培养数学视觉思维提升学生核心素养

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  [摘 要]
   发展核心素养在于核心知识的学习与核心能力的培养。在计算教学中通过视觉思维的培养,促进学生核心素养的发展成为一种新的视角。教学中帮助学生积累丰富视觉形象,将视觉形象进行融合、改造、完善、分析、综合,从而熔铸成鲜明个性化的视觉意象,形成个性化的知识。
  [关键词]
   小学数学;视觉思维;核心素养
  发展学生核心素养要立足于课堂教学,小学数学计算教学不能只为了计算而计算,要在计算教学中培育学生核心素养。我们在实践中,发现在计算教学中通过视觉思维的培养,促进学生核心素养成为一种新的视角。
  数学视觉思维也是发展学生核心素养的重要的思维品质之一,运用视觉思维进行小学数学计算教学,能突破知觉与思维的分界,规则的束缚,让学生直接感受思维活动中鲜活的视觉意象,充分激发学生的能动性和创造性。这样,有利于计算的核心知识的掌握与核心能力的发展,有利于培育核心素养。笔者结合一年级下册“整十数相加减”的教学实践,谈谈数学的计算教学过程中借助数学视觉意象,发展视觉思维,培育核心素养的实践与思考。
  一、在数学操作中积累丰富的视觉形象,是培育核心素养的重要抓手
  视觉形象是视觉意象的基础。它是借助视觉的“知觉力”对视觉对象进行直接感受,而这种力有作用点、有方向。每一个学生由于生活环境、社会经历各不相同,就会产生感知差异,即不同的“知觉力”(引自黑格尔《美学》),在学习和思考过程中,有的人要借助具体事物作为支点,有的人对抽象的数字敏感度强(即数感强),因此教学时可以为学生准备多样化的学具,让所有的人有的放矢,通过动手操作、观察、思考,从小事情、小发现中积累数学“知觉力”,积累丰富的视觉形象。
  片段一:计算20 30时,执教者为学生准备了小棒、计数器及学习单,不同层次的学生因知觉的着力点不同,便会出现不同的解决策略和方法。面对摆、拨、画、算等各种资源,以往我们总认为,对同一类型资源(摆小棒的、拨计数器的、算一算的)各选一种即可,然而同样都是动手操作,却能体现出学生原有认知水平的不同(如下,图1至图5):
  以上五种资源,是学生运用不同“知觉力”生成出来的不同的视觉形象。它们体现学生对抽象数字的解读,看似相似,然而细节处却不难发现其处于不同层次,有的同学将20、30理解为20个一、30个一,有的人则当成2个十、3个十,有的同学只能简单地摆出计算的结果,有的则可以很好地诠释出加法运算的意义“将两部分合并成一部分”。呈现这些视觉形象是学生学习拾级而上的阶梯,为构建视觉意象提供基本储备,为培育计算核心能力提供形象基础,为发展计算核心素养打下扎实的地基。
  二、在数学思考中构建独特的视觉意象,是培育核心素養的关键所在
  在视觉意象中意象就是寓“意”之“象”,是寄托主观情思的客观物象,是主体对视觉形象进行的主动反馈,从而达到主观与客观的统一。因此,笔者认为在教学过程中应该促发学生进行联想,在脑中推理与演算。以此为学生架起主观与客观沟通的桥梁,把抽象的数字形象化,刺激学生积极参与学习,借助外部世界的可见之“象”构建独特的视觉意象。
  (一)择“象”——刺激意识,诱发成“象”
  视觉形象是一个由物象到意象的中介。有效的中介更能引发学生的思考,更能刺激主体意识,引领学生深入观察,诱发共鸣,产生想象。教学过程中,对于纷繁杂乱的数学形象,有序地且有目的地选择“视觉形象”,选择有代表性的,由浅入深地呈现,可以为学生开启思考之门,放飞想象的空间。
  片段二:执教者在学生呈现的各种方法中,首先选择了同为摆小棒与计数器的两种不同方法分别比较,如上图1,图2。
  追问:这两种方法,哪种更好,好在哪里?
  生1:第二种方法比较简单。它是10根10根数比较快,第一种方法是1根1根数很慢。
  生2:第一种方法容易数错,第二种方法不用数,一眼就看出20 30=50。
  ……
  两种小棒对比数(shǔ),从视觉上调动学生脑细胞。图1看上去多而复杂,不知道摆对了没有;图2简单明了,一捆一捆的(即10个10个地数),起了化繁为简的效果。相近的两种方法却存在着不同程度的认知,为整十数相加减,看成几个十加几个十的计算奠定基础。
  接着再次呈现:两组使用计数器的方法。
  问题:(如上图3、图4)这两种方法有什么相同点与不同点?
