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“烙饼问题”的数学意义之思考

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李俊飞

大家好!我是“一课研究”第二大组第四小组的学员,来自浙江省金华市婺城区蒋堂镇中心小学,很高兴与您在一课研究的微信中相遇。

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本期内容有哪些

听一听:化蝶而飞——影响教师专业发展的四大因素

读一读:“烙饼问题”的数学意义之思考

看一看:看了这张图,才发现我的数学…

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轻轻松松听听书

小学数学教师的专业发展是否可以明确地分解为几个阶段性水平?如果可以,怎么来明晰呢?

思考一:哪些因素影响小学数学教师的专业发展?

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思考二:不同因素在专业发展的不同时期作用不同,从而形成了四个线性阶段。

《化蝶而飞:影响教师专业发展的四大因素》,选自《种子课》(俞正强著)第195—202页。

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坚持阅读8分钟

前言

“烙饼问题”的数学意义是什么?——“烙饼问题”单单是在解决“烙饼的问题”吗?学生为什么要学习“烙饼问题”?(教师为什么要上这节课?)怎样才能算得上已经学清楚了“烙饼问题”?怎样来感悟“优化”?(怎样才能算得上已经教清楚了这节课?)这是我在课前看到这个课题,课堂实践教学,课后反思这三个阶段一直在思考的。也就是,我们通常所说的“是什么?”、“为什么?”、“怎么做?”。

下面我就以此为主线,谈谈我对这节课的理解和感悟。

思考一:从“双基”走向“四基”,从“两能”走向“四能”?

《烙饼问题》是北师版小数教材第8册“数学好玩”内容,在新人教版小数教材第7册“数学广角”中也有它的出现,而这块内容,在之前旧版的教材中是没有出现过的。为什么新版教材中要增加“数学好玩”或“数学广角”呢?

因为小学数学的课程标准变了!通过解读2011版课程标准,我们发现,编委们编制“数学好玩”或“数学广角”等,意在体现《课程标准(2011版)》新增的“双基、双能”。基础知识、基本技能要不要?要,但还不够。我们还要领悟数学的基本思想和积累基本活动经验。不光要能分析问题、解决问题,还要能发现问题、提出问题。实现从“双基”走向“四基”,从“两能”走向“四能”。

那么,“烙饼问题”到底是什么呢?是“烙”关键?还是“饼”关键?是让学生经历一系列完整的“烙”的过程,从中体会转化、分类、最优等数学思想方法、积累动手操作和思维活动经验重要?还是把饼弄熟,吃了就算?我想,这是毋庸置疑的,肯定是让学生经历一系列完整的最优的“烙”的过程,从中领悟数学思想方法、积累活动和思维经验更重要。让学生以饼为素材,烙中体验,烙出方法,烙出成功。

可见,“烙饼问题”并非只是在单纯的解决“烙饼的问题”,它有更深层次的作用和意义。下面结合北师版教材呈现的内容来阐述。

“烙饼问题”这节课,我认为其作用和意义有以下四点:

思考二:“烙饼问题”的四点意义

意义1:明晰方法——学生历经烙饼的过程,体会烙饼的具体方法和处理数据的策略。

在课堂中,学生经历从“烙1张饼、2张饼、3张饼”到“烙4、5、6、7张饼”的过程,充分领悟烙饼的方法,归纳出“同时烙法、交叉烙法”。在生成表格后,让学生观察表格中的数据,发现了变化规律,即当饼数大于1张时,可以分为两类——偶数张饼和奇数张饼,而后用同时烙法和交叉烙法来解决。通过巧设情境、精心设问,引导学生通过大胆猜测、独立思考、动手操作、小心求证和对数据的敏锐感悟和准确处理,从而明晰烙饼的最优方法。

意义2:理清结构——关键是理清“2张饼”和“3张饼”的结构,其它复杂的情况是这两个简单结构的累积。

在课堂的前半部分,与学生一起,探索烙1张饼、2张饼和3张饼的结构。分三步循序渐进:(1)在烙1张饼的过程中,学生明晰了烙饼的条件、了解了烙饼的操作。(2)通过2张饼和1张饼烙法的对比和“为什么多了1张饼,最省时间还是6分钟呢?”问题的反思中,初步明白了“锅的充分利用能使时间节省”,即“同时→省时”。(3)在烙3张饼时,借助学具,在动手操作和通过思考“为什么同样烙3张饼,他只要9分钟,省时在哪里?‚还有比9分钟更省时的方法吗?为什么?”两个问题中,明白用交叉烙法可以保证“锅空间的充分利用,即让锅中每时每刻都有2个面在烙,就可以使时间最省。”真可谓:“道生一、一生二、二生三、三生万物”,学生只要研究清楚了烙1张饼、2张饼和3张饼的情况,就可以悟出其中的道,即真正明白了烙饼问题的本质。看似复杂的烙饼问题,其精义却蕴藏在烙1张、2张、3张饼中,真乃“大道至简”!

