摘要:《義務教育數(shù)學課程標準(2022年版)》明確指出:“通過簡單的類比或者猜想發(fā)現(xiàn)初步結論,探索數(shù)學關系和規(guī)律”。這一教學建議充分體現(xiàn)了類比教學法的重要性。概念是知識的承載體,數(shù)學概念相對復雜,而且有很多類似處,小學生形象化學習思維很難適應數(shù)學概念的學習。文章聚焦類比教學法,結合事實論證、理論論證等方法,從意義建構和策略探究的角度入手,分析類比教學法在小學數(shù)學概念教學中的運用情況,旨在幫助學生區(qū)分相似的概念,提高學生邏輯推理能力。
關鍵詞:小學數(shù)學;概念教學;類比教學法
中圖分類號:G623.5文獻標識碼:A文章編號:1673-8918(2024)41-0065-04
小學生思維水平處于形式運算階段,該階段的思維特點是抽象邏輯初步建立,能夠根據(jù)事物做出簡單的推理,但是推理水平較低,很難挖掘到事物之間的關系?!读x務教育數(shù)學課程標準(2022年版)》(以下簡稱“新課標”)明確指出:“通過簡單的類比或者猜想發(fā)現(xiàn)初步結論,探索數(shù)學關系和規(guī)律?!边@一教學建議充分體現(xiàn)了類比教學法的重要性。類比教學法幫助學生建立舊知和新知的橋梁,力求推動學生的推理水平向高階發(fā)展。而推理水平是數(shù)學核心素養(yǎng)豐富的內涵之一,也是新時代人才培養(yǎng)的要求之一。故而,小學數(shù)學概念教學中類比教學法的運用探究具有必要性。
一、 小學數(shù)學概念教學中類比教學法的運用價值
類比教學法是小學數(shù)學教學中常用的教學方法,但是其對數(shù)學教學的價值很少集中呈現(xiàn)。教師只有認識到教學方法的價值,才能積極探索落實方法的策略,將教學價值淋漓盡致地展現(xiàn)出來。以數(shù)學概念教學為例,類比教學法的價值體現(xiàn)在以下方面。
(一)降低數(shù)學概念的學習難度
數(shù)學概念是數(shù)學性質、數(shù)學習題、數(shù)學運算的源頭,具有抽象化、概括性的特點,對學生的推理能力、思維素養(yǎng)、感知能力等有較高的要求。然而,小學生的認知水平尚處于淺層發(fā)展階段,無法滿足數(shù)學概念的學習要求,需要外界提供必要支持。在類比教學法的指導下,教師講解概念時會有意識地聯(lián)系舊知,引導學生關注知識間的關系,并用類比的方式將舊知識的學習經(jīng)驗遷移到新知識上。學生帶著既有的知識基礎和學習經(jīng)驗理解新的概念,很快找到思維切入點,降低學習難度。隨著概念的深入理解和知識體系的積累,學生能夠類比遷移的經(jīng)驗會越來越多,理解新知識的效率也會越來越高,既鍛煉類比遷移能力,又增強學習自信心,進而促進數(shù)學知識的學習。故而,教師運用類比教學法,能夠降低數(shù)學概念的學習難度。
(二)建構數(shù)學概念之間的聯(lián)系
概念指向的是事物的本質屬性,學生通過概念學習學會從抽象化、條理化、系統(tǒng)化的角度觀察世界,真正實現(xiàn)新課標中提到的“用數(shù)學的眼光看待現(xiàn)實生活”目標。在實際學習中,由于數(shù)學概念間的相似度較高,學生直觀化的思維特點無法有效區(qū)分概念,導致數(shù)學概念的學習停留在表面。事實上,數(shù)學知識雖然散落在不同的章節(jié)中,但彼此間存在千絲萬縷的聯(lián)系。教師運用類比教學法幫助學生清晰明了地把握知識聯(lián)系,引導學生構建知識結構,并通過有效的概念學習方式促使學生主動探究,提高學習效率。
(三)形成數(shù)學概念學習的思維
概念學習的過程就是知識傳遞、累積的過程,更是學生思維發(fā)展的過程。而思維發(fā)展與思想引導和啟發(fā)息息相關。教師運用類比教學法時,會基于小學生好奇性強、求知欲勝等特點,啟發(fā)學生發(fā)散思維,從A聯(lián)想到B,并通過猜想、驗證、推理、歸納得出結論。在此過程中,學生的想象思維、邏輯思維、創(chuàng)造思維等都能夠得到提升,進而助力數(shù)學概念的學習。
二、 小學數(shù)學概念教學中類比教學法的運用策略
好的設計藍圖只有落到實處才能實現(xiàn)。教師積極探索類比教學法的運用策略,旨在發(fā)揮類比教學法的教學價值。
