成宏喬 朱宸材
【摘 要】結(jié)構(gòu)化教學(xué)關(guān)注學(xué)情,著力發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng),注重教學(xué)內(nèi)容的統(tǒng)籌與優(yōu)化,將優(yōu)化后的教學(xué)內(nèi)容視為相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行呈現(xiàn),以突出數(shù)學(xué)的整體性、結(jié)構(gòu)性和關(guān)聯(lián)性。研究者以“一次函數(shù)”章節(jié)復(fù)習(xí)課為例,通過問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué),按照建構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)和教法結(jié)構(gòu)的理念展開教學(xué)過程,以實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升。
【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)化教學(xué);單元整體教學(xué);一次函數(shù);復(fù)習(xí)課
【作者簡介】成宏喬,高級(jí)教師,主要從事課堂教學(xué)研究;朱宸材,高級(jí)教師,主要從事課堂教學(xué)研究。 目前,中學(xué)數(shù)學(xué)課堂呈現(xiàn)出一種普遍的教學(xué)形態(tài):教師按照教材內(nèi)容分課時(shí)講授,每節(jié)課都獨(dú)立成一個(gè)教學(xué)模塊。數(shù)學(xué)知識(shí)和方法按課時(shí)為單位推進(jìn),課與課之間關(guān)聯(lián)度低,離散性大。在此情形下,學(xué)生的學(xué)習(xí)就會(huì)呈現(xiàn)碎片化的情況,長此以往,學(xué)生很難對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)科有整體的把握和系統(tǒng)性的認(rèn)知,對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)能力的提升幫助不大。美國心理學(xué)家布魯納說過,任何學(xué)科的教學(xué),首要任務(wù)就是使學(xué)生理解學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)。為了讓學(xué)生更加輕松、有效地學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí),將知識(shí)和方法結(jié)構(gòu)化將是一種有益的嘗試,于是結(jié)構(gòu)化教學(xué)在此情境下應(yīng)運(yùn)而生。筆者以“一次函數(shù)”章節(jié)復(fù)習(xí)課為例,就結(jié)構(gòu)化教學(xué)實(shí)施的做法與理念與大家進(jìn)行探討。
一、結(jié)構(gòu)化教學(xué)的內(nèi)涵
結(jié)構(gòu)化教學(xué),是對(duì)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌重組和優(yōu)化,并將優(yōu)化后的教學(xué)內(nèi)容視為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行呈現(xiàn),以突出數(shù)學(xué)教學(xué)的整體性、結(jié)構(gòu)性和關(guān)聯(lián)性的一種教學(xué)活動(dòng)。在教學(xué)內(nèi)容(如教材等)認(rèn)知(主要指學(xué)情)固定的前提下,教師綜合考慮各方面因素,根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)有組織、有系統(tǒng)地創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境、安排學(xué)習(xí)材料及學(xué)習(xí)流程,讓學(xué)生按照預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的教與學(xué)。在發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的理念下,結(jié)構(gòu)化教學(xué)依據(jù)單元整體設(shè)計(jì)進(jìn)行,以學(xué)生自我認(rèn)識(shí)為前提,以促進(jìn)學(xué)生思維能力提升為抓手,聚焦知識(shí)結(jié)構(gòu)的單元化呈現(xiàn),在追求學(xué)生學(xué)科思維發(fā)展和學(xué)科能力提升的基礎(chǔ)上,建立適合學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展的結(jié)構(gòu)化體系,幫助學(xué)生更輕松、有效地進(jìn)行數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)[1]。
二、教學(xué)設(shè)計(jì)
(一)課前思考
一次函數(shù)是初中數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容,是學(xué)生從學(xué)習(xí)常量數(shù)學(xué)到研究變量數(shù)學(xué)的一次思維飛躍。同時(shí),函數(shù)也是數(shù)學(xué)與實(shí)際問題聯(lián)系的紐帶,大量實(shí)際生活情境問題的研究可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)變化過程中函數(shù)的本質(zhì)特性。章節(jié)復(fù)習(xí)課是結(jié)構(gòu)化教學(xué)的良好課型,其目的是將每一節(jié)的知識(shí)進(jìn)行有效串聯(lián)。一次函數(shù)章節(jié)復(fù)習(xí)課通過整體性的設(shè)計(jì)與實(shí)施,構(gòu)建一次函數(shù)模型解決實(shí)際問題,通過復(fù)習(xí)函數(shù)的圖像、性質(zhì)建立函數(shù)與方程、不等式的內(nèi)在聯(lián)系,幫助學(xué)生形成學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的完整結(jié)構(gòu)。
