略谈数学核心素养下小学图形与几何的教学导入

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  【摘要】《义务教育数学课标标准(2011年版)》明确提出,数学素养是现代社会每一个公民应该具备的基本素养。本文围绕着史宁中教授对数学学科核心素养的解读,尝试在“图形与几何”的教学导入中进行理解与运用,采取行之有效的策略去落实,以求提高学生的数学核心素养。
  【关键词】数学核心素养;图形与几何;教学导入
  图形与几何在数学体系中有着十分重要的位置,它以图形的认识、测量、图形的运动、图形与位置为内容,以发展学生的空间观念,几何直观、推理能力为核心。反映出丰富多彩的现实生活,学生对此是非常熟悉和感兴趣的。但是,作为教师,在培养学生学习兴趣的同时,也不应该忽略对数学核心素养的培养,那么,数学的核心素养是什么呢?《义务教育数学课标标准(2011年版)》明确提出,数学素养是现代社会每一个公民应该具备的基本素养。史宁中教授将数学学科的核心素养解读为三句话:用数学的眼光观察数学世界,用数学的思维分析现实世界,用数学的语言表达数学世界。在“图形与几何”中,即用抽象的眼光观察图形世界,用几何直观和空间观念来分析抽象的图形世界,用图形的语言来描述数学世界。
  下面,笔者以图形与几何(北师大版)教学导入为例,围绕史宁中教授的数学学科核心素养观进行分析,谈谈个人一己之见。
  一、用抽象的眼光观察图形世界
  1.用抽象的眼光欣赏图形
  数学课程具有一定的文化价值,是文化传承的载体。它与其他文化课程一样,除了具有传承、发展、提高的共同特点以外,还具备特殊的审美文化价值。学生在学习数学的过程中,不应该停留在浅层次欣赏美的感觉上。还要在一定程度上体现数学的实用价值,学会用抽象的眼光去欣赏图形,展现数学图形中的对称美、简洁美,给学生以美的享受。
  例如,在教学五年级上册《欣赏与设计》时,主要是通过欣赏教材和生活中的一些美丽图案,激起学生对美丽图案的探究欲望,唤起学生的审美意识,使学生认识数学的美,体会图形世界的神奇。为了让学生欣赏到更多美丽的图案,根据这一设计理念,在课前,笔者要求学生运用轴对称、平移等知识,开展一项“我爱我的班集体”为主题的《班徽的设计》大赛。在活动中,学生热情参与,创意倍出,好作品不断涌现。当学生在欣賞美丽图案时,教师及时提出相关的数学问题,引导学生学会思考。
  师:同学们,现在有请获奖的同学上来展示他们的作品,并介绍他们的作品设计体会,请同学们细心欣赏,认真聆听!(实物展示)
  师:大家在欣赏这些美丽的图案时,再想一想,这些图案是由哪些简单图形经过怎样的变换得到的?(可以用平移或轴对称得到,也可以用平移和轴对称相结合得到)
  当一幅幅美丽的作品呈现在同学们面前时,学生会感到无比自豪,在享受美丽图案的同时,也感受到轴对称图形的魅力,学会了用抽象的目光去欣赏美,感受到数学图案独特的美。
  2.用抽象的眼光观察图形
  观察是一种有目的、有计划、主动并由思维参与的知觉过程。《数学课程标准》提出:学生数学学习的过程充满了观察、实验、猜想、验证、推理与交流等丰富多彩的数学活动。从数学角度,用抽象的眼光观察图形,可以培养学生发现知识、运用知识的能力,让学生养成勤于思考,乐于创造的好习惯,有利于培养学生的学习兴趣。在图形与几何教学中,教师应当引导学生科学地认识数学中的图形,体现图形中的数学价值,养成从数学的角度去发现,去思考的习惯,才能创造出更多更美的生活。
  例如,在教学二年级下册《认识角》时,我们要在直观感知中抽象出角的基本图形,一位教师这样设计导入:出示一幅班级生活场景(课件演示)
  师:同学们,在生活中,我们经常看到各种角,在这幅画里,你发现了哪些物体有角呢?(学生交流讨论)
  生1:我发现了桌子有四个角
  生2:我发现了挂钟有角(时针和分针)
  生3:我发现了红领巾也有角呀
  生4:我的书本、铅笔盒也有角呢
  ... ...
  师:同学们真细心,观察能力真棒!你们能把它们画出来吗?
  生:……(学生有点迟疑,此处引导学生思考:生活中角怎样变成数学中的角?)