(一)充分挖掘概念類比運用落腳點
類比教學法是一種科學的教學理念,具有一定理論性要求,不能盲目運用。教師需要加強類比教學法的學習和研究,重視對教材和新課標的分析,進而實現(xiàn)靈活運用的目標。
1. 系統(tǒng)分析出運用類比教學法的概念內容
小學數(shù)學知識體系龐大,能夠展開類比的知識點有很多。其中,有的知識外部形式相似,有的知識根源上相似,還有的知識探究過程相似。對此,教師需要站在宏觀角度分析能夠運用類比教學法的概念內容,把握類比對象的關鍵特點,找到適合小學生學習的類比落腳點。新課標在學科教學中起到提綱挈領的作用,并對不同學段提出對應的要求。教師基于新課標了解班級學生應具備的技能和素養(yǎng),分析類比教學法在培養(yǎng)學生技能和素養(yǎng)過程中的作用。同時,教師還應該關注新課標中提到的教學方式,豐富概念教學形式,讓類比教學法更容易被學生接受。
以“數(shù)與代數(shù)”概念教學為例,新課標中提到:“小學數(shù)學教學要先建立基礎的數(shù)學概念,再一步步遞增難度,指導學生學習抽象的數(shù)學概念,從而豐富概念體系?!痹诘谝粚W段中,教師借助類比教學法幫助學生認識數(shù)的概念,促使學生在腦海中形成從數(shù)量到數(shù)的抽象過程。教材中提供的方法是數(shù)小棒,具象化、實體化的教學工具符合小學生的學習特點。教師以此為類比方法指導學生親手操作小棒,發(fā)現(xiàn)“10個一是十,10個十是一百”;并從類比中提出疑問:10個一百會是多少呢?學生產(chǎn)生疑惑后,教師鼓勵學生重疊10對一百個正方體,并在算盤上推理,利用線段表示10個一百的數(shù),即一千。學生在教學工具的支持下,感受數(shù)量到數(shù)的抽象過程,學會數(shù)字表達。最后,學生類比遷移學習經(jīng)驗,認識更大的數(shù)。在第二學段中,新課標提出“為學生提供合理情境”“在整數(shù)基礎上認識小數(shù)、分數(shù)”的學業(yè)要求。由此可知,類比教學法在第二學段的主要作用是幫助學生區(qū)分小數(shù)、分數(shù)等概念。教師為學生搭建購買文具的生活情境,在購買過程中自然引入小數(shù)概念,并從角、元等單位換算中把握分數(shù)和小數(shù)的關系,達到學習目標。在第三學段中,學生的認知水平得到發(fā)展,能夠從問題中發(fā)現(xiàn)事物的關系。所以教師利用問題情境展開類比教學,引導學生認識“負數(shù)、百分數(shù)、比、比例”等概念。具體而言,教師出示班級人數(shù)的調查表,學生通過思考女生、男生分別占據(jù)班級人數(shù)的百分之幾等問題,由分數(shù)與除法的關系類比出相應的算式,計算百分數(shù)。
通過分析新課標、教材,教師針對學生的學習特點和實際發(fā)展需求運用豐富的教學方法,如道具教學、情境教學、問題教學等,類比遷移學習經(jīng)驗,建立概念體系。
2. 加強學習類比教學法運用的情境及形式
類比教學法往往以暗線的形式存在于概念教學中,教師很少關注類比在不同情境中的運用形式,嚴重弱化類比教學的效果,學生也經(jīng)常出現(xiàn)模糊概念的問題。對此,教師需要探究類比與知識相契合的點,將類比的運用形式進行分類。
一是外部形式。外部形式指的是事物表面的聯(lián)系,如果A和B具有某種相似性,那么二者在其他屬性上也具有相似性,教師可由此加強知識的聯(lián)系。以“等式性質”概念教學為例,在平衡的天平兩端加減相同的砝碼,天平依然保持平衡。教師從生活中天平現(xiàn)象出發(fā),將其遷移到等式性質的教學中,鼓勵學生由天平聯(lián)想到等式,并推理等式的性質。平衡的天平和等式屬于不同領域的知識,內核雖不同,但是外部形式相似。通過天平的引入,學生主動產(chǎn)生等式性質的猜想。
二是本源知識。本源知識是指向同一屬性的不同表現(xiàn),小學數(shù)學教材編排方式呈現(xiàn)出螺旋上升的特點,旨在符合小學生認知水平的發(fā)展需求。故而同一知識會由易到難編排到不同學段中,如數(shù)與代數(shù)領域內容。學生在新學段接觸新知時,教師需要幫助學生回顧舊知,利用遷移法把握新概念的本質。
