们对概念本质接近的程度,因此,要精心设计教学活动,激活学生思维,引导他们从概念表象顺利提升到理性认知。老师应该把握思维起点,引导经历多元表征的过程,夯实思考的土壤,抽象概念;或从结构化的视角,加强关联与对比,引导构建知识网络,拓宽思维广度,加深概念的理解;或凸显学科特性,引导探究在表面现象下隐藏的数学问题,提高思维深度,靠近数学本质。进行有思维的概念教学,也是培养学生数学核心素养的要求。
关键词:几何;教学;图形
概念既是思维的基本形式,也是思维的基本单元,图形与几何的概念也不例外。然而,有的老师把“教概念”变成“教定义”,学生的学习过程是模仿、记忆和强化训练的过程,日久则思维僵化。单纯、孤立地教学概念是没有意义的。只有了解学生的认知起点,精心设计教学过程,引导学生“经历图形的抽象、分类、性质的探讨、运动、位置确定等过程……”,进行深入思考和表达,在过程和思考中贴近知识本源,才能让学生把概念完美内化,建构概念体系,提升核心素养。在此,以“认识三角形”为例谈谈对图形与几何概念教学的一些思考。
一、 感悟概念的形成之理
每个概念有其形成过程,蕴含本源之理,即使是“司空见惯”“显而易见”的知识,也有其丰富的内涵,不可忽视。学生对于三角形的认识,基本来源于生活经验以及前期学习时接触的学具、图形等,关注了较浅层次的形状、大小等表层的物理现象,认为“三角形是三个角、三条边组成的图形”。但三角形“太常见”了,以至于教学时它的概念总是“告知”给学生的。当我们在情境中唤醒学生的已有经验后,如果再进一步,引导经历操作表征、图形表征的过程,体验概念形成的每一个环节,边看、边做、边思考,就是挖掘了概念背后的价值,让学生在过程中感悟概念的本质。教学案例如下。
(一)搭一搭
师:你会用小棒搭三角形吗?师:(先出示两根小棒)这两根怎样搭?生:连起来。师:(演示将一根小棒的一端与另一根上的任意位置搭在一起)是这样吗?生:不是,要把两根小棒的一端连在一起。师:(出示第三根)第三根又怎么搭?生:把这根小棒的两端和前两根的连在一起。师:连了一端。第三根小棒太短了,怎么办?生:旋转其中一根,角度变小就可以了。师:(搭成完整的三角形)
(二)画一画
师:画一个三角形,画好了和同桌互相说一说画法。要说出画的次序哦!师:点名展示学生画出的不同类别的三角形,说一说画法,而后课件演示与归纳,包含两个方面:不管形状有怎么样的差异,它们都是三角形;不管画法如何,最终三条线段都是端点相连。
(三)说一说
师:根据刚才的学习,谁能说一说什么样的图形是三角形?要求让人听了以后,一定就知道是三角形,而不会是别的图形。
……
上述小环节中,老师将概念解构,在演示與对话中,引导观察、思考和表达,亲历三角形概念的形成过程,对概念进行了实物、操作、图形等多元表征,突破概念中“点、线段、连接”这一关键点的理解,使得概念的抽象表达不断完善,培养了用数学语言进行概括与抽象的能力。
二、 追究概念的深层之因
引导观察,激发思考,用已有的知识、能力基础去解释、阐述新的知识,解决新的问题,是引领学生触摸和理解概念本质的常用方法。如果老师抓住机会,引导关注探究活动中观察到的现象,提出有价值的问题,激发认知冲突,展开思考与辨析,将有利于推动学生学习的深入,从而进一步理解概念的内涵。比如,对于“三角形具有稳定性”的教学。
