【摘要】文章探討了與數(shù)形結(jié)合思想相關(guān)的概念,并分析了基于數(shù)形結(jié)合思想培養(yǎng)小學(xué)生解決問題能力的必要性。文章還以“分一分”的教學(xué)為例,分析通過精心搭建思維支架、指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用多元表征以及鼓勵學(xué)生開展實(shí)踐探究等手段,引導(dǎo)學(xué)生借助數(shù)形結(jié)合思想學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識、解決數(shù)學(xué)問題,并由此提升思維能力和問題解決能力的方法,期望可以為小學(xué)數(shù)學(xué)教師構(gòu)建高品質(zhì)的數(shù)學(xué)課堂提供有益的參考。
【關(guān)鍵詞】數(shù)形結(jié)合;小學(xué)數(shù)學(xué);解決問題能力;教學(xué)實(shí)踐
【基金項目】本文系2023年貴州省教育科學(xué)規(guī)劃重點(diǎn)課題“小學(xué)數(shù)學(xué)數(shù)形結(jié)合序列性教學(xué)提升學(xué)生素養(yǎng)的應(yīng)用實(shí)踐研究”(課題編號:2023A037)的階段性研究成果。
作者簡介:饒升敏(1978—),女,貴州省畢節(jié)市金沙縣西洛街道中心學(xué)校。
在當(dāng)今教育領(lǐng)域,培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力已成為教學(xué)的核心目標(biāo)之一。在小學(xué)數(shù)學(xué)教育中,如何有效地幫助學(xué)生建立數(shù)學(xué)概念與現(xiàn)實(shí)問題之間的聯(lián)系,也是教育工作者需要深入探討的問題。數(shù)形結(jié)合是一種重要的數(shù)學(xué)思想,強(qiáng)調(diào)將抽象的數(shù)學(xué)語言、數(shù)量關(guān)系與直觀的幾何圖形、位置關(guān)系結(jié)合起來。掌握數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想,學(xué)生自然可以更好地理解和掌握相關(guān)的數(shù)學(xué)概念。蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)教材一年級上冊第三課“分一分”與抽象的數(shù)學(xué)語言、數(shù)量關(guān)系及直觀的幾何圖形關(guān)系較密切,這給教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)形結(jié)合思想提供了一個良好的切入點(diǎn)?;诖?,文章分析了在教授“分一分”這一課時,以數(shù)形結(jié)合思想為引領(lǐng),培養(yǎng)小學(xué)生問題解決能力的路徑,旨在為小學(xué)數(shù)學(xué)教師開展教學(xué)創(chuàng)新改革提供有益的參考。
一、數(shù)形結(jié)合特點(diǎn)概述
數(shù)形結(jié)合是一種通過“以形助數(shù)”或“以數(shù)解形”的方法,將復(fù)雜問題簡單化、抽象問題具體化的思想,它在數(shù)學(xué)教學(xué)中扮演著重要的角色[1]。
數(shù)形結(jié)合思想的特點(diǎn)之一是直觀性強(qiáng)。對小學(xué)生來說,一些數(shù)學(xué)概念比較抽象,難以理解。而在圖形的幫助下,這些抽象的概念會變得生動而具體,學(xué)生理解的難度會減小很多。
數(shù)形結(jié)合思想的另一個特點(diǎn)則是便于思考。數(shù)學(xué)題目往往涉及多個數(shù)據(jù),在解決問題時,學(xué)生需要仔細(xì)思考和分析題目蘊(yùn)含的信息,捋清楚解題的邏輯鏈條。在難以理解題目蘊(yùn)含的信息或者無法捋清楚解題的邏輯鏈條時,學(xué)生自然會不知道如何解題。此時,教師可以指導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)形結(jié)合的思想,通過圖形發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)題目中的數(shù)據(jù)蘊(yùn)含的規(guī)律,找到解題思路和方法。例如,在指導(dǎo)學(xué)生解決有關(guān)圖形面積計算的問題時,教師可以建議學(xué)生在圖形中添加輔助線,將需要計算面積的圖形分割為多個基礎(chǔ)圖形,并依次算出這些基礎(chǔ)圖形的面積,然后將所得結(jié)果相加。
