基礎(chǔ)教育數(shù)學課程的育人目標并非是將每個學生培養(yǎng)成數(shù)學家,而是要讓學生學會數(shù)學思考?!读x務(wù)教育數(shù)學課程標準(2011年版)》(以下簡稱“課標”)將原有的“過程與方法”目標,分解為“數(shù)學思考”與“問題解決”兩個方面,這充分彰顯了數(shù)學思考在教學中的重要價值。課標指出:“義務(wù)教育階段數(shù)學課程的設(shè)計,充分考慮本階段學生數(shù)學學習的特點,符合學生的認知規(guī)律和心理特征,有利于激發(fā)學生的學習興趣,引發(fā)數(shù)學思考”。對于小學階段的數(shù)學教學而言,以活動為載體,依托兒童在活動中的感受與體驗拓展數(shù)學思考,是教學目標達成的重要路徑。
學生的數(shù)學學習是在活動中建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的過程。它基于活動體驗但又不能僅停留于體驗層面,必須以活動體驗為基礎(chǔ),引導學生邁向觸及深度學習的數(shù)學思考。
活動是數(shù)學學習的重要基礎(chǔ)和過程表達。體驗是學生親身經(jīng)歷數(shù)學活動過程,并在數(shù)學活動中獲得的個性化感受和理解,是數(shù)學學習的內(nèi)在過程?!盎顒印迸c“體驗”相互交融,構(gòu)成了學生數(shù)學學習的“活動體驗”?;顒芋w驗以經(jīng)驗為基礎(chǔ),立足于精神世界,具有過程性、親歷性和不可傳遞性。體驗是學習者帶有感情色彩地對數(shù)學經(jīng)驗進行回味、反芻和體味,是對數(shù)學經(jīng)驗的升華和超越,它包括操作活動體驗和思維活動體驗。
有研究者認為,數(shù)學思考是學生“在面臨各種問題情境時,能夠從數(shù)學的角度去思考問題,能夠從中發(fā)現(xiàn)所存在的數(shù)學現(xiàn)象并運用數(shù)學的知識與方法去解決問題。”“數(shù)學思考”不同于“思考數(shù)學”,思考數(shù)學側(cè)重點在“數(shù)學”,指向數(shù)學活動本身,著力于數(shù)學問題的解決,而數(shù)學思考側(cè)重點在“思考”,而且是從數(shù)學角度展開思考,指向?qū)W生思維發(fā)展。數(shù)學思考一方面依托數(shù)學知識技能學習,在解決問題過程中展開,另一方面又不以知識技能的掌握、數(shù)學問題的解決為唯一標志。因此,“數(shù)學思考”比“思考數(shù)學”更具有一般性意義。
“活動體驗”與“數(shù)學思考”有明顯的區(qū)別:活動體驗是感性的,數(shù)學思考則是理性的;活動體驗具有個體性特點,而數(shù)學思考則具有數(shù)學化特征;活動體驗是較為淺表的個體感受,數(shù)學思考則是觸及深度思維、個體認知、內(nèi)在情感甚至是價值觀念的深度學習活動。
活動體驗與數(shù)學思考是學生數(shù)學學習過程的不同階段,兩者缺一不可?;顒芋w驗是數(shù)學思考的前提與基礎(chǔ),數(shù)學思考是活動體驗的提高與升華,沒有活動體驗的數(shù)學思考是空洞、抽象、難以理解的,沒有深入思考的活動體驗是零散、膚淺、缺乏數(shù)學味兒的。數(shù)學學習正是由感性到理性,由膚淺到深刻、由零散到系統(tǒng)的漸進過程。
建構(gòu)主義學習理論表明,學習是學習者根據(jù)自己的經(jīng)驗背景,對外部信息進行主動選擇、加工和處理,對所接受到的信息進行解釋與應(yīng)用,從而生成個人的意義或自己的理解。從外部信息到內(nèi)在理解,因?qū)W習者的自身差異而形成了富有個性的學習結(jié)果,但是學習發(fā)生的過程卻經(jīng)歷了大致相同的階段(如圖1)。
圖1 基于“活動體驗”拓展兒童數(shù)學思考的內(nèi)在機制