教科书安排的例题中,要求学生用3根小棒围三角形,用4根小棒围四边形,看看各能围出几个。(小棒的长度都一样。)上课时,老师基本是在活动后引导讨论,以摆出四边形形状的多态性与摆成三角形形状的唯一性为对照,得出“平行四边形易变形,三角形具有稳定性”的特性。这样还不够,因为学生的经验无法将此“唯一形状”与彼“稳定”联系起来,这是数学语言与生活经验脱节问题。一般情况下,老师会安排“拉一拉”的教学环节:拉一拉平行四边形,形状会变吗?再拉一拉三角形,形状会变吗?然而,拉不动三角形,体现的应该是物理学意义上的“稳固”,不能很好地说明数学方面的特性,老师可以引导深入分析,从数学的角度解决问题。
师:(拉动搭成的平行四边形教具,使之变形)仔细观察,平行四边形的什么变了?什么没变?生:四条边的长度不变。角度变了,面积变了,大小变了……师:(拉动搭成的三角形教具)三角形呢?生:边、角度、面积都不变……师:(把围成的三角形教具去掉一条边)只有两条边的时候,它们可以随意转动。(再搭上第三条边)这样呢?生:第三条边把前两条边都固定住了。生:第三条边撑住了,转不动了,角度就不变了。师:三条边长度确定了,三角形的形状、大小就确定了。师:(引导观察平行四边形)怎样让它也稳定起来呢?生:去掉一条边。生:加一条小棒,连接对角。
……
以上过程关注了知识脉络与学生经验的连接,从数学的角度解释了“稳固”的原因,再结合“同样长度的三根小棒只能围一个三角形”的经验,学生对“稳定性”的理解就是有形又有质,对概念的理解由浅显步入了深刻,进入深度学习的状态。
三、 搭建概念的关联网络
小学数学概念的引入,一般可以分为两种情况:一是某一个知识模块中第一次学习的知识,没有基础;二是有了相应的已学过的知识与新概念关联与类比。由于数学学科特点和小学数学教材编排的逻辑性等原因,决定了大多数数学知识的学习都属于第二种类别。因此,我们要理清知识的关联、系统与结构,将概念融于关系和学科知识结构中开展教学活动,以便学生顺利完成知识的同化和顺应。
可以首先考虑纵向联系。在教学三角形的高时,直线和线段、点到直线的距离、平行线、平行四边形都是知识基础,因此,可以这样设计教学环节: 师:(出示点A和点B)请过AB点作一条直线。(学生操作)师:如果有第三个点C,它可能会在哪?生:可能在直线上,也可能在直线外。师:(出示直线外的一点C)C点到直线的距离是多少?你会画吗?(学生操作后,示范画法)生:过点C往线段AB画一条垂线,垂线段的长度就是点到直线的距离。师:(课件演示,并把垂足标为O,再用线段分别连接AC、BC,围成三角形)三角形内的线段CO有什么特点?生:是一条垂直于AB的线段。生:一端在三角形的顶点上,一端在三角形的边上。……
在一步步的动态引导下,将学生的思维从点、线的关系逐步深入到三角形的面中,从而以已有知识基礎为土壤,让高的概念茁壮生长。沟通知识间的纵向联系,就是将学生在不同时间里学习的碎片化分布的知识串联起来,构建对于概念的整体认知。
还要考虑概念间的横向联系。横向联系可以小到不同图形间的类比,也可以大到数、形的对照与互释,一般就是从不同的角度、用不同的方式对概念的外延与内涵进行阐释或深化。下面,是一位老师引入高的概念后安排的教学环节。
师:还有哪些学过的图形有高呢?生:平行四边形、梯形。师:(用完全一样的三角形与课件中的图拼成平行四边形)什么是平行四边形的高?生:从一条边上的任意一点向对边引一条垂线,点和垂足之间的线段就是平行四边形的高。师:(课件演示复制一个平行四边形,然后移动一个顶点位置,变成梯形)什么是梯形的高呢?
……
师:(课件演示将平行四边形、梯形和三角形并列摆放)这几种图形的高有什么相同点和不同点?师:(课件强调各图形上引出高的点、垂足、两点之间的线段以及垂足所在的边,然后去掉各图形的其他边,留下点到线段距离的图形。)现在呢?你认为三种图形的高和以前学过的哪些知识有关联?
