善用比较提升学生空间思维能力

来源 :中小学课堂教学研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luoming106
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  【摘 要】体积与容积是两个抽象的概念,为了抓住概念本质,促进概念内化,教师在教学中可以利用比较的方法,引导学生在比较中感知、理解并掌握体积与容积的概念,从而培养他们的空间思维能力,同时挖掘数学学习中蕴含的育人内容和属性,把德育巧妙地贯穿在知识的学习中。
  【关键词】体积与容积;空间能力;比较
  【作者简介】韩东,高级教师,安徽省教坛新星,淮北市小学数学“韩东名师工作室”首席名师,淮北师范大学硕士生导师、兼职教授。
  著名数学家弗赖登塔尔指出,几何是对空间的把握。这个空间是儿童生活、呼吸和运动的空间。在这个空间里,儿童必须学会去了解、探索、征服,从而能更好地在其中生活、呼吸和运动。[1]11可见空间观念的发展对学生来说有着重要的作用。如何有效地培养学生的空间思维能力呢?教育家乌申斯基曾说过:“比较是一切理解和思维的基础,我们正是通过比较来理解世界上的一切的。”[2]因此,教师在教学中善用比较有利于学生建立空间观念,加深概念的理解,促使知识的融会贯通。笔者以北师大版数学五年级下册“体积与容积”一课为例,对此进行研究。
  一、教学分析
  (一)教学疑难点剖析
  在教学中,很多教师都有这样的共识:立体图形要比平面图形更难让学生理解,可是无论是人教版、苏教版,还是北师大版的数学教材都是按照“体—形—体”的规律编排,为什么会这样呢?厘清缘由将有利于教师认清“体积与容积”一课的疑难点。首都师范大学的刘晓玫教授把空间观念划分为三个水平:水平1是(完全)直观想象阶段;水平2是直观想象与简单分析抽象阶段;水平3是直观想象与复杂分析阶段[1]25。低年级学生一般处在水平1,他们倾向于初步直观感知基于经验的纯粹想象,很难建立起抽象的几何概念,所以教材让学生先学“体”。但这种学习偏重于让学生粗略地整体感知那些最明显、最突出的单一要素。于是,很多教师反映,在教学中存在以下难点:其一,什么是空间?学生理解它要比理解体积更为重要;其二,体积的大小是什么?学生往往喜欢从长和宽的二维视角(面积)看事物,这将对体积的认识产生负干扰。容积是体积的下位概念,它与体积紧密联系在一起,有了前期空间与体积的认识,容积的学习也就变得简单多了。因此,教学的重点在于通过比较,认识容积和体积的联系与区别,让学生更加理性与深刻地理解容积的概念。
  (二)教学关键点突破
  奥苏伯尔认为,儿童获得概念有两种形式,即概念形成和概念同化。显然体积概念的教学,应以概念形成为主。比如,对于空间的感悟,通过一些外观差异较大的物体的比较,让学生明确占空间这一关键属性;對于体积大小的比较,从度量入手(长度、面积和体积都是基本的度量概念),凸显体积的三维度量方式,从而改变已有的面积大小观念,然后再用排水法直观感知占空间大小。
  对于容积概念的教学,教师应以概念同化为主,让学生在理解了体积概念之后,在体积相同(不相同)而容积不相同(相同)的比较推理中,在如何增大体积或容积的比较思辨中,自然感悟体积外观空间,容积内察容纳。因此,不管是概念形成还是概念同化,都强调比较在“体积与容积”概念教学中的作用,通过比较可以帮助学生提炼体积与容积概念的本质属性,并对其异同点及内在联系加以辨析,以构建整体知识结构。
  (三)教学德育点渗透
  立德树人是教育教学的根本任务,教育家托马斯·里考纳认为,各科教学对道德教育来说是一个“沉睡的巨人”,潜力极大[3]。数学学科也不例外。在“体积与容积”的教学中,教师除了教授学生课本上的知识,还可以以盒子包装作为教学的切入点,落实立德树人任务,增强学生节约和环保的意识。
  二、教学实践与设计
  (一)在比较中感知空间大小
  在教学伊始,教师首先提出以下问题引发学生思考。
  问题:如图1,这有两箱相同品牌的饼干,售价都是30元,你会到哪个超市去买?为什么?