1.學(xué)習(xí)內(nèi)容分析——從整體上認(rèn)知單元知識(shí)
上好一節(jié)復(fù)習(xí)課,首先要了解本章到底有哪些知識(shí),并弄清楚知識(shí)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。于是,筆者在課前首先對(duì)蘇科版八年級(jí)上冊的教材內(nèi)容進(jìn)行研讀,參閱《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》中的要求,梳理本章的知識(shí)脈絡(luò)。[2](如圖1)
2.復(fù)習(xí)內(nèi)容選定——從活動(dòng)中發(fā)展學(xué)生思維
從課型來看,教師普遍覺得復(fù)習(xí)課難上,主要原因之一是復(fù)習(xí)課難以有效聚焦,又具有較大的靈活性,往往能使教師的教學(xué)特點(diǎn)得到彰顯。一般而言,復(fù)習(xí)課可以從知識(shí)發(fā)展的角度進(jìn)行面面俱到的安排,也可以以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)突顯能力發(fā)展進(jìn)行專題研究。不管如何設(shè)計(jì),復(fù)習(xí)課都應(yīng)當(dāng)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,上出新意,避免“炒冷飯”的現(xiàn)象,有助于學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系,促進(jìn)學(xué)生深度思考,這才符合數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提倡的教學(xué)理念。
于是,真實(shí)的學(xué)情就顯得尤為重要,其與授課者的教學(xué)目標(biāo)及授課方式成正相關(guān)。為了了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及自我評(píng)價(jià),筆者提前三天對(duì)任教年級(jí)100名初二學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查,以設(shè)計(jì)出學(xué)生需要的、基于真實(shí)學(xué)情的復(fù)習(xí)課。調(diào)查結(jié)果見表1。
從調(diào)查結(jié)果可以看出,大多數(shù)學(xué)生覺得一次函數(shù)有一定的難度,對(duì)于函數(shù)的知識(shí)運(yùn)用方面自我評(píng)價(jià)較低,期望教師在解題方法上多一些歸納,在學(xué)習(xí)方法上多一些指導(dǎo)。
3.學(xué)習(xí)目標(biāo)確定——從任務(wù)解決中學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)
根據(jù)學(xué)生的情況,筆者決定從學(xué)生熟悉的圖形入手,通過圖形的變換感受知識(shí)的變化,從方法的選取中建立模型,提升學(xué)生的思維水平和學(xué)習(xí)能力。制訂的教學(xué)目標(biāo)如下。
(1)通過用一次函數(shù)解決問題的研究,引導(dǎo)學(xué)生建立知識(shí)間的聯(lián)系。
(2)引導(dǎo)學(xué)生用函數(shù)表述數(shù)量關(guān)系和變化規(guī)律,體會(huì)模型思想、轉(zhuǎn)化思想及函數(shù)思想等。
(3)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)歸納,總結(jié)學(xué)習(xí)方法及經(jīng)驗(yàn),學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。
另外,本節(jié)課的設(shè)計(jì)是想通過一個(gè)基本的背景進(jìn)行圖形變換,避免過多的背景干擾從而造成閱讀障礙。本節(jié)課的另外一個(gè)嘗試是授課時(shí)教師不使用課件和學(xué)案,而是與學(xué)生一起畫圖,這樣做既能引導(dǎo)學(xué)生利用好圖形,又能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度。因?yàn)樵谡n堂教學(xué)中,教師設(shè)計(jì)了很多開放性問題,所以在授課時(shí)沒有了課件的制約,能讓學(xué)生更充分研討,對(duì)于學(xué)生的生成能及時(shí)地反饋和評(píng)價(jià)。
(二)課堂實(shí)施
1.課堂引入
師:同學(xué)們,一次函數(shù)的學(xué)習(xí)已接近尾聲,大家花了很多時(shí)間和精力來學(xué)習(xí),應(yīng)該有比較大的收獲。但由于學(xué)習(xí)的內(nèi)容還沒有進(jìn)行梳理,甚至有的內(nèi)容大家已經(jīng)遺忘。從記憶方法來看,記憶需要一個(gè)載體,通過載體的變化及事物本質(zhì)的研究,我們才會(huì)有深刻的認(rèn)識(shí)。今天我們從一些熟悉的背景中歸納知識(shí)和方法。
【設(shè)計(jì)意圖】教師開門見山地告知學(xué)生本節(jié)課學(xué)習(xí)的目的是通過圖形背景的變化對(duì)知識(shí)進(jìn)行回顧、對(duì)方法進(jìn)行總結(jié),為結(jié)構(gòu)化教學(xué)的實(shí)施做鋪墊。
2.背景研究
如圖2,已知直線l分別與x軸,y軸交于點(diǎn)A(8,0),點(diǎn)B(0,6)。
師:看到這個(gè)條件大家有什么想法?
