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面向生活,注重实践,引导建模,实施“生活数学教育”

【题记】

万事万物没有变,是我们在变。衣服要卖掉,思想要保留。——梭罗

吹毛求疵的人即便在天堂也能挑出瑕疵。——梭罗

 

联合国教科文组织《学会生存》中分析现行学校教育时说过这样一句话——

儿童的人格被分裂成互不接触的两个世界:在一个世界里,儿童像一个脱离现实的傀儡一样,从事学习;而在另一个世界里,他通过某种违背教育的活动来获得自我满足。

试想,学生在没有任何"感受""体验"生活的机会,数学学习的个性、灵性、思维的灵感火花又从何而来呢?

现在,数学领域已经发生戏剧性的变化,当今的孩子,已经生活在一个充斥着计算器和电脑的时代里,他们需要具备比以往更强的分析能力、实践应用能力、创造力和灵活性。

为了使学生视为日常生活的一部分而不仅仅是数学训练。作为教师必须引导他们走向生活,勇于实践,在生活实践中触摸、感知、体验,培养他们"数学"的意识和能力,从而建构起属于他们"自己的"认知结构、思维模式与情感模式,为他们今后学习打下宽厚坚实的基础。

一、面向生活,在联系中培养"触摸知识"的能力

小学生的思维特点是以形象思维为主.他们获取的绝大部分数学知识都是在形象感受、感知的基础上逐步建立表象,从而形成概念。因此,加强数学教学与生活实际的联系,给学生打开"生活"这扇窗,为他们展示一个具有吸引力的、新奇鲜活的世界,这既符合小学生的认知特点,又可以消除学生对知识的陌生感,让学生觉得数学就在身边,在心理上缩短与数学的距离,从而调动学习积极性。

让学生在"触摸"中掌握知识,就是要求教者注重教学的过程,让学生自己多实践,多操作,然后在此基础上去感悟知识,主动获取知识。在这里,我们强调"触摸"而不是仅仅是"掌握",是因为"触摸"是尝试性的,非一次完成的,是允许失败的,它不十分强调标准答案和一次过关的。因此,在"触摸"中掌握知识,符合学生学习的个性特点,是实实在在的"目中有人"的数学教育,也符合"可持续发展"思想,有助于激发学生学习兴趣,提高学习内驱力。

数学是大量的的概念集合,而概念是"生活的具象",又是具体形象事物的抽象与"升华"。它反映的是客观事物的一般的、本质的特征,但它在舍弃了事物的非本质方面的同时,又失却了具体形象的支撑,变成了一段抽象的、枯燥的数学术语。因此在概念教学中,注意联系生活实际,让学生"触摸知识"就显得更为重要了。

如角的概念,即"从一点引出的两条射线所组成的图形,叫做角",这一概念是对生活中无数个不同形状、大小的角的概括。对于这个概念的教学,笔者曾有幸观摩了两节不同教法的课。

教法一:在黑板上出示三个不同的角,问问学生这些叫什么?学生答:"",然后出示角的概念,让学生背诵。接着安排一些判断题让学生练习。

教法二:教师先询问:"你们见过角吗?"然后让学生动手摸摸书本、三角尺等各种物体中的角,接着问:"角是否与颜色有关?""是否与材料有关?""那么,什么叫角呢?""请小朋友画一个角"。在学生画角的基础上,再请学生摸摸书本、三角尺中角的顶点、边长,最后,概括出角的概念.在此基础上,再让学生说说平时生活中所看见的各种各样角,从而进一步理解角的概念.

这两种不同的教学方法,前者较为简洁,几分钟后学生就能背诵出角的概念,但这个概念的产生却脱离学生的认识规律。学生记住的仅仅是一段数学术语,而无形象事物的支撑,如果长此以往,学生头脑中堆砌的只能是一个个孤立的概念集合。后者从教法上来说,似乎显得比较繁琐,但它的长处却显而易见。教者从学生生活出发,从学生平时看得见、摸得着的事物开始,在具体形象的感知中,建立概念,然后又从概念出发,再来寻找生活中的角,以进一步沟通数学与生活的联系。这样,学生对这一概念的掌握一定比较牢靠。