  在教学中,笔者发现很多学生选择A超市,因为学生觉得A超市的饼干包装占的空间大,B超市的饼干包装占的空间小。接着,教师让学生举例说明身边哪些物体占的空间大,哪些物体占的空间小。
  【设计意图】大小不同的两个包装箱的比较问题,不仅拉近了教师与学生的距离,还使学生在明显的视觉对比中,轻松感知空间的存在,并感悟到空间有大小之分,同时也为后续的拒绝“过度包装”教学埋下伏笔。教师让学生结合身边的物体,对比物体所占空间的大小,从而让学生对空间建立起清晰、鲜明的概念。
  (二)在比较中深化体积理解
  1体积概念的生成
  教师引导学生举例说明物体的体积,让学生认识体积的概念。
  师:生活中的物体都占了一定的空间,像这样,物体所占空间的大小叫做它们的体积。
  师:同学们能说一说其他物体的体积吗?2体积大小的比较
  师:如图2,你能一眼看出哪个物体的体积最大,哪个物体的体积最小吗?
  (1)产生矛盾
  学生举手发言,分别说出了自己的答案。教师发现大家答案不统一,于是激发学生进一步探究。
  (2)比较方法
  A观察法
  师:虽然大家的意见不统一,但比较时怎么都把③排除在外呢?
  生:因为③一眼看上去就知道不是最大或最小的物体。B计算法
  师:那么①和②哪个的体积最大?绝大多数学生认为②的体积最大,学生开始争辩。有的学生认为通过观察就可以得出①的体积最大;有的学生认为②虽然看起来小,但是它比①厚,所以②的体积最大。最后,教师引导学生用数一数的方法进行比较:①一共有3×5=15包纸面巾,②一共有3×6=18包纸面巾,所以②的体积最大。
  师:为什么刚一看好像①的体积最大呢?
  生1:因为①的面大,所以人们潜意识就认为它的体积大。   生2:以前我们比较大小只看长和宽就行了,但体积要看长、宽和高。
  师:这位同学说到点子上了,以前大家比较大小时,只关注二维的面,而体积是三维的体,它有长、宽、高三个维度,我们要有很好的空间想象力才行。C排水法
  师:④和⑤哪个的体积最小?有的学生认为⑤的体积最小,因为⑤的两头都是尖的;有的学生认为虽然⑤的两头尖,但是它比④大,所以④的体积最小;有的学生认为④从头到尾都大,所以⑤的体积最小。
  师:看来大家谁也说服不了谁,你们有什么办法比较它们的体积大小吗?学生说出各种比较的方法,例如描边比较、掂重量、溢水法、排水法等。最后师生一起通过以下实验得出结论,即在两个烧杯中倒入同样多的水,分别放入两个物体,比较水面高低,得出④的体积最小。
  师:为什么放入④后水面升高了?
  生:④占了空间。
  师:为什么放入⑤后水面也升高了?
  生:⑤也占了空间。
  师:那为什么装⑤的杯子里的水位比装④的杯子里的水位要高?
  生:因为⑤比④的体积大。【设计意图】张奠宙教授指出,给五年级学生讲体积应该从度量入手,体积是对三维物体大小的一种度量,和线段的长度、平面图形的面积加以对照,就能增加对体积的理解[4]。因此,在这个教学环节,笔者设计了三个层次的比较活动:第一层次是通过直接观察比较得出体积大小(矿泉水瓶);第二层次是比较两包纸面巾的体积大小(一包正面大但薄,一包正面小但厚),从而引发学生的争论,正是在体积大小的辨析中,改变了学生已有的面积大小观念,凸显体积的三维度量方式,同时也为今后计算长方体体积打下基础;第三层次是比较不规则物体(土豆和红薯)的体积大小,有了前面的比较基础,学生自然会从长、宽、高三个维度思考问题,但不规则物体很难直观比较体积大小,于是教师通过实验利用排水法让学生更直观地感知物体所占空间的大小。
  3巩固提升
  (1)如图3,用相同数量的硬币分别垒成下面的形状,哪个体积最大?为什么?