生:我想求直線l的函數(shù)關(guān)系式。
師:在這個(gè)過程中,你運(yùn)用了什么知識(shí)和方法?
生:我知道直線是一次函數(shù)的圖像,求解析式用待定系數(shù)法。
教師在肯定學(xué)生后與學(xué)生一起從知識(shí)(數(shù)與形的轉(zhuǎn)化)、方法(待定系數(shù)法)和思想(函數(shù)思想、數(shù)形結(jié)合)三方面進(jìn)行歸納。
【設(shè)計(jì)意圖】開放性問題的設(shè)計(jì),讓學(xué)生積極思考,充分表達(dá),改變教師問、學(xué)生答的模式,運(yùn)用“新”的授課方式,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí),教師借助學(xué)生的回答可以適當(dāng)強(qiáng)調(diào)解析式與直線間的數(shù)形關(guān)系。因此,結(jié)構(gòu)化教學(xué)的引入需要設(shè)計(jì)開放性的問題情境,這樣才能進(jìn)行多元化的研究和歸納。
3.變式研究
變式1:若點(diǎn)C為線段OA上一點(diǎn),將線段OB沿BC翻折,點(diǎn)O恰好落在AB上的點(diǎn)D上。
師:你有什么想法?
生:我想求點(diǎn)C的坐標(biāo)。
師:在這個(gè)過程中,你運(yùn)用了什么知識(shí)和方法?
生:我用到的知識(shí)是全等變換,用設(shè)元和勾股定理進(jìn)行解決。
教師肯定學(xué)生后與學(xué)生一起從知識(shí)(圖形的翻折)、方法(方程與勾股定理)、思想(全等變換、方程思想)三方面進(jìn)行歸納。
這時(shí),一名學(xué)生舉手表示他想求D點(diǎn)坐標(biāo),并主動(dòng)歸納為知識(shí)方面是求坐標(biāo),方法方面是過該點(diǎn)向坐標(biāo)軸作垂線,思想方面是構(gòu)造。
【設(shè)計(jì)意圖】圖形的翻折是初中數(shù)學(xué)中常見的全等變換,在平面直角坐標(biāo)系的背景中研究形式更多樣化,本題的研究讓學(xué)生明白翻折的本質(zhì)屬性還是全等。同時(shí),通過點(diǎn)在線上的研究,學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到圖像上的點(diǎn)滿足的數(shù)的特征,強(qiáng)化變式1的知識(shí)。教師將提問方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理(怎么想?運(yùn)用了什么知識(shí)和方法?),并把學(xué)生的表達(dá)及時(shí)板書,引導(dǎo)學(xué)生反思,幫助學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
變式2:在圖2的基礎(chǔ)上,將線段AB繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°,點(diǎn)B與點(diǎn)E重合。
師:你有什么想法?
生:我想求點(diǎn)E的坐標(biāo),只要過點(diǎn)E向x軸作垂線就可以了。
在學(xué)生求出點(diǎn)E的坐標(biāo)后,教師引導(dǎo)學(xué)生思考:該問題運(yùn)用了什么知識(shí)和方法?最后師生一起總結(jié):知識(shí)方面是圖形的旋轉(zhuǎn)和求點(diǎn)的坐標(biāo),方法方面是作垂線構(gòu)造全等,思想方面是構(gòu)造思想與模型思想。
【設(shè)計(jì)意圖】在翻折后研究旋轉(zhuǎn),學(xué)生認(rèn)識(shí)到這兩種圖形的變換與全等的關(guān)系,旋轉(zhuǎn)相較于翻折,還須認(rèn)清旋轉(zhuǎn)的方向。通過對(duì)“熟悉”圖形的研究,加強(qiáng)對(duì)“K型相似”模型的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生建立模型以及運(yùn)用模型的能力。
變式3:如圖3,將△AOB繞點(diǎn)O逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到△FOK,設(shè)直線AB、FK交于點(diǎn)G。
師:你有什么想法?