二、基于數(shù)形結(jié)合思想培養(yǎng)小學(xué)生解決問題能力的必要性
(一)增強(qiáng)抽象概念的直觀性
小學(xué)生的思維具有很大程度的具體形象性,因此他們更容易理解和接受那些能夠直接觀察和感知的事物。然而,許多數(shù)學(xué)概念,如分?jǐn)?shù)、比例等,具有一定的抽象性,對小學(xué)生來說,學(xué)習(xí)這些數(shù)學(xué)概念是一大挑戰(zhàn)。在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)這些抽象的數(shù)學(xué)概念時,教師可以借助數(shù)形結(jié)合思想,引導(dǎo)學(xué)生將抽象的數(shù)學(xué)概念與具體的圖形結(jié)合,讓學(xué)生通過直接的觀察和感知理解和掌握數(shù)學(xué)概念,同時提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性[2]。
(二)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和問題解決能力
教師還可以指導(dǎo)學(xué)生通過觀察圖形、分析圖形來解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題。例如,在學(xué)生面對數(shù)據(jù)較復(fù)雜的數(shù)學(xué)題目時,教師可以建議學(xué)生繪制條形統(tǒng)計圖、折線統(tǒng)計圖和扇形統(tǒng)計圖,由此找到數(shù)據(jù)變化的趨勢,以順利解決問題。這樣的教學(xué)方式不僅有利于學(xué)生掌握數(shù)形結(jié)合思想,還可以有效培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和問題解決能力。
三、運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想培養(yǎng)小學(xué)生解決問題能力的路徑分析
(一)精心搭建思維支架,初窺數(shù)形交融之美
對一年級學(xué)生而言,數(shù)學(xué)是一門充滿未知事物的學(xué)科。在課堂導(dǎo)入階段,教師可以創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,巧妙地融入多種圖形或者數(shù)學(xué)語言、數(shù)量關(guān)系,使學(xué)生帶著好奇心開始學(xué)習(xí)。接下來,教師可以提出環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)的問題,為學(xué)生搭建初步感知數(shù)形關(guān)系的思維支架。此支架應(yīng)基于學(xué)生已有的知識經(jīng)驗,引導(dǎo)他們從數(shù)形結(jié)合的角度分析問題中的數(shù)量關(guān)系、研究圖形的特征。與此同時,教師不應(yīng)忽視交流、討論、實(shí)踐等環(huán)節(jié),在這些環(huán)節(jié),學(xué)生可以在思維碰撞中逐步建立自己的數(shù)學(xué)知識體系[3]。
在教授“分一分”這一課時,教師先展示了一組五彩斑斕、形狀各異的圖形卡片,以吸引學(xué)生的注意力。然后教師提問:“同學(xué)們,你們覺得這些卡片漂亮嗎?你們能和老師說說這些卡片上有什么圖形和什么顏色嗎?”在學(xué)生回答問題后,教師繼續(xù)引導(dǎo)道:“同學(xué)們,如果我們想用數(shù)字來表示每一類圖形卡片的數(shù)量,應(yīng)該怎么做呢?讓我們一起來動手、動腦試試吧!”在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情后,教師可以提出以下幾類問題,給學(xué)生搭建思維支架,引導(dǎo)學(xué)生初步思考數(shù)與形之間的關(guān)系,為學(xué)生在之后的學(xué)習(xí)中運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想解決問題打下基礎(chǔ)。
【觀察與分類問題】
1.同學(xué)們,請你們仔細(xì)觀察這些圖形卡片,說一說它們有哪些特點(diǎn)。
2.你們能根據(jù)這些特點(diǎn),將它們分成幾類嗎?
【數(shù)量問題】
1.現(xiàn)在我們已經(jīng)給圖形卡片分好類了,那么每一類有多少張圖形卡片呢?你們能數(shù)一數(shù)嗎?