意义3:体会本质——在对“时间节省在哪里?”问题的反思中,感悟烙饼问题优化的本质:空间上的同时致使时间上的节省。

在对“本质感悟”的处理上,可分为三个层次:第一,师生共同探究层次,对1张、2张、3张饼烙法的引导探究。在烙1张饼和2张饼的对比和“为什么多烙一张饼,最省时间还是6分钟中?”的反思中,学生初步明白“锅的充分利用能节省时间”。在烙3张饼时,通过思考两个问题“9分钟与12分钟烙法对比,你有何发现?还有比9分钟更省时的吗?”学生进一步明白了优化的本质:锅的充分利用引起了时间的最省。在这一环节通过生生互动,教师的适适当点拨和引导,让学生感悟同时烙法和交叉烙法,明白这两种方法使时间最省的本源:锅空间的充分利用。

第二,学生自主探究层次,让学生讨论:4、5、6、7张饼的烙法,将探索结果记录在表格中。此环节教师完全放手,学生通过独立思考、小组交流和讨论,在学生分组讨论、交流和展示最省时的烙饼方法中,学会转化,发现规律,明白分类讨论的思想——偶数张饼和奇数张饼的最省时烙法,仅仅是烙2张饼和烙3张饼情境的累加。从而充分感悟到烙饼优化的本质:其实所谓的优化,就是如何使锅的空间被充分利用!只要锅空间被充分利用了,就肯定能达成时间上的最优。

第三,变式应用层次。这一环节,一来检验学生对烙饼模型是否真正理解和掌握,二来让学生体会到数学与生活的紧密相连,数学是有价值的,有温度的,是活生生的,它原来就在我们身边!而非是那抽象的高高在上的空中楼阁。

整个过程,以生生对话为主,老师做适时的必要地干预。

意义4:体验和积累“优化”经验——时间之优,在于空间变化;理解之优,在于表征简化;收获之优,在于发现类比;参与之优,在于问题趣化。

这节课,我们与学生一起体验和积累以下四个“优化”经验:(1)时间之优,在于空间的变化。我在意义3中已经比较详细的阐述过。(2)理解之优,在于表征简化。观察教材,我们会发现,以烙饼为素材,来感悟优化是非常好的,因为烙饼与生活联系很紧密,烙饼就操作层面来讲是比较简单的,而且每位学生基本上都会有或多或少的生活经验,真正的从生活中来。但是烙饼简单却又深刻:以烙饼问题为主题,分三个层级,层层递进,在掌握基础知识、训练基本技能的同时,也感悟到了化繁为简、分类讨论、对比优化等数学思想方法,积累了解决此类问题的活动经验和思维经验,让学生经历了一个完整的发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的过程,体会到了真正理解和顺利解决问题之后的成功喜悦。(3)过程中不断类化——方法层面的类化(4张以上与1、2、3张烙法的对比),整体表格规律的类化(偶数张与技单数张内部类化、互相之间的类化),应用层次的类化(生活中的“烙饼问题”,对此模型的灵活应用)。(4)问题的趣化——既然是“数学好玩”领域,那是让学生感受到数学是好玩的呢?还是让学生这样来“玩好”?好玩好玩,为什么要提“好玩”?因什么“好玩”?怎么样才“好玩”?进而怎样让学生充分的“玩好”?课堂中,我们在饼、锅,语言、神态等方面都有意识地趣味化,让学生在快乐中学习知识。

我们追寻着优化的脚步,不断积累可见可操作的活动经验,更是在积累如何思考的经验。以帮助学生建立自己对数学现实和数学学习的直觉,学会用数学的思维方式进行统筹安排。

这四点,正是指向我们当下所提倡的“核心素养”。这样的课堂教学,完成了从生活情境到数学问题的抽象,从数学问题到数学方法策略的推理和建模,从数学回归到生活的模型应用。让我们看到,通过我们的努力,能够让核心素养落地,更能够在我们课堂上生根、开花、结果。这不正是,史宁中教授对“数学核心素养”所阐述的:让学生能用数学的眼光观察现实世界(抽象),用数学的思维分析数学世界(推理),用数学的语言表达现实和数学世界(模型)。这样一来,我们是在追求具有自然生成过程、多层次思维碰撞和充分的数学交流。从而既烙熟了饼,也让我们掌握了烙熟饼的方法和技能,更积累了烙熟饼的活动经验和思维经验。今后生活中遇到一个新的问题,诶,我不会慌,我可以这么去想、去做、去解决。

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看一看:看了这张图,才发现我的数学……

你若盛开 蝴蝶自来

审核人:刘永军

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