  师:这些角究竟是怎么样的呢,下面我们来展示一下(课件动画演示从实物中抽象出平面的角)
  学生通过观察生活中常见的身边物体,然后在动画的演示过程中,初步感知角的共同特点,经历了从实物中认识角,辨析角的过程,培养了学生观察、抽象能力,发展了学生空间观念,使学生逐步养成了用抽象的眼光去观察事物的特征的习惯。
  二、用几何直观和空间观念来分析抽象的图形世界
  1.用几何直观去分析图形
  史宁中教授认为几何直观是一种解决问题的能力,是借助于见到的或想象出来的几何图形,通过图形本身及图形与图形之间的形象关系,对数学的研究对象进行直接感知、整体把握。
  作为教师,我们要注意培养学生的几何直观能力,要充分认识到,借助几何直观,可以把复杂的数学问题变得形象、直观,可以快速地理解问题,内化教材的知识,提升学生把握空间的认知能力,并能够灵活地解决实际问题。在图形与几何教学中。要提升课堂教学效率,我们可以运用实物直观、图形直观这两种形式去分析图形。
  ①实物直观
  皮亚杰认为空间表征的建构是通过儿童渐进的动手活动形成的,儿童的理解来自于他们作用于物体的活动。几何图形的内容具有丰富的现实背景,学生在现实生活中经常接触各种几何形体,对几何图形非常熟悉。因此,在教学实践中,教师要鼓励学生动手制作几何图形实物。引导学生通过亲自触摸、观察、测量、想象、概括,开展看一看、比一比、折一折、剪一剪、拼一拼、摆一摆、量一量、画一画”的活动,运用多种感官,强化学生对几何图形的直观感知。促进知识的转化,从而使学生理解图形特征,形成初步的空间观念。   例如,五年级下册《长方体的认识》一课的导入,学生在第一学段也直观认识了长方体和正方体,能够辨认它们的外部特征。凭借着长期的生活经验,学生对长方体已有了丰富的感知。可是,仅靠教师手中的实物模型和教材里的图形,学生就能充分感知图形的内部特征了吗?其实,在教学实践中,对于一些感知和想象能力稍弱的学生,认知的难度还是比较大的。依据这一实际情况,课前笔者预设了一项学生实践活动:搜集并制作长方体与正方体的实物模型。上课伊始,当学生拿出手中的实物模型中,异常高兴,不断地向周围的同学炫耀。有各种色彩缤纷的手工折纸,不同的包装盒,还有的竟然是泥巴做成的模型。这时,教师便顺势引导学生向全班同学展示。借此提出问题:你手中的长方体和正方体各有什么特点?让学生就此比一比,说一说。
  由于在课前导入时,教师巧妙地变开展搜集和制作模型的活动,让学生经历观察、操作和归纳过程,充分感知面、棱、顶点的含义,发现和掌握长方体和正方体的特点。学生在实践操作中学习,感知与实物密切相联,激发了学生的兴趣,快速帮助学生构建了几何空间观念。
  ②图形直观
  从实物直观再到图形直观,学生经历了由表象思维向形象思维的发展过程。教师可以利用多媒体平台,把实物模型直观转换成几何图形直观,在观察、辨认中掌握几何图形,体会几何直观在图形中的作用。让学生的直观认知得到进一步的提升,进一步发展其空间观念。
  例如,在教学六年级下册《面的旋转》导入时,如果仅仅让动手旋转手中的小旗,然后再说一说旋转后形成的图形。由于图形的快速旋转,也快速消失,当小旗停下来时,旋转时图形留给学生的记忆表象还是不够深刻。学生只停留在浅层次的感知上,要使学生完整而全面感知圆柱与圆锥等立体图形的特征,教师应该把实物直观转换成图形直观。这时,我们可以借助多媒体平台,运用动画播放形式,反复把这一过程生动的在学生面前展示出来,由此给学生留下深刻的空间记忆,丰富学生的表象,学使生对圆柱与圆锥的认知更加全面。
  因为有了动画的生动演示,产生了形象而直观的效果。化抽象为直观,化静为动,化难为易,充分调动了学生的积极性,也培养了学生几何直观能力。
  2.用空间观念去抽(想)象图形
  空间观念实际上是指物体的形状、大小、位置、距离、方向等形象在人脑中的反应。要想建立空间观念,学生需要经历观察、操作、想象、推理、验证的过程。它主要表现在以下两个方面:①由实物的形状抽象出几何图形。现实生活中的实物都可以抽象出各种各样的几何图形。在教学中,教师可以引导学生去搜集各种实物,然后在课堂进行上印证,或者举例生活中的实物,通过思考,与记忆中的图形进行验证。另一方面,教材也通过实物照片、场景图、图形等不同的形式把几何图形抽象出来,把立体图形转换成平面图形。