三是過程方法。過程方法建立在外部形式、本源知識相似的基礎上,指的是問題解決的方式相似。教師為學生提供學習支架,等學生思維發(fā)展到一定程度后,教師撤除支架,讓學生熟練掌握方法,并能用方法解決同類型問題,這個過程就是方法類比的過程。例如,“圓柱”知識學習時,教師先引導學生回憶圓的學習方法,即分割——拼接法。學生帶著既有學習體驗將圓柱分割,拼接成長方體,實現(xiàn)學習目標。
教師靈活運用類比教學法,幫助學生形成類比思維,自主聯(lián)想能夠類比遷移的知識和經(jīng)驗,提高推理能力。
(二)依據(jù)認知特點設計類比教學法
新課標背景下,學生成為數(shù)學課堂的主人,教師圍繞學生設計教學活動。運用類比教學法時,同樣需要教師考慮小學生的認知特點,關注學生既有學習經(jīng)驗,了解學生當下所處的位置,從而帶領學生找到通往目標的路徑。小學生雖然認知水平不高,但是積累了一定的生活經(jīng)驗,教師可以借助學生熟悉的事物強化學生理解和把握。
1. 借助學生已有知識經(jīng)驗
類比教學法的運用原理是在概念類比物(以下簡稱類比物)與概念目標物(以下簡稱目標物)之間建立聯(lián)系,學生通過遷移式的思維、發(fā)散思維,由類比物推出目標物。其中,類比物指向的內容是學生已有的知識,而目標物指向的則是新知。由此可知,類比遷移的基礎和前提是挖掘學生已有知識經(jīng)驗,隨后幫助學生實現(xiàn)知識銜接。
以“3的倍數(shù)特征”為例,學生學習新知前,已經(jīng)了解過2和5的倍數(shù)特征,教師以此為舊知識幫助學生了解新知識。具體而言,教師調動學生的學習記憶:“有誰知道‘2’和‘5’的倍數(shù)特征?”學生在教師啟發(fā)下整理知識,說出“0、2、4、6、8”“0、5”等特征。學生回憶知識的過程就是思維外顯的過程,也是知識整合輸出的過程。帶著既有知識經(jīng)驗,學生操作教師提供的數(shù)字卡片,用3、5、6卡片擺成一個三位數(shù),要求是2的倍數(shù)。學生很快擺出356和536,又用同樣的方法擺出5的倍數(shù),如365和635。教師此時立即提出新的指令,“擺成一個三位數(shù),要求是3的倍數(shù)”,學生雖然沒有學過3的倍數(shù)特征,但是快速擺出653、563等數(shù)字。教師鼓勵學生說出擺放的邏輯,學生表示2和5的倍數(shù)是看個位,所以從個位的角度分析3的倍數(shù)。教師沒有直接說明問題,而是引導學生驗證自己的猜想,學生用計算器檢驗結果,發(fā)現(xiàn)擺出的數(shù)字都不是3的倍數(shù)。帶著疑問,教師開啟新的教學活動。
教師在導入環(huán)節(jié)要求學生回顧所學知識,旨在評價學生對類比源的熟悉程度,同時也為引出目標物奠定基礎。在擺一擺游戲中,學生主動在類比物和目標物間建立聯(lián)系,并借助計算器檢驗猜想,結果發(fā)現(xiàn)從個位的角度挖掘倍數(shù)特征不適合3的學習,那么3的倍數(shù)特征應該從哪個角度入手呢?學生求知欲得到刺激,為后續(xù)的學習打下情感基礎。
2. 巧用學生熟悉的生活實例
數(shù)學源于生活,數(shù)學與生活的關系是十分緊密的。自古以來,數(shù)學就在人們生產(chǎn)生活實踐中產(chǎn)生,也應用到生產(chǎn)生活實踐中。教師引用學生在生活中見到的素材,將數(shù)學概念置于生活情境中,有助于學生類比遷移生活經(jīng)驗,加深對數(shù)學概念的認知。
例如,“公頃”“平方千米”等概念與生活息息相關,為幫助學生在數(shù)學學習與生活之間建立聯(lián)系,教師遵循生活化原則,多從生活中舉例,引導學生將數(shù)學知識運用到生活中,嘗試用數(shù)學的眼光看待世界。同時,“公頃”和“平方千米”的單位比較大,學生很難從生活中常見的物體中找到對應內容。所以,教師充分利用實踐活動,鼓勵學生通過網(wǎng)絡搜索等方式建立正確表象,培養(yǎng)應用意識。具體而言,教師借助生活實例創(chuàng)設概念應用的情境:①可可是一位園藝工作者,負責管理一座邊長100米、面積為1公頃的花園。新的一年,花園主人要求將花園改造成長方形,請大家?guī)蛶涂煽?,畫出一幅示意圖,并標注相關數(shù)據(jù)。②上網(wǎng)搜索資料,搜集面積超過1平方千米的景點、地區(qū),向同學介紹。