小學階段,數(shù)學學習對象一般通過情境呈現(xiàn)給學習者,學習者依靠眼、耳、手等感官獲得對對象屬性的初步感知,形成部分信息材料。這些信息材料由學習者主動獲取,自然進入學習者的認知系統(tǒng)中,表現(xiàn)為以非言語信息為載體的活動體驗。學生初級階段的活動體驗與感知未經(jīng)過邏輯加工,尚未形成結(jié)構(gòu)性的理解與認識,呈點狀分布。數(shù)學思考在這一階段表現(xiàn)為材料積累、整合和簡單加工,一旦獲取適合的刺激源,大腦皮層便會產(chǎn)生相應(yīng)的刺激反應(yīng),進入到更高階段的思考層級。
當大腦皮層受到刺激后,學習個體會主動調(diào)取相關(guān)表象、信息、記憶,依靠思考、推理、想象等思維活動,對進入認知系統(tǒng)的非言語信息及其它信息進行多次邏輯加工與整合,不斷刺激思維聯(lián)結(jié)點,產(chǎn)生信息的重組與反應(yīng)。學習在這種螺旋過程中逐步形成和優(yōu)化,從而獲得對學習對象的結(jié)構(gòu)性理解與把握,形成學習個體關(guān)于學習對象的言語信息和非言語信息。這一階段,認知由點狀材料加工為塊狀信息,線狀單向思維模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀多向思維方式,從而完成數(shù)學思考的過程。
從活動體驗到數(shù)學思考是隱性的思維加工過程,盡管因人而異,可能產(chǎn)生不同的思維結(jié)果,但這個過程卻存在一些可以梳理和把握的形式或規(guī)律。依據(jù)教學內(nèi)容和活動形式的不同,結(jié)合兒童的思維差異,可以拓展出兒童數(shù)學思考的方式大致有以下三種,如圖2-4所示。
圖2 自然生長式
圖3 板塊對接式
圖4 螺旋回升式
1.自然生長式。
單一的知識點教學活動指向比較明確,學生在經(jīng)歷活動的過程中會獲得深刻、豐富的感受或體驗,在單一指向性與充分體驗性的雙重作用下,活動體驗與數(shù)學思考之間的垂直距離逐漸縮小,數(shù)學思考便會自然生長出來。
2.板塊對接式。
不同內(nèi)容之間會存在內(nèi)在邏輯關(guān)系,學生不易察覺與發(fā)現(xiàn),難以理解與消化。通過外力作用啟發(fā)學生數(shù)學思考,可以實現(xiàn)“活動體驗”與“數(shù)學思考”兩個板塊的碰撞與對接,促進學生感悟知識之間的聯(lián)系,使得活動體驗數(shù)學化,數(shù)學思考體驗化,達到二者的融合與深化。
3.螺旋回升式。
在比較復雜的研究性學習中,數(shù)學思考與活動體驗往往交織在一起。學生的活動體驗走向數(shù)學思考后,便會產(chǎn)生新的問題,學生帶著新問題再次進入活動,深入觀察、比較、分析、概括,不斷豐富活動體驗,逐步優(yōu)化和提升數(shù)學思考,從而促進指向問題解決的數(shù)學思考能力螺旋上升。
筆者立足活動設(shè)計、問題引領(lǐng)、自主反思,從不同維度追本溯源,由外部影響向內(nèi)部因素生發(fā),探究拓展兒童數(shù)學思考的實踐路徑。
活動體驗是數(shù)學思考的土壤,數(shù)學活動不能僅停留于“動手”層面,而要將其作為數(shù)學學習的載體,進行優(yōu)化設(shè)計和有序組織。這里的活動既包括具體的實務(wù)操作,也包括游戲比賽、數(shù)學計算等數(shù)學活動。
1.對比設(shè)計,于橫向關(guān)聯(lián)中刺激體驗,讓數(shù)學思考“生根”。
單一性數(shù)學活動,其形式與內(nèi)涵較多融合在一起,受形式干擾,學生不易從活動中獲得對數(shù)學的認知與體驗。比較是數(shù)學學習的重要方式,可以將單一性活動轉(zhuǎn)化成具有橫向關(guān)聯(lián)的對比性活動群組,幫助學生在對比中獲得不同感受,產(chǎn)生豐富體驗,從而刺激大腦皮層,自然展開數(shù)學思考。
例如:教學蘇教版六下“動手做”板塊中《有趣的平衡》一課,教師可以在課始設(shè)計“直尺平衡”與“鋼筆平衡”兩個操作活動,將質(zhì)量比較均勻的直尺和兩端質(zhì)量明顯不等的鋼筆分別放在食指上,使其保持平衡,在活動中觀察記錄手指的位置。學生通過操作、觀察、比較,感受到兩次平衡活動中手指位置的不同,有效激活了學生的生活經(jīng)驗,促進學生自主思考“手指位置為什么不同”“平衡與哪些因素有關(guān)”,從而形成對平衡現(xiàn)象的初步感知。