……
通过不同图形中高的概念对比,学生理解了高的本质都是“点到线段”间的距离,同时,也为“三角形为什么只有三条高”的说理提供了直观参照。可以继续深入。在上述三角形中,出示经过C点并与AB边平行的虚线,然后逐步移动顶点C的位置,引导想象“顶点C位置变化时,高的位置会怎样变?”在这个过程中,整体把握,理解高的内外之分,或者借机观察角度变化与高的位置变化两者间的关系,锻炼空间想象能力,渗透“等底等高”的意义,在动态的对比、关联活动中,丰富对三角形知识的认识。
加强联系和对比,就是将新的知识与学生已有的知识基础纵横联系起来,将它们一起放进了“大数学”的背景里,让知识有条理,有脉络,有线的深度,也有面的广度。让学习紧紧跟着思考,提示生长与拓展空间,既增加知识,也锻炼思维。
四、 感受概念的实践价值
实践与应用是架起数学与现实世界联系的桥梁。通过实践应用,学生才能把概念作为思维工具,建立情境与数学概念的联系,在运用数学知识去发现问题和解决问题的过程中,体验应用之理,感受概念的思想价值和应用价值。王永春老师在他的论著中,将知识分为五类:“事实性知识、概念性知识、方法性知识、价值性知识、元认知知识”,他认为,其中方法性知识、价值性知识更能够体现学科知识的本质。因此,为了促进概念的有效建构,我们对课内、课外的知识要有较全面的认知,精心设计实践内容,落实“概念价值”的认知与体验要求。
掌握了三角形的概念、性质后,可以安排如下实践活动。
(一)解释生活现象
分别出示平行四边形、三角形篱笆,要求说一说哪种围法更牢固,为什么?出示自行车、篮球架、电线杆等图形,找一找哪儿有三角形,说一说它们有什么作用。
(二)解决实际问题
画一画,添加一条线段让长方形、正方形、平行四边形也具有稳定性;试一试,钉一根木条让椅子不再摇晃。
(三)拓展应用认知
简要了解三角形相关的数学史知识,观看牙签桥的趣味实验的微课等等。
课本上的知识是前人经过提炼而产生的,属于间接知识,对学生而言,就是间接经验。上述活动,在学生的观察、思考、操作中沟通了三角形与现实世界的联系,不但有效地促进直接经验和间接经验的有机结合,还有效地培养了学生运用数学语言进行思考后的表达、用数学方法构建模型进行解决问题的能力,促进数学建模。
概念知识是客观存在的,其本质包含了性质、思想、方法、作用、能力转化等等多个方面,但是,在教材中许多方面都是隐蔽的。课堂上,教师要挖掘隐性因素,补充学习材料,从引导感悟形成之理开始,组织观察、操作、想象、推理、表达等活动,逐步解决“为什么、是什么、怎么用”的问题,落实“四基”要求,才能真正凸显概念本质,促进有效建构。
关键词:几何;教学;图形
概念既是思维的基本形式,也是思维的基本单元,图形与几何的概念也不例外。然而,有的老师把“教概念”变成“教定义”,学生的学习过程是模仿、记忆和强化训练的过程,日久则思维僵化。单纯、孤立地教学概念是没有意义的。只有了解学生的认知起点,精心设计教学过程,引导学生“经历图形的抽象、分类、性质的探讨、运动、位置确定等过程……”,进行深入思考和表达,在过程和思考中贴近知识本源,才能让学生把概念完美内化,建构概念体系,提升核心素养。在此,以“认识三角形”为例谈谈对图形与几何概念教学的一些思考。
一、 感悟概念的形成之理
每个概念有其形成过程,蕴含本源之理,即使是“司空见惯”“显而易见”的知识,也有其丰富的内涵,不可忽视。学生对于三角形的认识,基本来源于生活经验以及前期学习时接触的学具、图形等,关注了较浅层次的形状、大小等表层的物理现象,认为“三角形是三个角、三条边组成的图形”。但三角形“太常见”了,以至于教学时它的概念总是“告知”给学生的。当我们在情境中唤醒学生的已有经验后,如果再进一步,引导经历操作表征、图形表征的过程,体验概念形成的每一个环节,边看、边做、边思考,就是挖掘了概念背后的价值,让学生在过程中感悟概念的本质。教学案例如下。
(一)搭一搭
师:你会用小棒搭三角形吗?师:(先出示两根小棒)这两根怎样搭?生:连起来。师:(演示将一根小棒的一端与另一根上的任意位置搭在一起)是这样吗?生:不是,要把两根小棒的一端连在一起。师:(出示第三根)第三根又怎么搭?生:把这根小棒的两端和前两根的连在一起。师:连了一端。第三根小棒太短了,怎么办?生:旋转其中一根,角度变小就可以了。师:(搭成完整的三角形)
(二)画一画
师:画一个三角形,画好了和同桌互相说一说画法。要说出画的次序哦!师:点名展示学生画出的不同类别的三角形,说一说画法,而后课件演示与归纳,包含两个方面:不管形状有怎么样的差异,它们都是三角形;不管画法如何,最终三条线段都是端点相连。