在①的問題情境中,學生能夠根據(jù)1公頃面積的表象,恰當選擇單位估測物體面積,會進行簡單的單位換算;從日常生活出發(fā),培養(yǎng)學生問題解決能力,強化應用意識,在數(shù)學和實際生活間建立緊密的橋梁;考查學生對1公頃概念的理解,發(fā)展學生想象力和創(chuàng)造力,以及數(shù)學建模能力,引導學生用數(shù)學思想思考世界,用數(shù)學語言描述世界,最終指向學以致用。問題②旨在考查學生對周長概念的理解,以及利用正方形面積公式和面積間的進率知識解決實際問題,促使學生在生活中感受數(shù)學,體驗生活中的數(shù)學;激活學生數(shù)學學習熱情,同時積累對常見地區(qū)面積的感知,在頭腦中建立正確的面積單位表象。教師將花園、景點等實例引入課堂,學生由此類比“公頃”“平方千米”概念的應用意義,實現(xiàn)內化和遷移。
(三)創(chuàng)設概念形成過程的探究活動
類比教學的重點是找到類比物和目標物的相似性,“找”的過程有助于發(fā)展學生思維,開發(fā)學生智力。而且,概念相對抽象,學生需要通過交流、合作等形式強化探究體驗,感受概念形成的過程。因此,教師為學生創(chuàng)設概念形成過程的探究活動。
1. 開展小組合作交流,抓準兩物映射關系
映射關系指向的是事物之間的相似屬性,學生只有抓準目標物和類比物的映射關系,才能發(fā)揮類比遷移的作用。教師需要做的是為提供過程探究的支架。合作交流以小組為單位,將不同學習特點的學生集聚到一起,圍繞共同的任務展開探究。學生在討論中產(chǎn)生觀點沖突和方法沖突,通過分享、解釋和釋疑學會聆聽和接受,并從不同視角看待問題,達到類比學習的目標。
以“線段、直線、射線”知識為例,教師沒有直接展示知識,而是專注于三種線的關聯(lián)性,鼓勵學生小組討論三種線的區(qū)別。小組內部展開熱烈討論,有的學生以端點個數(shù)的角度入手,有的學生以測量的角度入手。教師尊重學生的主體地位,讓學生主動探究知識,明確不同線的特點,找到識別和區(qū)分的方法。
通過小組交流,學生跳出思維限制,開闊視野、拓展思路,感悟數(shù)學學習的魅力。
2. 鼓勵猜想重視驗證,揭示概念本質特點
類比是通過聯(lián)想推出結論,所以聯(lián)想與猜測是類比學習的關鍵。但是受到主客觀因素的影響,很多小學生都不敢提出自己的質疑,擔心想錯、猜錯,被教師和同學嘲笑。這就需要教師鼓勵學生,通過積極引導的方式讓學生大膽猜測,不怕出錯。例如,教師設計激勵機制,學生敢于提出猜想,可獲得1個積分獎勵,提出的猜想正確,額外獲得2個積分獎勵,猜錯不扣積分。累積一段時間后,學生憑借積分數(shù)量換取對應的禮品。除猜想外,教師還需要重視驗證,積極反饋學生的學習過程。如在進行“3的倍數(shù)特征”教學時,教師鼓勵學生大膽猜測,并用計算器驗證結果,學生不僅沒有失望,反而增加學習興趣。故而,教師多鼓勵學生猜想和驗證,由此循序漸進揭示概念特點。
三、 結論
綜上所述,類比教學法為小學數(shù)學概念教學帶來新的活力。教師應該重視類比教學法的運用,通過充分挖掘概念類比運用落腳點、依據(jù)認知特點設計類比教學法、創(chuàng)設概念形成過程的探究活動,為學生打造高質、高效的學習環(huán)境,幫助學生區(qū)分相似的概念,提高學生邏輯推理能力。
參考文獻:
[1]張桂珍.注重概念本質引導學生思維——小學數(shù)學概念教學方法的研究[J].小學生(中旬刊),2024(3):124-126.
[2]章穎,章肖.小學數(shù)學概念教學的意蘊指向與實踐路徑——基于經(jīng)驗改造的視角[J].上海教育科研,2024(2):62-66,72.
[3]佘文婷.“情境教學法”在小學數(shù)學高年級概念教學中應用的問題及策略[J].數(shù)學學習與研究,2022(15):41-43.
[4]葉春蘭.類比教學法在小學數(shù)學教學中的應用研究[J].數(shù)學學習與研究,2021(27):46-47.
[5]賈樹芬.類比教學法在小學數(shù)學教學中的應用探究[J].學周刊,2019(6):12-13.
[6]許貴鋒.滲透類比思想提升數(shù)學素養(yǎng)——談類比教學法在小學數(shù)學中的應用[J].湖北教育(教育教學),2018(4):51-52.