2.分層展開,于縱向深入中強化體驗,讓數(shù)學思考“萌芽”。
學生的數(shù)學思考是一個縱深發(fā)展的過程,這個過程伴隨活動展開而展開。因此,活動設(shè)計不僅可以橫向關(guān)聯(lián),還可以縱向深入。通過一組相同類別但不同層次的活動序列,由淺入深、由表及里、由粗到精、由扶到放逐步展開,幫助學生不斷積累活動經(jīng)驗,打開數(shù)學思考,形成對數(shù)學知識的自主理解與建構(gòu)。
仍以《有趣的平衡》教學為例。在探究平衡規(guī)律時,教師組織了三次活動,第一次活動探究“左側(cè)第3孔掛2顆同樣的珠子,右側(cè)怎么掛珠”,學生通過實驗發(fā)現(xiàn)了多種掛珠方法,進而組織學生比較總結(jié),發(fā)現(xiàn)兩端孔數(shù)與珠數(shù)的變化規(guī)律。第二次活動調(diào)整左側(cè)珠的顆數(shù),探究“左側(cè)第3孔掛3顆珠,右側(cè)怎么掛珠”,進一步感受孔數(shù)與珠數(shù)的變化,同時獲得對“孔數(shù)與珠數(shù)乘積不變”的感知。第三次活動再改變左側(cè)離中心點的孔數(shù),探究“左側(cè)第4孔掛3顆珠,右側(cè)怎么掛珠”,引導學生基于前兩次活動體驗來推理,最后實驗驗證,從而獲得對規(guī)律的整體性理解和把握。三次活動層層深入,有效促進了數(shù)學思考的“萌芽”。
3.交錯推進,于綜合融通中豐富體驗,讓數(shù)學思考“生長”。
以橫向或縱向視角觀照活動,我們會發(fā)現(xiàn),有些活動之所以能夠引發(fā)學生的數(shù)學思考,并不是簡單以橫向或縱向的方式呈現(xiàn),而是既有橫向?qū)Ρ鹊幕顒?,又有縱向展開的活動,縱橫交融,密不可分,構(gòu)成了整體性的活動系統(tǒng)。將數(shù)學學習置放在多空間、多維度、多層次的活動系統(tǒng)中,使得數(shù)學思考自然卷入其中。
以特級教師俞正強執(zhí)教的《用字母表示數(shù)》為例。俞老師抓住用字母表示數(shù)的本質(zhì)內(nèi)涵,設(shè)計了往袋中裝粉筆的活動,先在“看見”和“看不見”的情況下分別往袋里裝粉筆,讓學生用數(shù)表示袋中粉筆的數(shù)量,形成橫向活動對比,使學生體驗在“看見”情況下可以用確定的數(shù)表示,從而思考“不確定的情況下如何表示袋中粉筆數(shù)量?為什么袋中粉筆的數(shù)量不是0、100等數(shù)字?”然后將活動引向縱深,出示另一種顏色袋子并用字母表示其中粉筆數(shù)量,啟發(fā)學生進一步思考“兩個袋中粉筆數(shù)量都不確定時,如何用字母表示?給出兩個數(shù)量之間的關(guān)系后,如何更好地表示另一袋中粉筆的數(shù)量?”促使學生進一步理解用字母式子表示數(shù)量的方法和好處。交錯推進的活動使學生的數(shù)學思考自然展開,抽象數(shù)學便“無聲”地植根于學生的認知結(jié)構(gòu)之中。
美國數(shù)學家哈爾莫斯以“問題是數(shù)學的心臟”強調(diào)問題對數(shù)學的重要作用。數(shù)學思考離不開關(guān)鍵問題的引領(lǐng)。教學中,當學生有活動體驗,但未觸及數(shù)學思考時,教師要及時準確地找到數(shù)學思考的“最近發(fā)展區(qū)”,通過適當提問,打通活動體驗與數(shù)學思考的通道,將學生思維引向深入,引導學生逐步養(yǎng)成自我提問的習慣。
1.在“是什么”的發(fā)問中歸納總結(jié),促進數(shù)學思考從模糊走向清晰。
數(shù)學學習不能僅滿足于結(jié)論的獲得,更不能將結(jié)論作為一種數(shù)學規(guī)定,簡單機械地強加給學生。教師要引導學生在充分感知、體驗的基礎(chǔ)上,用自己的方式進行表達。教師要善于進行“是什么”的發(fā)問,引導學生及時將活動體驗轉(zhuǎn)化為數(shù)學思考,并促進數(shù)學思考由模糊走向清晰。