(三)说一说
师:根据刚才的学习,谁能说一说什么样的图形是三角形?要求让人听了以后,一定就知道是三角形,而不会是别的图形。
……
上述小环节中,老师将概念解构,在演示與对话中,引导观察、思考和表达,亲历三角形概念的形成过程,对概念进行了实物、操作、图形等多元表征,突破概念中“点、线段、连接”这一关键点的理解,使得概念的抽象表达不断完善,培养了用数学语言进行概括与抽象的能力。
二、 追究概念的深层之因
引导观察,激发思考,用已有的知识、能力基础去解释、阐述新的知识,解决新的问题,是引领学生触摸和理解概念本质的常用方法。如果老师抓住机会,引导关注探究活动中观察到的现象,提出有价值的问题,激发认知冲突,展开思考与辨析,将有利于推动学生学习的深入,从而进一步理解概念的内涵。比如,对于“三角形具有稳定性”的教学。
教科书安排的例题中,要求学生用3根小棒围三角形,用4根小棒围四边形,看看各能围出几个。(小棒的长度都一样。)上课时,老师基本是在活动后引导讨论,以摆出四边形形状的多态性与摆成三角形形状的唯一性为对照,得出“平行四边形易变形,三角形具有稳定性”的特性。这样还不够,因为学生的经验无法将此“唯一形状”与彼“稳定”联系起来,这是数学语言与生活经验脱节问题。一般情况下,老师会安排“拉一拉”的教学环节:拉一拉平行四边形,形状会变吗?再拉一拉三角形,形状会变吗?然而,拉不动三角形,体现的应该是物理学意义上的“稳固”,不能很好地说明数学方面的特性,老师可以引导深入分析,从数学的角度解决问题。
师:(拉动搭成的平行四边形教具,使之变形)仔细观察,平行四边形的什么变了?什么没变?生:四条边的长度不变。角度变了,面积变了,大小变了……师:(拉动搭成的三角形教具)三角形呢?生:边、角度、面积都不变……师:(把围成的三角形教具去掉一条边)只有两条边的时候,它们可以随意转动。(再搭上第三条边)这样呢?生:第三条边把前两条边都固定住了。生:第三条边撑住了,转不动了,角度就不变了。师:三条边长度确定了,三角形的形状、大小就确定了。师:(引导观察平行四边形)怎样让它也稳定起来呢?生:去掉一条边。生:加一条小棒,连接对角。
……
以上过程关注了知识脉络与学生经验的连接,从数学的角度解释了“稳固”的原因,再结合“同样长度的三根小棒只能围一个三角形”的经验,学生对“稳定性”的理解就是有形又有质,对概念的理解由浅显步入了深刻,进入深度学习的状态。
三、 搭建概念的关联网络
小学数学概念的引入,一般可以分为两种情况:一是某一个知识模块中第一次学习的知识,没有基础;二是有了相应的已学过的知识与新概念关联与类比。由于数学学科特点和小学数学教材编排的逻辑性等原因,决定了大多数数学知识的学习都属于第二种类别。因此,我们要理清知识的关联、系统与结构,将概念融于关系和学科知识结构中开展教学活动,以便学生顺利完成知识的同化和顺应。
可以首先考虑纵向联系。在教学三角形的高时,直线和线段、点到直线的距离、平行线、平行四边形都是知识基础,因此,可以这样设计教学环节: 师:(出示点A和点B)请过AB点作一条直线。(学生操作)师:如果有第三个点C,它可能会在哪?生:可能在直线上,也可能在直线外。师:(出示直线外的一点C)C点到直线的距离是多少?你会画吗?(学生操作后,示范画法)生:过点C往线段AB画一条垂线,垂线段的长度就是点到直线的距离。师:(课件演示,并把垂足标为O,再用线段分别连接AC、BC,围成三角形)三角形内的线段CO有什么特点?生:是一条垂直于AB的线段。生:一端在三角形的顶点上,一端在三角形的边上。……
在一步步的动态引导下,将学生的思维从点、线的关系逐步深入到三角形的面中,从而以已有知识基礎为土壤,让高的概念茁壮生长。沟通知识间的纵向联系,就是将学生在不同时间里学习的碎片化分布的知识串联起来,构建对于概念的整体认知。
还要考虑概念间的横向联系。横向联系可以小到不同图形间的类比,也可以大到数、形的对照与互释,一般就是从不同的角度、用不同的方式对概念的外延与内涵进行阐释或深化。下面,是一位老师引入高的概念后安排的教学环节。
师:还有哪些学过的图形有高呢?生:平行四边形、梯形。师:(用完全一样的三角形与课件中的图拼成平行四边形)什么是平行四边形的高?生:从一条边上的任意一点向对边引一条垂线,点和垂足之间的线段就是平行四边形的高。师:(课件演示复制一个平行四边形,然后移动一个顶点位置,变成梯形)什么是梯形的高呢?