2.如果我們想用數(shù)字來表示每一類圖形卡片的數(shù)量,應(yīng)該怎么表示呢?
【運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想問題】
同學(xué)們,如果我們用一個圓圈來表示1張圓形卡片,那么5張圓形卡片應(yīng)該怎么表示呢?你們能試著畫一畫嗎?
【應(yīng)用與拓展問題】
1.現(xiàn)在我們已經(jīng)學(xué)會表示圖形數(shù)量的方法了,大家認(rèn)為我們還可以在生活中的哪些地方用到這種方法呢?
2.如果我們?nèi)コ匈I東西,準(zhǔn)備購買不同種類的水果,我們能不能用圖形來記錄每種水果的數(shù)量呢?
通過以上問題,教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、動手操作、分類思考,讓學(xué)生由此了解數(shù)形結(jié)合思想,并據(jù)此解決簡單的生活問題。在教學(xué)過程中,教師需要不斷關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,及時給予學(xué)生指導(dǎo)和鼓勵,讓學(xué)生在探索中感受到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的樂趣,發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)知識的魅力[4]。
(二)指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用多元表征,點(diǎn)燃思維發(fā)展之火
為了避免學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的認(rèn)知停留在表面,教師可以指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用多種表征方式分析數(shù)學(xué)概念和數(shù)學(xué)問題,并鼓勵學(xué)生基于數(shù)形結(jié)合思想展開實(shí)踐探究,以逐步提升學(xué)生的問題解決能力[5]。
在教授“分一分”這一課時,教師可以指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用色彩、語言、符號等表征進(jìn)行學(xué)習(xí)。
1.運(yùn)用色彩表征
教師先在黑板上繪制1個圓形,然后將這個圓形平均分成4份,并告訴學(xué)生:“老師剛才分割得到的圖形為扇形?!比缓蠼處熀蛯W(xué)生一起給4個扇形涂上不同的顏色。最后,教師引導(dǎo)學(xué)生觀察這4個扇形,討論不同顏色的扇形和整個圓形的關(guān)系,由此引出1/4的概念。
2.運(yùn)用語言表征
在指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用語言表征時,教師需要引導(dǎo)學(xué)生通過語言來描述和解釋數(shù)學(xué)概念。教師先提出問題:“我們?nèi)绾螌?個蘋果平均分給4個人呢?每個人會得到多少蘋果?”在學(xué)生回答問題時,教師指導(dǎo)學(xué)生使用“1/4”“每一份”進(jìn)行描述,以幫助學(xué)生理解分?jǐn)?shù)的定義,提高學(xué)生用數(shù)學(xué)的語言表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界的能力。接下來,教師組織討論活動,引導(dǎo)學(xué)生比較不同分?jǐn)?shù)的大小,讓學(xué)生由此更深入地理解分?jǐn)?shù)的含義。在這一環(huán)節(jié),教師還使用數(shù)軸輔助學(xué)生比較不同分?jǐn)?shù)。畫出數(shù)軸后,教師在數(shù)軸上標(biāo)出1/2、1/3等分?jǐn)?shù)的位置,由此幫助學(xué)生理解分?jǐn)?shù)的大小。
3.運(yùn)用符號表征
在指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用符號表征時,教師需要引導(dǎo)學(xué)生通過數(shù)學(xué)符號和公式表示數(shù)學(xué)概念和數(shù)量關(guān)系。在教學(xué)時,教師先向?qū)W生介紹分子、分母以及分?jǐn)?shù)線的意義。而在指導(dǎo)學(xué)生書寫分?jǐn)?shù)時,教師則強(qiáng)調(diào)了正確的書寫順序和書寫形式,讓學(xué)生明確自己應(yīng)該先寫分?jǐn)?shù)線再寫分母,最后寫分子。由此,學(xué)生可以養(yǎng)成正確的書寫習(xí)慣,減少出現(xiàn)錯誤的概率。