同样,学生在学习其它几何初步知识时同样离不开"触摸"这一重要过程。如五年级,在学生学习完有关平面图形面积的计算后,我组织了学生进行户外测量与面积计算。同学们兴致勃勃地测量了操场的长与宽,算出了操场的面积。铅球投掷场地是一个近似的梯形,学生也能算出面积。我又指导学生估面积,操场上大大小小画了许多图形,有长方形、正方形、三角形、平行四边形、梯形等,学生单凭自己的"眼力",看谁估算得最准确,然后再实际量一量,算一算,学生就在这样的"量算""估算"中,知识得以巩固,思维能力(特别是直觉思维能力)也得到了较大的提高。

这时,有一名学生突然问:"老师,我家有一幅江苏地图,我想算一算我们镇区的面积,可是它是一个不规则的图形,我们如果来算出它的面积的呢?"这个问题,把大家难住了,于是我叫大家把本镇的地图用纸板放大,让每个同学回去思考这个问题。

第二天,学生们在课堂上纷纷发表意见,有的说,可以用割补、拼凑的方法来进行,把它拼成一个近似的长方形或其它图形;有同学赶快站出来反驳说,这样算出来很不准确。后来,又有同学说出一个想法。他说,先在地图的中间刻一个长和宽都是10厘米的正方形,用天平称出它的重量,再把这块纸板放回原处,称出整个我们镇这块纸板地图的重量,最后算出整块纸板的重量是10厘米正方形重量的几倍,就能算出整个地图的面积了。

真是绝妙!从算面积,到估面积,再到"称面积",学生在触摸知识、自主探索和交流交往中,思维终于迸发出了闪亮的"火花"

二、注重实践,在体验中培养"应用知识"的能力

国家课题组"我国中小学生学习与发展"最新研究发现:学生年级越高,越不喜爱学以致用。其原因大致有三方面:一是应试教育越演越烈,学生升学压力大,只知道死学习,却缺乏在生活实践中运用知识的意识;二是教师为了学生在应试中能取得好成绩,也再无精力引导学生在生活实践中运用知识;三是现行教材过于程式化,枯燥无味,单调繁杂,高深莫测,板着面孔,存在着明显脱离生活实际的倾向,学生在学习中无法体验到数学价值的"丰富"与内涵的"美妙"

众所周知,学生学习知识和运用知识构成了学习活动的两大部分。阿拉伯学者伊木·穆加发说:"知识是果树,知识的应用就是果树结的果实。"目前,由于一些学校偏重于书本知识学习,偏重于机械的重复演算,学生的学习成了"一线天"式的学习,因此学生只能得到干瘪苦涩的"果实"。而让学生带着所学的知识走向实践,积极参与数学实践活动,学生就从原来的封闭格局,一下子走向广阔的大千世界。于是,他们可以寻找到课本中数学问题的原形,学会用数学观点来解释现实世界中的数学问题和非数学问题,使学习活动由原来被动接受成为积极的主动建构,从而学会建立数量和空间关系的模型,并用以解决实际问题。所以,只有在成功的数学实践活动中,他们才能体会到数学的内在价值,感受到数学的力量与真正的美感。

比如在教"比和比例"这一知识前,教者先设计这样一个问题:谁能想办法测量出操场上旗杆的高度?学生有的说爬上去量,有的说放倒旗杆量……教师鼓励学生思考:有没有更方便、更快捷的方法呢?这样激发了学生学习新知的欲望。当学生学习了"比和比例"这一单元后,我就利用数学活动课,引导学生用"量杆子的影子"办法来求得旗杆的高度。可在活动过程中,学生们碰到了新的问题:在有阳光照射的情况下,可以用竖旗杆的方法来测量旗杆的高度,如果碰到阴天,没有"杆子的影子",又该怎么办呢?于是学生又在实践中反复进行探索,终于有学生想出了用"镜子放在地上照"的办法。具体是这样的:将一面镜子放在地上适当的地方,镜面朝上。测量人直立,眼望镜面,在旗杆根部与镜子的连线上慢慢后退,直到能在镜子里看到旗杆的顶端时站住。这时,只要量出旗杆根部到镜子的距离、镜子与测量者间的距离、测量者眼睛离地面的高度,就可以求出旗杆的高度了。如下图中的数据是一个学生测量所得,那么设旗杆高为X,可列比例:X:1.2=6:0.8,从而求得旗杆高为9米。

符合"学生文化"特点的数学实践活动,使学生学习空间大大扩展,活动内容大大增加,学生交流面越发广泛,学习活动一下子由知识接受层面一下子进入知识应用层面,学生的"数学文化"得以交流,创新思维得以激活和碰撞,头脑容易产生"风暴",调查、操作、分析、探索、创新等诸方面能力得以综合推进。

美国数学家波利亚曾说:"数学教师的首要责任是尽其一切可能来发展学生的解决问题的能力。"

可见"问题解决""生活数学教育"有关密切的关联。教师如果在教学中有意识地创设一些"开放式问题情境",一定能让学生更加体验到数学的丰富魅力!