……
师:(课件演示将平行四边形、梯形和三角形并列摆放)这几种图形的高有什么相同点和不同点?师:(课件强调各图形上引出高的点、垂足、两点之间的线段以及垂足所在的边,然后去掉各图形的其他边,留下点到线段距离的图形。)现在呢?你认为三种图形的高和以前学过的哪些知识有关联?
……
通过不同图形中高的概念对比,学生理解了高的本质都是“点到线段”间的距离,同时,也为“三角形为什么只有三条高”的说理提供了直观参照。可以继续深入。在上述三角形中,出示经过C点并与AB边平行的虚线,然后逐步移动顶点C的位置,引导想象“顶点C位置变化时,高的位置会怎样变?”在这个过程中,整体把握,理解高的内外之分,或者借机观察角度变化与高的位置变化两者间的关系,锻炼空间想象能力,渗透“等底等高”的意义,在动态的对比、关联活动中,丰富对三角形知识的认识。
加强联系和对比,就是将新的知识与学生已有的知识基础纵横联系起来,将它们一起放进了“大数学”的背景里,让知识有条理,有脉络,有线的深度,也有面的广度。让学习紧紧跟着思考,提示生长与拓展空间,既增加知识,也锻炼思维。
四、 感受概念的实践价值
实践与应用是架起数学与现实世界联系的桥梁。通过实践应用,学生才能把概念作为思维工具,建立情境与数学概念的联系,在运用数学知识去发现问题和解决问题的过程中,体验应用之理,感受概念的思想价值和应用价值。王永春老师在他的论著中,将知识分为五类:“事实性知识、概念性知识、方法性知识、价值性知识、元认知知识”,他认为,其中方法性知识、价值性知识更能够体现学科知识的本质。因此,为了促进概念的有效建构,我们对课内、课外的知识要有较全面的认知,精心设计实践内容,落实“概念价值”的认知与体验要求。
掌握了三角形的概念、性质后,可以安排如下实践活动。
(一)解释生活现象
分别出示平行四边形、三角形篱笆,要求说一说哪种围法更牢固,为什么?出示自行车、篮球架、电线杆等图形,找一找哪儿有三角形,说一说它们有什么作用。
(二)解决实际问题
画一画,添加一条线段让长方形、正方形、平行四边形也具有稳定性;试一试,钉一根木条让椅子不再摇晃。
(三)拓展应用认知
简要了解三角形相关的数学史知识,观看牙签桥的趣味实验的微课等等。
课本上的知识是前人经过提炼而产生的,属于间接知识,对学生而言,就是间接经验。上述活动,在学生的观察、思考、操作中沟通了三角形与现实世界的联系,不但有效地促进直接经验和间接经验的有机结合,还有效地培养了学生运用数学语言进行思考后的表达、用数学方法构建模型进行解决问题的能力,促进数学建模。
概念知识是客观存在的,其本质包含了性质、思想、方法、作用、能力转化等等多个方面,但是,在教材中许多方面都是隐蔽的。课堂上,教师要挖掘隐性因素,补充学习材料,从引导感悟形成之理开始,组织观察、操作、想象、推理、表达等活动,逐步解决“为什么、是什么、怎么用”的问题,落实“四基”要求,才能真正凸显概念本质,促进有效建构。