生:我想求點(diǎn)G的坐標(biāo),只要將直線AB,F(xiàn)K的函數(shù)關(guān)系式聯(lián)立并建立方程組即可。
學(xué)生分別指出了知識(shí)(求交點(diǎn))、方法(聯(lián)立方程)以及思想(方程思想)三方面的內(nèi)容,進(jìn)一步掌握了所學(xué)知識(shí)。
【設(shè)計(jì)意圖】研究背景從之前單線變換為探究雙線,從知識(shí)上來說,是一次提升。開放性問題的設(shè)計(jì)有利于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的回顧與梳理。
變式4:在變式3的條件下,點(diǎn)M為線段AB上一點(diǎn),ON⊥OM交FK于點(diǎn)N,連接MN,得到△MON。
師:你有什么想法?
生:△MON是等腰直角三角形。
師:△MON面積有最小值嗎?如果有,怎么求?
學(xué)生對(duì)于這個(gè)問題展開了熱烈的討論,最后得出兩種解題方法:一是求等腰直角三角形面積的最小值可轉(zhuǎn)化為求一條直角邊的最小值;二是用函數(shù)表示出這個(gè)三角形的面積。通過操作和比較,教師引導(dǎo)學(xué)生用“垂線段最短”的知識(shí)解決問題。
【設(shè)計(jì)意圖】讓學(xué)生經(jīng)歷從點(diǎn)到線再到面的圖形變化,通過開放性問題的設(shè)置,激發(fā)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性和興趣,從而提升學(xué)生幾何推理能力,形成解決問題的一般方法。四道變式訓(xùn)練題,看似普通,實(shí)則獨(dú)具匠心。針對(duì)平時(shí)每節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行有效整合的過程,就是一種思維的結(jié)構(gòu)化的過程。學(xué)生要想對(duì)問題進(jìn)行深入思考和挖掘,必須對(duì)問題的前因后果進(jìn)行系統(tǒng)化的分析和整體化的思考,才能順理成章地將一次函數(shù)的研究引向深入。
三、教學(xué)反思
(一)構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu),以“本”為本設(shè)定知識(shí)的載體
數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)課,尤其是章節(jié)復(fù)習(xí)課,教師首先要對(duì)本章的知識(shí)有清晰地認(rèn)識(shí),能夠建立知識(shí)間的結(jié)構(gòu)聯(lián)系,在弄清楚知識(shí)的本質(zhì)屬性、價(jià)值意義以及難度要求的前提下,課堂教學(xué)才能有的放矢。結(jié)構(gòu)化整體教學(xué)追求的是學(xué)習(xí)者知識(shí)結(jié)構(gòu)的螺旋式上升。這種螺旋式上升需要在學(xué)生原有的知識(shí)觀念和新知識(shí)發(fā)生不同程度的認(rèn)知沖突作用下形成,這其中包括同化、順應(yīng)等過程。整章知識(shí)的梳理、歸納和總結(jié)讓學(xué)生對(duì)已有的知識(shí)和方法進(jìn)行橫向聯(lián)系、縱向剖析并將其納入自己的知識(shí)體系。如上述課例中建立的一次函數(shù)的結(jié)構(gòu)圖,可以幫助學(xué)生清晰地了解教材的編寫意圖,學(xué)生可以將一次函數(shù)的概念、性質(zhì)、應(yīng)用的研究方式應(yīng)用到整個(gè)函數(shù)的學(xué)習(xí)中。學(xué)生的學(xué)習(xí)不再局限在單一知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí),而是將知識(shí)點(diǎn)連點(diǎn)成線,再將形成的知識(shí)鏈條形成網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建成一個(gè)完整的體系,從而更有效地幫助學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)。
(二)構(gòu)建學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu),以學(xué)定教確定教學(xué)的難度