  在学生的答题中,笔者发现有两种答案:一是③体积最大;二是①和③体积都是最大的。两种答案的学生各执己见:有的学生认为③倾斜后,体积变大了;有的学生认为③虽然倾斜了,但都是10枚一样的1元硬币,体积一样大。最后,一位学生提出:把①和③都放在同样多的水里,因为都是10枚一样的1元硬币,水面上升肯定一样高,所以体积一样大。
  (2)用相同的四个小正方体,排成如图4的两个长方体。两个长方体的表面积相同吗?体积呢?
  师生共同探讨,得出表面积不同,但体积相同的结论。于是,教师顺势对学生进行以下引导。
  师:从这道题中我们发现,体积和表面积好像不是一回事。表面积相等,体积不一定相等;表面积大,体积也不一定大。
  (三)在比较中感悟体积与容积的不同
  1理解容积概念
  师:现在大家对于体积的感悟更深刻了吧。让我们再来仔细观察图2的五个物体,你有没有发现哪个物体与众不同?通过教师引导,学生发现矿泉水瓶最特殊,可以装水、沙子之类的东西。于是学生得出以下结论:像矿泉水瓶这样,里面能装东西的物体,我们把它叫做容器。接着教师让学生说一说身边还有哪些容器。
  师:这些容器都有一个共同的特点,就是它们都能容纳物体。像这样,容器所能容纳物体的体积,就是它的容积。
  师:矿泉水瓶的容积是什么?
  生:矿泉水瓶的容积就是矿泉水瓶所能容纳物体的体积。接着,通过现场倒水试验,教师继续引导学生思考:先不倒满,这是它的容积吗?如果不是,那么什么才是它的容积?
  2比较大小
  (1)实验质疑
  首先,教师让学生观察2个外观相同的矿泉水瓶,比较两者的体积和容积是否相同,当学生得出外观相同的矿泉水瓶体积和容积都相同的结论后,教师把其中的一瓶矿泉水倒入另一瓶中,看看是否正好装满,以印证结论的正确性。此时,学生发现还剩一点水,从而引发强烈的好奇心。
  师:好神奇,居然还剩一点水!这说明两个矿泉水瓶的容积不一样,为什么呢?课堂顿时活跃起来,学生猜测,可能一个瓶子是扁的或是提前倒出了水,但都被否定了。另外一名学生提出了自己的想法:其中一个瓶子底部提前装了一些东西。当教师提起瓶子,学生恍然大悟,原来一个瓶子里加了石块。最后,教师和学生共同得出结论:体积相等,容积未必相等。
  (2)变化大小
  师:如果想把其中一个矿泉水瓶的容积变小,怎么办?
  生:往矿泉水瓶里面加些东西。
  师:如果想把其中一个矿泉水瓶的体积变大怎么办?
  生:在矿泉水瓶外面加些东西。
  师:体积和容积有时还真的不是一回事,它们有什么区别?师生探究后得出结论:体积是从外面看物体占多大空间,容积是从里面看能容纳多大体积。外观占空间,内察能容纳。
  【设计意图】思维自惊奇和疑问开始,教师出示两个外观完全相同(体积相同),但内部却有差异的矿泉水瓶(容积不同)。学生以为容积会一样大,结果一倒水才发现了问题,他们在“心求通而未达,口欲言而未能”中积极思考,主動探究,感悟体积与容积的不同。接着又在如何使体积和容积变大或变小的问题中,让学生体会体积和容积的区别,从而深入理解两者的含义。
  3是否有容积
  教师出示一个泡沫,并提问学生。
  师:泡沫有体积和容积吗?当学生得出泡沫有体积没有容积的结论后,教师把泡沫翻转过来,学生发现里面居然挖了个洞,于是纷纷改口说有容积。
  师:为什么有容积?
  生:能容纳物体。教师通过不断追问以及巧妙的课堂问题设计,让学生更进一步理解体积和容积的区别,加深对容积概念的理解。   4容积大小
  教师让学生思考:淘气和笑笑各有一瓶同样的饮料,淘气倒了3杯,而笑笑只倒了2杯,你认为有可能吗?从而激发学生探究的积极性。
  (四)在比较中渗透德育教育
  1回归课始的饼干问题
  教师让学生再回到课堂伊始的饼干问题,引发学生思考:你认为A超市的那箱装的饼干就一定多吗?接着,教师通过PPT揭开谜底后,学生的学习兴趣得以激发。
  师:大家为什么笑了?