  例如,四年级下册观察物体《看一看》导入,笔者依据教材呈现了三幅图,开展了同桌两人“我搭你画”的合作活动,要求一个同学搭建,另一个同学画出正面图。在“我搭你画”的活动中,当展示一个和两个正方体时,另一个同学轻易画了出来。可是当同桌展示三个正方体时,有的把第三个正方体放在上面,前面、背面、左侧面、右侧面,这时有些同学犯难了,笔下迟疑起来,有时只看到两个正方体,多出的一个哪里去了?重叠的又怎么画?这时学生的对立体图形的转换成平面图形,有了新的认识,重叠的图形怎么展示,隐藏的图形怎么展示,学生也在不断的思索。此时教师顺势引导,将事先画出来的同学上台展示,并说出自己的想法,当疑惑在讲解和演示中解惑出来时,学生豁然开朗,空间观念也慢慢形成。
  ②由几何图形想象出实物的形状。想象是学生依靠大量感性材料而进行的一种高级的思维活动。对几何图形的观察感知,仅仅形成了物体初步的表象,要进一步发展学生的空间观念。必须让学生展开丰富的空间想象。通过绘制或描述图形方式,可以把想象出的实物图形展示出来,以形成物体完整的表象,深化学生的空间观念。
  五年级下册的《展开与折叠》,教材安排了两个活动,一是把正方体展开,让学生初步感知正方体与展开图之间的关系。二是把每一种展开图重新折叠成正方体,拓展学生对正方体展开图的认识。当时课堂上笔者安排了这两个活动时,学生因为动手动手参与而兴趣高涨。学生在参与活动一时,细心剪,相互比,很快向全班展示出各种不同的正方体展开图,然后再进行描述,虽然这时候学生得到的展开图并不够全面,可是由于是学生亲身参与体验,得到的感悟却比较深刻。这时候,笔者在再启发学生,正方体的展开图只有这些吗?学生带着疑问之时,笔者再用课件展示各种不同的正方体的展开图(有正确和错误的),然后问学生,哪些图形可以折叠成正方体,这时候让学生带着想象,去思考、去判断、去想象,在他们的脑海中浮现出一个个立体的正方体图形,让他们在想象中争论,在争论中进行验证。教师把正方体的11种展开图的折纸交还给学生,让他们一一折叠,体验到成功的快乐,进一步感受到正方体展开与折叠之间的对应关系。
  这两个活动也是平面图形与立体图形的相互转换。在这个过程中,想象成为了学生概括、抽象的重要的思维桥梁,拓展了学生的空间观念。
  三、用图形的语言来描述数学世界
  斯托利亚尔曾经说过:“数学的教学也就是數学语言的教学。”图形是数学学习的对象,也是数学交流的工具,用图形的语言描述现实情境的数量关系,是对现实世界数量关系的初步抽象,图形语言是发展学生抽象思维助力器,当学生积累了一定的空间观念感知后,我们可以借助图形的语言描述来形成空间观念。
  图形的语言教学中常用的图形语言有线段图、数轴图、集合图、单位圆、几何图等。在图形与几何的教学中,图形本身既可以作为就是一种研究对象,也可以作为一种语言符号。图形的语言体现在集合图的运用上面,倒如在四年级下册《认识三角形和四边形》这一单元里。图形的分类、三角形分类、四边形分类等内容,在教学导入时,都是按一定的标准进行分类的,在渗透分类标准的同时,也渗透了集合的思想,学生运用集合图进行分类,把相同特征的同一类图形放在同一个集合图里,例如把平面图形、立体图形归类为两个集合。把直角三角形、钝角三角形、锐角三角形归类为三个集合。把四边形、平行四边形、梯形归类为三个集合。实际也是运用了图形的语言了解图形的特征,描述图形之间的关系。
  在这过程中,我们要有图形语言的意识,在教学中注意引导和鼓励学生使用图形语言,才能使学生善于用图形语言思考、表达与交流数学。
  小学数学的核心素养观,不同的角度有不同的理解,它不仅体现在教学导入上,更多的贯穿在整个数学教学过程中,我们必须把培养学生的核心素养作为重要的目标,结合新课标理念,采取行之有效的策略去落实。
  参考文献:
  [1]史宁中.数学基本思想18讲[M].北京师范大学出版社,2016.
  [2]义务教育数学课程标准(2011版)解读[M].北京师范大学出版社,2012,2.
  [3]教育部.小学数学新版课程标准解析与教学指导[J].北京师范大学出版社,2012,7.
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