例如:在教學蘇教版四下《三角形的認識》時,為了讓學生建立“高”的概念,教師先讓學生基于對“高度”的理解,嘗試畫出三角形的高,使高的生活經(jīng)驗轉(zhuǎn)化成數(shù)學活動體驗,在頭腦中留下清晰的認知表象。然后通過展示、交流、評價不同的畫法,不斷激活學生活動體驗,獲得對“三角形的高”的初步理解。進而追問“什么是三角形的高”,讓學生用自己的語言表述高的概念,通過同伴之間相互交流與補充,建立清晰完整的概念。在這個過程中,“是什么”這一問題是引領(lǐng)學生深入探究的旗幟。
2.在“為什么”的追問中合理解釋,促進數(shù)學思考從淺表走向深層。
人們在認識世界時,如果只滿足于對常識的感知和了解,會思維固化,因而要善于追問“為什么”。“為什么”是對既有認知的追問,是深入理解知識的重要路徑。教學中,教師要通過拋出“為什么”的問題,引導學生對既有結(jié)論進行深度思考。
例如:教學蘇教版五下《圓的認識》,在探究圓的特征時,學生通過畫一畫體驗到同一個圓內(nèi)半徑有無數(shù)條,且都相等。此時,教師提出問題“為什么圓內(nèi)有無數(shù)條半徑且相等,能否給出合理的解釋或說明”,學生以“圓上有無數(shù)個點”來解釋“同圓內(nèi)半徑有無數(shù)條”,以“定長”說明“同圓內(nèi)半徑都相等”,深刻理解了圓的概念、畫圓方法與圓的特征之間的內(nèi)在聯(lián)系。在“無疑處生疑”是數(shù)學思維品質(zhì)的體現(xiàn),教師應(yīng)主動提問“為什么”,適時引導學生自問“為什么”,幫助學生養(yǎng)成自問自究的習慣。
3.在“還可以怎樣”的再問中推理延展,促進數(shù)學思考從單一走向系統(tǒng)。
教學是一個開放的、互動交往、共同提高的過程,現(xiàn)代教學要打破傳統(tǒng)課堂中封閉式的教學方法,還給學生應(yīng)有的思維空間和話語權(quán)。學生有其獨特的思維方式,常呈現(xiàn)出兒童視角下的思維結(jié)果。當學生提出一種或幾種思考結(jié)果時,教師可以通過“還可以怎樣”的追問,讓學生的數(shù)學思考繼續(xù)延展,在此基礎(chǔ)上豐富學習素材,整合不同結(jié)果,梳理內(nèi)在聯(lián)系,使數(shù)學思考從點生發(fā),形成脈絡(luò),進而由單一逐步聯(lián)結(jié)成系統(tǒng)。
美國詩人金斯伯格在談及數(shù)學教學時說:“真正的數(shù)學頭腦是思維的頭腦,是內(nèi)省的頭腦,這也正是學校應(yīng)當教學生的東西?!卑凑蘸商m數(shù)學教育家弗賴登塔爾的觀點,“只要兒童沒能對自己的活動進行反思,就達不到高一級的層次”。一般意義上,反思是主體對經(jīng)歷過的或正在經(jīng)歷的事件進行回顧、剖析、內(nèi)省,達到對事件的進一步認識。數(shù)學學習中的反思是主體數(shù)學思考的自覺表現(xiàn),是學生從活動體驗到數(shù)學思考的自主跨越。在活動體驗與數(shù)學思考的交織中,反思如同“黏合劑”,彌散于數(shù)學活動過程中,促進數(shù)學思考由外在啟發(fā)到內(nèi)部生發(fā)。
反思不是先天就有的,而是后天逐步養(yǎng)成的。教師在教學中要注意留給學生反思的時空,指導學生回顧活動過程,交流活動體會,評價活動成果,糾正活動錯誤,實現(xiàn)從知識學習到方法的提升。教師要指導學生學會在活動中“停下來”,思考“為什么這樣做”“這樣做對嗎”“怎樣做得更好”等問題,讓學生逐步學會更清晰、更深入、更全面、更合理地思考,發(fā)展思維的敏捷性、深刻性、批判性和創(chuàng)新性。
總之,數(shù)學教學既要充分考慮兒童認知規(guī)律,讓學生在生動豐富的活動中“動手”,更要體現(xiàn)數(shù)學學科特點和其特有的育人價值,為兒童提供數(shù)學思考的時間和空間,幫助學生學會“動腦”,自主建構(gòu)對數(shù)學的理解,培養(yǎng)良好的數(shù)學思維品質(zhì)。只有正確處理好“動手”與“動腦”的關(guān)系,逐步指導學生學會數(shù)學思考,自覺進行數(shù)學思考,才能讓學生變得聰明、智慧,進而學會思維,并能由理性思維逐步走向理性精神。
本文獲2018年江蘇省“教海探航”征文競賽一等獎,有刪改。