  生:大的那箱容积很小,小的那箱容积却很大。2德育教育
  师:生活中你见过像这种过度包装的商品吗?学生举出诸如化妆品包装、豪华的钢笔包装等例子。接着,教师再通过PPT出示水果、茶叶等包装,让学生再次感受过度包装的生活实例。
  师:你想对过度包装说些什么 ?(学生提出过度包装的危害,从而达成德育教育的目标。)
  师:如果让你设计一个节约和环保的铅笔盒,你会怎么设计?请填写下面广告词。
  节约环保铅笔盒,( )空间,( )容量,是你理想的选择!学生填完广告词后,教师播放关于小空间大容量的铅笔盒的视频,让学生增强环保理念。
  【设计意图】教师在課末设置了揭秘环节,当学生看到两个包装盒内部的物品大小时,会心地笑了,此时拒绝“过度包装”的环保理念从心灌输并自然引入课堂,让学生在潜移默化中获得了知识并提升了思想。
  三、教学反思
  (一)比较,让课堂辩论更精彩
  学习是学生自主建构的过程,教师应积极地引导学生由被动的听者变成主动的辨者,在辩论中交流、批判、反思及改进。在本节课,笔者设置了5种物体大小比较的情境,让学生互相辩论,同时通过教师的适当引导,使这场辩论更有深度。
  (二)比较,让学习探究更神秘
  一节课如果只是空洞的讲解,必定是无趣的。学习应该是积极进取、内心愉悦,促进思维成长的过程,这三者相互联系,缺少其一,对学生的学习来说都会有所缺憾。在教学中,笔者有意在概念比较中设置一些悬念,学生见中生疑,疑而求解,好奇心与探究欲被充分调动起来,提高了教学效果。
  (三)比较,让育人价值更凸显
  人们常说数学是枯燥无味的,但是通过挖掘数学知识蕴含的育人内容和属性,把德育巧妙地贯穿在知识的学习中,也能达到“随风潜入夜,润物细无声”的效果。在本课中,笔者引导学生对两个外观差异较大的箱子进行对比,为拒绝“过度包装”埋下伏笔,培养学生的环保意识。
  参考文献:
  [1]刘晓玫.小学生空间观念的发展规律及特点研究[D].长春:东北师范大学,2007.
  [2]吴萍.巧用比较 把握本质:“两位数加一位数(进位)”教学片断与思考[J].小学数学教育,2017(11):56-57.
  [3]傅国文.找准德育切入点,让科学教育与德育双丰收[J].考试周刊,2010(1):209-210.
  [4]张奠宙.从体积的定义说起[J].小学教学(数学版),2008(11):12.
  (责任编辑:陆顺演)
其他文献
【摘要】在阅读教学中,释义、解码、评鉴对正确解读文本具有重要意义。为更好地阐述这三个层级,研究者通过对本专栏三个教学设计中每一个层级所提出的问题进行深度分析,详细阐述释义主要解决基础性问题,解码主要解决核心问题,评鉴主要解决深难问题,层层递进,使教师教有路径,学生学有实效。  【关键词】三层级解读理论;教学设计;教学实效  【作者简介】黄伟,教授,博士生导师,主要研究方向为课程与教学论、中小学课堂
期刊
【摘 要】文言文是中华民族文化的一部分,是古典文学殿堂中一颗璀璨的明珠。小学作为学生文言文学习的起步阶段,首要任务是激发学生文言文学习兴趣,培养良好的文言文学习习惯,为学生终身学习奠定基础。教师以小学文言文学习的首篇课文《司马光》为例,从“新鲜感”的激发、“体验感”的营造、“认同感”的培植等方面就文言文学习兴趣的培养进行阐述。  【关键词】小学语文;文言文;教学策略  【作者简介】钟蕙,高级教师,
期刊