(三)鼓勵學(xué)生開展實(shí)踐探究,熟悉數(shù)形結(jié)合思想
實(shí)踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在教學(xué)中,教師可以結(jié)合學(xué)生的實(shí)際學(xué)情,設(shè)計多種類型的實(shí)踐探究活動,引導(dǎo)學(xué)生繪制圖形、比較不同圖形的相似性和差異性、變換圖形,讓學(xué)生通過觀察、操作發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)規(guī)律。與此同時,教師可以鼓勵學(xué)生提出問題、作出假設(shè)、進(jìn)行驗證以及從中總結(jié)規(guī)律,幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)概念與圖形之間的聯(lián)系,找到從不同的角度解決問題的方法,由此提升學(xué)生的思維能力、空間想象力和問題解決能力[6]。
在“分一分”這一課的教學(xué)中,教師先利用糖果、玩具等學(xué)生熟悉的物品進(jìn)行演示,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)與形之間的對應(yīng)關(guān)系,為后續(xù)的探究活動做鋪墊。在實(shí)際的探究環(huán)節(jié),教師組織了以下3種形式的活動,讓學(xué)生在動手操作中感知數(shù)與形之間的緊密聯(lián)系。
【探究活動之繪制圖形】
教師在黑板上展示圓形、正方形、三角形等基礎(chǔ)圖形,然后鼓勵學(xué)生自己用彩筆在白紙上繪制這些圖形,并嘗試將這些基礎(chǔ)圖形組合成新的圖形。在繪制圖形、組合圖形的過程中,學(xué)生需要運(yùn)用空間想象力。由此,學(xué)生可以初步理解數(shù)與形之間的對應(yīng)關(guān)系。
【探究活動之比較圖形】
教師展示不同形狀和不同大小的圖形,讓學(xué)生觀察并比較它們的異同。在學(xué)生觀察的過程中,教師鼓勵學(xué)生提出自己的猜想,然后建議學(xué)生通過測量或計算等方式驗證自己的猜想,以培養(yǎng)學(xué)生的觀察力和分析能力。
【探究活動之變換圖形】
教師拿出一些圖形卡片,鼓勵學(xué)生動手分割圖形卡片,將1個正方形分成2個相等的長方形,將2個圓形分成4個相等的扇形。在分割的過程中,學(xué)生需要想清楚如何將圖形均勻地分成若干份。此活動旨在鍛煉學(xué)生的動手能力,加深學(xué)生對數(shù)形結(jié)合思想的理解。
值得注意的是,在組織探究活動時,教師應(yīng)切實(shí)關(guān)注學(xué)生的探究過程。如果學(xué)生在探究過程中遇到困難,教師應(yīng)耐心幫助他們找到解決問題的方法;如果學(xué)生在探究過程中有了新的收獲,教師應(yīng)及時給予學(xué)生肯定和鼓勵。而在評價學(xué)生的探究表現(xiàn)時,教師不僅要關(guān)注學(xué)生的答案是否正確,而且要關(guān)注他們在探究過程中展現(xiàn)出的思維能力、空間想象力和問題解決能力,并給學(xué)生提供有針對性的指導(dǎo)。
結(jié)語
總而言之,在培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力時,小學(xué)數(shù)學(xué)教師可以先引導(dǎo)學(xué)生借助數(shù)形結(jié)合思想理解抽象的數(shù)學(xué)概念,然后指導(dǎo)學(xué)生借助數(shù)形結(jié)合思想以及所學(xué)數(shù)學(xué)知識解決數(shù)學(xué)問題。為此,教師需要給學(xué)生搭建思維支架,指導(dǎo)學(xué)生利用多元表征分析和思考,并組織多種類型的實(shí)踐探究活動,讓學(xué)生獲得豐富學(xué)習(xí)經(jīng)驗,發(fā)展核心素養(yǎng)。在實(shí)踐中,教師還需要不斷完善、改進(jìn)借助數(shù)形結(jié)合思想組織教學(xué)活動的具體方法,從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)和綜合能力。
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