在知識(shí)結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ)上,學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)也就自然生成。所謂學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu),指在教學(xué)任務(wù)的整體把握下,教師可以基于學(xué)生的學(xué)情和特點(diǎn)用合適的教學(xué)活動(dòng)展開教學(xué),通過教學(xué)活動(dòng)的關(guān)聯(lián)建立知識(shí)間的聯(lián)系和學(xué)法的過程。這里的知識(shí)間的聯(lián)系包括內(nèi)部關(guān)聯(lián)和外部關(guān)聯(lián):內(nèi)部關(guān)聯(lián)主要指知識(shí)之間的前后關(guān)聯(lián),是縱向發(fā)展的,而外部關(guān)聯(lián)則是橫向的學(xué)法方面的指導(dǎo)和數(shù)學(xué)思想方面的滲透。如在嘗試平移、翻折和旋轉(zhuǎn)的教學(xué)設(shè)計(jì)過程中,從幾何變化的角度進(jìn)行結(jié)構(gòu)化關(guān)聯(lián),將直線、圖形的幾何變化歸納成為關(guān)鍵點(diǎn)的定位,于是學(xué)生結(jié)構(gòu)化的學(xué)習(xí)過程就轉(zhuǎn)化為對(duì)函數(shù)本質(zhì)的理解和內(nèi)化的過程,從圖形的變化轉(zhuǎn)化為關(guān)鍵元素的變化,從而形成學(xué)習(xí)方法的結(jié)構(gòu)化。在章節(jié)復(fù)習(xí)課中,學(xué)生學(xué)完一章的內(nèi)容,迫切需要建立知識(shí)間的聯(lián)系以及學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo),顯然此時(shí)最佳的方法不是對(duì)每個(gè)問題方法的單獨(dú)指導(dǎo),而是通過問題組的呈現(xiàn),找到解決系列問題的通性通法。上述課例正是考慮到學(xué)生的實(shí)際需求,通過一個(gè)圖形的變化拓展,既復(fù)習(xí)了重要知識(shí)點(diǎn)、常用解法,又詮釋了知識(shí)、方法間的結(jié)構(gòu)聯(lián)系。正如布魯納所說,學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)就是學(xué)習(xí)事物是怎樣相互關(guān)聯(lián)的,這為學(xué)生理解數(shù)學(xué)提供了幫助。
(三)構(gòu)建教法結(jié)構(gòu),以思輔練教會(huì)學(xué)習(xí)的方法
教師的個(gè)人教學(xué)理念及風(fēng)格會(huì)體現(xiàn)在課堂之中,并影響到學(xué)生。課堂中如果只專注于對(duì)問題的解法訓(xùn)練,要想全面提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)是很難實(shí)現(xiàn)的,充其量僅能在解題能力上有所提高。只有將指向“解惑”的教學(xué)延伸到培養(yǎng)學(xué)生的“善問”,讓學(xué)生從“擅做”到“精學(xué)”,從被動(dòng)接受到主動(dòng)學(xué)習(xí),才能真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生數(shù)學(xué)能力的有效提升,這需要教師在教授知識(shí)時(shí)形成穩(wěn)定的教法結(jié)構(gòu)和思考路徑,對(duì)數(shù)學(xué)本質(zhì)的理解多下苦功。只有教師形成了良好的機(jī)構(gòu)體系,才有可能將這樣的體系化學(xué)習(xí)傳授給學(xué)生。在上述課例中,筆者在課堂中多次反復(fù)強(qiáng)調(diào)“你有什么想法?”“運(yùn)用了什么知識(shí)和方法?”“學(xué)習(xí)后有什么收獲?”等結(jié)構(gòu)化的提問,并結(jié)合板書書寫學(xué)生的回答等,盡量形成穩(wěn)定的提問結(jié)構(gòu),對(duì)學(xué)生進(jìn)行體系化的思維訓(xùn)練,再輔以“可視化”的呈現(xiàn)(如圖4),學(xué)生在潛移默化中養(yǎng)成了對(duì)于一般問題的思考方式。
一節(jié)復(fù)習(xí)課的成功,不一定是教學(xué)預(yù)設(shè)的成功,但一定是教學(xué)理念的一次突破。同樣地,結(jié)構(gòu)化教學(xué)理念的實(shí)施也需要教師長期不懈地堅(jiān)持。如果復(fù)習(xí)課可以滲透結(jié)構(gòu)化的教學(xué)理念,那么在平時(shí)的新授課、習(xí)題課等其他課型中,廣大教師也不妨將結(jié)構(gòu)化的教學(xué)理念付諸嘗試。筆者期望基于知識(shí)與學(xué)情的結(jié)構(gòu)化教學(xué),能夠讓學(xué)生從整體上認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)知識(shí)與方法之間的聯(lián)系,形成結(jié)構(gòu)化思維,最終實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)素養(yǎng)的提升。
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