【摘要】人教版高中数学新教材已于2019年下半年在部分省区市推行试用,这是核心素养导向下的高中数学教材变革,充分体现了整体性、过程性、联系性、选择性、融合性、实践性的特点。研究者以人教版高中数学新教材“三角函数”为例,对新教材的课程结构、内容顺序、知识衔接等内容进行分析,为落实数学核心素养,实现数学育人奠定基础。  【关键词】新教材;旧教材;三角函数;课程结构  【作者简介】吕增锋,正高级教师,宁
期刊
【摘 要】数学建模是六大数学核心素养之一,它在中学数学解题与问题解决活动中有着广泛应用。文章根据有关研究者提供的两种数学建模核心素养的水平划分方案,对应用数学模型“实数=整数部分+小数部分”获解的六个中学数学问题进行分析,得出了相关结论和研究展望。教师在教学中应合理界定中学数学建模核心素养的教学目标,开发数学建模问题,完善数学建模核心素养的水平划分方案。  【关键词】数学核心素养;数学建模;水平划
期刊
【摘 要】通过对浙江省H市所属区内初中学校的问卷调查发现,疫情期间初中在线教学中存在诸如平台不稳定、教师操作不熟练、学生设备不到位和学习效果不理想等问题,研究者建议在线教学应从稳定平台、强化操作、有效监控和多方融合等方面不断完善,打造高效可持续发展的在线教学模式。  【关键词】疫情;初中学校;在线教学;问题  【作者简介】陶芳铭,教育学博士,浙江树人大学树兰国际医学院讲师,公共事业管理教研室主任,
期刊
【摘要】基于三层级解读理论,研究者对《列夫·托尔斯泰》进行释义、解码、评鉴,引导学生厘清文章写作思路,深刻理解托尔斯泰的高贵灵魂与崇高品质,并将之与罗曼·罗兰的《名人传》中的《托尔斯泰传》进行互文阅读,以进一步品味文章的设喻技巧,引导学生进行读写迁移,将所习写法技巧运用于写作,落实语文核心素养。  【关键词】《列夫·托尔斯泰》;三层级解读理论;精微设计  【作者简介】汪令社,六安市金安区东桥镇初级
期刊
【摘 要】类比是数学研究的重要思想方法,通过同类事物的比较,认识它们之间的共性,从而由一类事物的性质类比出另一类事物的某一性质。在高中数学教学中,教师使用类比方法使学生能更好地理解新旧知识的联系和区别,从而形成完整的知识脉络。教师由向量入手,将圆内的结论类比到椭圆中并进行探究、证明和应用,使学生能用类比的方法探索和研究数学问题,提升其数学核心素养。  【关键词】向量;类比;椭圆;核心素养  【作者
期刊
【摘要】教材整合是教师基于学生需求、教学风格以及课程实施要求开展的教材分析和二次开发的过程,是确保教学有效性的重要环节。基于此,文章提出CODS教材整合模式的理论依据、内涵、原则、操作流程及注意的问题,以期提高一线英语教师的教材整合意识,提升教材整合能力,进而满足学生的学习需求。  【关键词】教材整合;CODS模式;课堂教学  【作者简介】骆北刚,副教授,硕士研究生导师,主要从事英语教育和教师教育
期刊
【摘要】“重视对地理问题的探究”是地理新课程改革的基本理念之一,设置一个好的教学情境问题对课堂教学的推进和学生地理思维的形成无疑会起到点睛作用。教材作为课程资源的重要组成部分,蕴含大量经典的情境素材和严谨的编纂逻辑,但同时也存在滞后性等问题。在新课程改革的浪潮下对教材进行创造性的问题重设,对于满足学生更深层次的地理学习需求具有重要作用。  【关键词】教材开发;问题设计;教学实践  【作者简介】丁书
期刊
【摘要】数学问题解决教学设计要求教师不能将自己的解题思维不加变动地呈现给学生,而是必须促进学生产生整理与组织信息的行为活动,启发学生通过对信息的处理过程,自行地萌生(数学)观念,在观念指导下发生有意识、有目的的行为。这样的教学过程实现了理解数学知识,生成数学观念,产生数学猜想,形成解题能力,落实核心素养,萌生数学情感等教育价值。  【关键词】数学问题解决;教学设计;以行致知;由知导行  【作者简介
期刊