利用图形表征促进问题解决

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  表征在辞典中的解释为“揭示,阐明”之意,是外部事物在心理活动中的内部再现,它一方面反映客观事物,代表客观事物,另一方面是心理活动进一步加工的对象。表征是一种心理过程,即学生对问题的理解和内化,也是问题理解的一种结果,即问题在头脑中的呈现方式。
  在现实教学中,很多学生学习数学都有这样的感受,公式定理记了不少,教材中的题目似乎也一看就懂,遇到陌生问题常常感到无从下手,不知所措。究其原因是多方面的,其中很重要的原因是解决问题的表征形式影响学生的思维方式,导致学生不能有效解题。对题目做什么样的表征,这种表征是否适宜,直接影响问题解决的难易、快慢和成败。图形表征在问题解决中起着相当重要的作用,图形表征可以使抽象的题目变得形象,运用图形表征可轻巧地找出一些文字中未经解释的有用信息,促进问题的解决。在小学数学教学中有很多内容是应用了图形表征的方法,这符合小学生的认知能力。
  一、画图搭桥,抽象问题具体化
  随着新课改的逐步深入,解决问题的呈现形式更丰富多彩,内容更具有广度和深度,学生面对实际问题时,会主动尝试用自己的方式方法理解题意,内化为自己可以接受的题目。图形表征是众多的表征题意中最基本的,也是一种很重要的方法。示意图能为学生理解抽象的数学问题搭好桥,帮助学生化抽象为形象,化复杂为简单,化无序为有序,从而使学生找到解决问题的突破口,并形成解决问题的思路。
  例如:17个小朋友站成一排,从左往右数,芳芳排在第9;从右往左数,兵兵排在第4。芳芳和兵兵之间有多少个小朋友?这一题初看题目比较难理解,但是如果学生自主地用○、△等简易符号表示17个小朋友,再找到芳芳和兵兵的位置,再现站队场景,列式解决就方便得多。这样把一道文字呈现的题目以符号的形象展示,使得抽象的问题具体化,降低解决问题的坡度。
  二、形式多样,表征问题灵活化
  在传统解决问题教学中,提到画图老师们想到的是线段图,他们往往把画线段图作为一个知识教给学生,而不是作为一种方法,所以学生往往不会按照老师的要求画出标准的线段图,甚至不会主动画图。新的教学理念指引我们要不断研究,要把它看做是帮助学生解决问题的一个表征能力进行教学,不断总结,教给学生多样的画图的方法,提高学生自主运用图形帮助我们进行问题表征。
  1.线段图:可以把题意简洁形象的表现出来,在表示两个量的比较关系中比较常用。例如:青云小学十月份用水440立方米,比九月份节约20%。九月份用水多少立方米?学生第一时间可能会列出440-440×20%,这时教师不要急于下结论,而是引导学生将题意用线段图表示出来,理解单位“1”是九月份,找到量与分率的对应关系,从而正确理解题意,确定用方程解决问题的方法。
  2.树状图:有些特定的解决问题,思考时具有一定的顺序性,我们可以根据题意画出树状图,边画边思考,答案慢慢就水落石出。例如在教学“搭配中的规律”时,使用“树状图”会更直观:有3件不同的衬衣和5条不同的裤子,配成一套衣服,一共有几种不同的搭配方法?学生凭借大脑想象比较困难,这时用简单的符号表示衬衣和裤子,连线搭配,通过画图,题目就能迎刃而解。又如有16支球队参加比赛,比赛以单场淘汰制进行。数一数,一共要进行多少场比赛后才能产生冠军?学生根据题意自己画图,在示意图中理解淘汰制的规律就找到解决问题的思路。
  3.示意图:在解决问题的过程中,学生会根据自己的经验,画出一些让我们意想不到的图。在这种情况下,教师既要充分肯定学生画图的创意,保护学生学习数学的兴趣,又要通过图形帮助学生理解学习数学知识的价值。例如:王大爷想靠墙围一块长8米,宽5米的长方形菜地,请你帮王大爷算一算需要篱笆多少米?学生可以将题意用图形表示出来,如果是一面靠墙,该是长边靠墙还是短边靠墙呢?如果节约篱笆可以两面靠墙吗?这种图形对学生有一定的挑战性,经过这样的尝试,学生真正理解长方形的周长知识在生活中的实际运用。
  教学要真正做到培养学生运用图形表征的能力,不是在加深问题的难度上下工夫,而是要通过有代表性的又为学生容易接受的题目,着重培养学生的画图兴趣,使学生产生迁移。这样即使遇到一些陌生的题目,学生经过自己的画图、分析也能找出解答方法。因此教师要鼓励学生灵活运用图形表征题意,分析和解决问题。
  三、循序渐进,画图方法习惯化
  图形表征的掌握不是一朝一夕就能学会,而是需要从低年级开始不断训练才能形成。我认为教师应该分三步进行引导。第一阶段:自由画图阶段,是用画图理解问题解决的初级阶段,即低年级阶段。这时老师可以放手,让学生自由发挥,无论学生画得如何,教师都应该鼓励他们。第二阶段:规范画图阶段,即中年级阶段。当学生想画图,但画出的图不够规范,不能准确表示题意时,引导他们将所画的图形不断规范,标出题目中的已知条件和问题,形成相对标准的图形。第三阶段:脑中成图阶段,这是用画图方法表征题意的最高阶段。这时学生在图形表征的长期训练后,看到题目能在脑中想出示意图,然后根据脑中的示意图解决问题,从真正意义上提高学生的解题能力,一般高年级的学生具备这样的能力。学生通过图形表征解决问题,就能感受到直观示意图对于解题的作用,形成应用图形表征题意的兴趣和自觉性。
  学生有着不同的知识背景,对题意的理解方法也各不一样,这正是学生个性的体现。图形表征固然是一种很重要的表征方式,但在解决实际问题中要灵活应用,需要与其他学习方法相结合,充分发挥其作用,达到提高学生解决问题能力的目的。
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