凸显数学本质,关注智慧成长

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  從教育的使命“教书育人”的角度分析,教育具有双重性,即教育的知识性和智慧性.知识只关乎事物,智慧却关乎人生;知识是理念的外化,智慧是人生的反观.从人的全面和自由发展的意义上讲,知识的地位和作用是基础性和工具性的,而智慧一方面涵盖了知识,另一方面又超越了知识,直达人的自由和自觉,直达人的有意义生活.[1]因此,教育不能止于知识的传承,而是要通过知识的学习引导人的智慧成长.本文通过“生活中的比”的教学,谈一些关于“凸显数学本质,关注智慧成长”的浅见,敬请同行们研教.
  一、溯源——在数学概念的引入中,促进学生智慧的萌生
  问题情境:用现有的条件能解决下面两个问题吗?
  (1)淘气班有45人,笑笑班有35人,哪个班拥挤?
  (2)A号茶杯放入25 g蔗糖,B号茶杯放入同样的蔗糖30 g,哪个茶杯的糖水甜?
  (同桌两人各选一题,思考后交流,再全班汇报.)
  师:这两题用现有的条件能解决吗?认为能解决的请举手(学生举手),认为不能解决的也请举手(学生举手).
  师:势均力敌.认为能解决的请亮出你的观点,认为不能解决的也请亮出你的观点.
  生1:人多就会拥挤,所以淘气班拥挤.放入糖多就会甜,所以B号茶杯的糖水甜.
  生2:光看人数,不能判断拥挤,还要看面积的大小.
  生3:哪个茶杯的糖水甜,不能光看放入的糖多少,还要看里面水的多少.
  小结:判断拥挤与糖水甜的情况,不能用一个量刻画,需要“两个量结合”.
  板书:两个量结合
  师:现在老师把条件补充完整,请同学们继续解决这两个问题.
  [在第(1)题上补充条件:淘气班的教室长9米、宽7米,笑笑班的教室长7米、宽6米.在第(2)题上补充条件:A号茶杯原有水100 mL,B号茶杯原有水120 mL.]
  生1:9×7÷45=63÷45=1.4(m2/人),7×6÷35=42÷35=1.2(m2/人),所以笑笑班拥挤.
  生2:25÷100=0.25(克糖/毫升水),30÷120=0.25(克糖/毫升水),所以一样甜.
  师:刚才的“两个量结合”,是用什么计算方法来处理的?
  生:除法.
  板书:两数相除.
  师:两个数的运算可以用加、减、乘和除,在这里为什么不用加法、减法或乘法?
  生:不同的量不可以相加、相减,人数与面积相乘、水与糖相乘没有意义.
  师:解决这两个问题有什么共同之处?
  生:要考虑两个量,这两个量用除法计算.
  师:是的!这两个问题都不能用一个量刻画,必须用两个对等的量来刻画.像这样的“两数相除”叫作两数的比.
  (在“两数相除”的下面再板书“两数的比”.)
  分析荷兰著名数学教育家弗赖登塔尔强调,“现代数学在建立数学概念的方法上,已从典型的通过‘外延描述的抽象化’转向实现‘公理系统的抽象化’……它已经成为现代科学方法论的普遍范例”.[2]以这样的高观点指导中小学数学概念教学,不只要求学生理解概念的表层含义,还应着眼于定义概念的过程,学习像数学家那样思考,了解定义形成的方法和依据,理解蕴含在定义背后的规定和意义,以获得可靠的数学知识,并在此基础上进行创造性的学习.[3]数学教师的任务在于寻求数学之源,呈现有价值的数学问题情境,让学生在解决数学问题的过程中,经历数学知识的再创造过程.上述教学中,先呈现不完整情境,让学生思考、交流能否解决,待学生们认为少了一个条件(一个量)时,再出示完整的条件让学生解决,其实就是让学生经历祖先创造“比”的原委——用已有知识难以用一个量阐明类似房间的拥挤程度、液体的浓度、照片的形状等问题,必须创造一个新概念——“比”,用两个量刻画有些事物的属性.虽然“比”的概念引进或建立是前人的创造,但让学生回溯“比”的创造之源,实际上是为学生提供智慧萌生的契机.
  二、求真——在数学联系的思考中,实现学生智慧的超越
  (一)比与除法、分数的等价格关系
  在自学、交流的基础上,得出了比与除法、分数的如下关系:
  学生一边说,课件一边演示.
  :如果用a表示被除数,b表示除数,请写出相应的分数和比.
  (a÷b=ab=a∶b,b≠0,重点让学生理解比的后项为什么不能为0.)
  师:从相等关系的角度分析,谁来说说比是什么?
  生1:比就是除法,被除数是比的前项,除数是比的后项,除号是比号,商是比值.
  生2:比就是分数,分子是比的前项,分母是比的后项,分数线是比号.
  2.比与除法、分数的区别
  师:学到这里,谁有疑问?
  生1:比就是除法,比就是分数,为什么还要学习比呢?
  生2:比与除法、分数有什么区别呢?
  师:这些问题都很有价值,请同学们先完成下面的填空题后再思考.
  课件出示填空题:
  ① 2米长的木头用去15,还剩().
  ② 48个桃子平均分给3只猴子,每只猴子得到()个桃子,是用()计算的.
  ③ 与图片A比较像的是图片(),理由是().
  A
  B
  C
  在汇报“填空题”答案的基础上,教师继续补问.
  师:通过这三题的解答,请找一找比与除法、分数的区别.