  生1:它们相同都是在十位上拨珠。在十位上拨2颗珠,就是20,表示2个十,拨3颗珠,就是30,表示3个十,合起来5颗珠,就是50。
  生2:不同是,图4能让别人一眼看出哪里是20,哪里是30,图3别人不知道是在算20 30。
  ……
  在10个10个地数的基础上,再呈现两种相似的计数器的数法,直观地将小棒与计数器整合成一体,又借助颜色从细微处呈现数的过程和数的结果。
  在展示这两种视觉形象过程中,学生借助比较,主动展开相似想象、对比想象。强烈的视觉刺激,使学生将不同的视觉形象借助同化、顺应的方法产生新的视觉意象,在不知不觉中渗透计算教学策略及数学思想方法。
  (二)通“象”——理清意识,构绘成“象”
  视觉对象成为意象需要一个人的意识情感充分的参与。学生通过视觉去捕捉视觉形象的轨迹,引发对“知觉力”的分析,通过比较各种形象,并不断将各种“力”融合到已有的知识体系中,使新旧知识之间形成紧密“关系”。
  片段三:(如上图5),当学生借助小棒、计数器计算出20 30=50后,接着呈现口算方法2 3=5(用红色粉笔加粗呈现),所以得到20 30=50。
  问题1:结合小棒、计数器想一想这里的2、3表示什么意思?(2表示2个十、3表示3个十)   问题2:谁能在小棒、计数器、算式中找到2个十、3个十和50。
  有了前面视觉形象的“外衣”,执教者将形象的“知觉力”与抽象的算法建立关系,学生在数学学习过程中将眼、手、脑三位融为一体,在观察、操作、想象中,将抽象的数字20、30、50形象化,用自己方式解释算理,用心灵感悟算法本质。在不知不觉中这些视觉形象被染上了学生的情感、经验和性格等色彩,为学生构绘出其独特的视觉意象,打通了计算教学中“理”与“法”的通道,成为培育计算核心素养的关键之处。
  三、在数学辨析中形成多元化的视觉思维,是培育核心素养的重要手段
  当学生对数学对象进行主动地观察、想象、理解、概括时,客体之“象”进入意念之中,意象将表象世界与抽象思维联系起来转化为思维元素,从而达到解决问题的目的。
  片段四:当学生借助小棒、计数器、口算等方法计算出20 30=50时,这些不同方法是具有个人色彩的零散的视觉意象,如果只是简单将这几种方法呈现,它只是对观测对象的机械复制,如同流星般闪过学生的意识后便消失不见。只有将它们与学生中已有的认知结构建立联系,这些视觉对象才能成为能为我们所用的思维元素。因此在教学时,笔者将三种方法进行辨析(如,右图6):
  问题:这几种方法都能算出20 30=50,它们有什么相同的地方呢?
  生1:都是10个10个数的。(生指着小棒与计数器数。)
  生2:都是把0遮住,先算2 3=5,再添上0就是50。(生指着算式边说。)
  生3:在十位上算2 3=5,十位上的5就是50。(學生一边指着小棒、计数器、算式一边解说。)
  生4:这里的2表示2个十,3表示3个十,它们都是把2个十加上3个十得到5个十,就是50。
  ……
  小结:它们的样子虽然不一样,但计算时的道理是一样的。
  原来所有的方法都是在算2个十加3个十等于5个十就是50,学生在概括的过程就是将这些零散的视觉意象加以融合,对其内部本质特征,总体结构进行积极主动辩证的把握。这样生成的思维过程,与概念思维和逻辑思维是不同的,它有明显的直觉化,缺少强势的逻辑范式。却是借助视觉意象,紧紧围绕着计算核心本质,激发学生发挥能动性,更好地分析问题,解决问题。
  这样,帮助学生通过生成多元资源的学习,对视觉形象进行融合、改造、完善、分析、综合,从而熔铸成鲜明个性化的视觉意象,形成个性化的知识,在此基础上产生视觉思维。使学生不仅知其然而且知其所以然,使计算更具形象性、灵活性、创造性,更有利于学生今后的发展,达到举一反三、事半功倍的效果,更能有效地培养学生的计算素养,将计算教学核心本质烙入学生心中。
  总之,发展学生数学核心素养要针对小学生的年龄特点,在计算教学中借助视觉意象,发展视觉思维,是小学数学计算教学的一个新视角,它不仅能有效地提高学生的运算能力,而且能够有效培育学生的数学核心素养。
  [参 考 文 献]
  [1]傅世侠.关于视觉思维问题[J].哲学动态,1999.
  [2]邓安邦,刘传华.试谈数学教学中的视觉思维[N].四川师范大学学报,1989.
  [3]徐志莲.高中数学教学中视觉思维培养策略研究[J].浙江师范大学,2007.
  (责任编辑:李雪虹)
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