  先小组交流,再全班交流.在全班交流的同时完成下表:
  分数除法比
  区别不仅可以表示两个数之间的倍数关系,还可以表示某个具体数量.是一种运算表示两个量的关系(用两个可以度量的量刻画事物).   师:比表示两个量的关系,这个关系能说成倍数关系吗?为什么?
  生:不能说成倍数关系,如面积与人数的比,不能说成面积是人数的几倍,只能说它们的比值是多少.
  小结:在“比”中,当两个量的单位一样时,可以说成倍数关系;当单位不是同一类时,只能说成比是用“两个量结合”刻画事物.如用路程与时间这两个量的结合(速度)刻画汽车行驶的快慢.
  师:谁来回答,有了除法和分数为什么还要学习比?
  生:除法是一种运算,分数不仅可以表示两个数之间的倍数关系,还可以表示某个具体数量,而比是用两个可以度量的量刻画事物.
  分析“数学是研究数量关系和空间形式的科学.”[4]所以求“真”是数学学科的秉性.数学的求真精神不仅能够养成学生独立发现问题、思考问题和解决问题的良好习惯,还能激发学生追求和坚持“不唯上、不唯书、只唯实”(陈云语)的精神.可见,数学求真的过程正是对学生智慧成长的一次次启迪与砥砺的过程.如上述的教学中,当课堂得出比与除法、分数的等价关系后,教师先引导学生质疑:“比就是除法,比就是分数,为什么还要学习比呢?”“比与除法、分数有什么区别呢?”再通过“填空题”的解决与交流,使学生理解了比与除法、分数的本质区别——除法是一种运算,分数不仅可以表示两个数之间的倍数关系,还可以表示某个具体数量,而比是用两个可以度量的量刻画事物.这样的教学,不仅促进了学生体会学习比的必要性,还让学生在比与除法、分数的联系与区别的思考、交流中,实现智慧的超越.
  为了学生的智慧成长,我们不能局限于就知识教知识,围绕考点“炒”知识,而应该引导学生不断地追问是什么?为什么?一定是这样吗?还可能怎样?……充满思考与叩问的课堂才是启迪学生智慧成长的温床.[5]
  三、追魂——在数学的应用中,加速学生智慧的发展
  在課的尾声,笔者设计了下面的联系实际的拓展应用.
  课件:《国旗法》规定,国旗的旗面是长方形,长和宽的比是3∶2.
  (1)笑笑学校的国旗尺寸是长240 cm,宽160 cm.这样的尺寸符合《国旗法》吗?为什么?
  (2)杨利伟是第一个上太空的中国人,他在太空中展开了联合国国旗和中华人民共和国国旗(出示图片).请你估计这面中华人民共和国国旗的长为cm,宽为cm.
  生1:笑笑学校国旗的尺寸符合《国旗法》,因为240∶160=3∶2.
  生2:我估计杨利伟所展开的中华人民共和国国旗长3厘米,宽2厘米.
  生3:那也太小了,我估计长24厘米,宽16厘米.
  生4:我估计长30厘米,宽20厘米.
  师:不猜了.告诉大家吧,杨利伟在太空中所展开的中华人民共和国国旗长15厘米.请问宽是多少厘米?
  生:宽10厘米.
  师:一定吗?
  生:一定!
  师:为什么偏偏是10厘米呢?
  生:因为长和宽的比是3∶2,也就是比值是1.5,现在15÷宽=1.5,宽只能是10厘米.
  师:我们可以根据不同的场合因素,选用大小合适的国旗,国旗长和宽的尺寸在变,但什么不变呢?
  生:长和宽的比值不变.
  师:所以,有人曾说,数学是研究变化中的不变.如运算律中运算顺序变了,但运算结果不变;平面图形的等积变形,形状变化了,而面积未变;今天学习的照片像与不像和国旗的制作要求,长和宽尺寸可变,但比值不变.今后我们要善于抓住事物的不变属性进行多变.
  分析数学教育家波利亚曾说:“解决数学问题,我们必须一再变化它,重新叙述它,变换它,直至最终成功地找到某些有用的东西为止.”中学数学是如此,小学数学也不例外.如异分母分数加减,变换成同分母的分数计算;梯形转化成三角形或平行四边形,从而推导出其面积公式;不规则图形变换成规则图形计算等等.无论怎么变,但某个数学的要素没有变.[6]有了“比”,又多了一条进行数学变换的途径.因此,在本课“联系实际,拓展应用”的环节中,巧妙地渗透“数学变换”的思想方法,是十分必要的.这样的教学跳出了比的知识范畴,让学生在巩固比的知识的同时,不知不觉地感悟了数学的思想方法,进而促进了数学素养的提升.
  数学思想是数学的灵魂.数学教育不能满足于学生对数学知识与技能的掌握,要通过数学知识的学习引导学生去触摸数学的灵魂,让学生在解决数学问题的过程中受到数学思想的熏陶,久而久之,学生做事、做人的智慧定会在“润物细无声”中茁壮成长.
  【参考文献】
  [1][5]顾亚龙.为学生智慧的成长而教——小学数学教育的智慧视界[J].小学教学研究,2014(7):4-6.
  [2]张奠宙.数学教育研究导引[M].南京:江苏教育出版社,1998:218.
  [3]姜荣富.知识特征、认知规律与教学方式的有效选择[J].小学数学教师,2014(6):43-47.
  [4]教育部.全日制义务教育数学课程标准(实验稿)[M].北京:北京师范大学出版,2011:3.
  [6]蔡宏圣.教学:从授业解惑到思想启蒙[J].小学教学,2014(12):21-23.
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