由于开放型问题的解决,一般需要学生去观察、试验、分析、类比、归纳、猜测、猜想、综合、验证或证明,与生活问题解决与科研问题解决的具体情况十分接近,因此,对于培养学生的应用意识、探索精神、发散思维和创新能力,无疑具有较大的促进作用。

笔者曾经进行过开放式教学的尝试,设计出这样一道题:"有一块长方形花圃,长8米,宽6米,现在要求把这个花圃中的一半面积进行绿化与美化。请问,该如何设计花圃的建造方案?请画出草图。"这道开放题适合四年级到初三学生解答,我在五年级进行尝试教学,结果设计的方案多达三十多种。课堂上,同学们八仙过海,各显神通,个个沉浸在探求知识的兴趣中,乐此不疲,就连一些平时的所谓"差生"也异常活跃,积极动脑,设计出各种各样美丽图案。许多设计,新颖大胆,使人拍板惊奇,赏心悦目。通过教学,不仅巧妙地帮助他们巩固了所学知识(分数知识、面积知识、巧分面积的方法知识),同时渗透性地进行了环保生态教育,培养了美术设计、思维想象、交流交往、协同合作、审美鉴赏、创造创新等多种能力。学生在课堂这一教学特定的自由时空中恣意发挥,全体学生各得其所,各有发展,而这正是"以学生为中心"的实实在在的课堂素质教育!(据此写成的论文《运用开放题进行教学的尝试与体会》刊于《小学教学》99年第10期)

德国著名教育家第斯多惠在《德国教师教育指南》中说得好:"学问不在于知识的多少,而在于充分地理解和熟练地运用所知道的一切。"教师只有积极地引导学生,熟练地运用所学知识,学生才能真正感到知识的力量和数学的魅力!

三、探究建模,在概括中培养"建构知识"的能力

目前,一些数学教学往往比较重视解答现有的数学问题,即课本上经过处理的问题。教学中,学生只要按照老师或书上介绍的解题方法,一步一步地去学会就可以了,这种学习学生不需要考虑问题的来龙去脉,更无需自己去发现并提出新的问题。虽然学生通过这样的不断反复训练和机械操作,是能熟练地掌握各种题目的解题技能、技巧,但一旦他们碰到实际生活问题却显得不知所措、一筹莫展,特别是一些中、差的学生更是如此。因而,在大力提倡素质教育的今天,为了学生个性得到充分和谐的发展,引导他们积极进行探究性的学习,以形成良好的认知结构,培养学生创造性解决实际问题的能力就显得尤为重要了。

原苏联教育家苏霍姆林斯基在《给教师的建议100条》一书中说过:"在人的心灵深处,都有一个根深蒂固的需要,这就是感到自己是一个发现者、研究者、探索者。"美国当代著名的认知心理学家布鲁纳,在学习理论主动性、独立性。他主张"发现学习",认为学习者在一定的情境中对学习材料的亲身经验和发现的过程,才是学习最有价值的东西。数学知识源于生活又应用于生活,让学生做"生活中的数学家",就是引导学生自行探究,而数学建模则是沟通数学理论与实践的桥梁。所以小学数学教学要密切联系学生的生活实际,充分发挥数学模型的桥梁作用,引导学生"构建"自己与众不同的知识结构。

从学生的学习过程来说,探究、建模与建构并不矛盾,探究的过程就是建模的过程,更是自主建构的过程。

数学建模,简单地说,包括三个主要方面:一是将实际问题抽象成数学模型;二是分析数学模型,求出数学解。三是把数学解应用到实际中去,检验和评价。有一种看法认为,数学模型只有在创造性数学过程中或其它科学过程中才能用到。而我则认为,在数学教学、学习过程中可以逐步启蒙、渗透建模方法,培养学生数学分析综合能力和知识的融会贯通能力。

小学的数学建模启蒙教育,可结合教学内容,从以下两个方面入手:一是把培养学生用数学语言表达实际问题;二是用普通语言表达数学的结果,即"双向翻译"能力。

例如,在小学第一册,学生一般对6都能熟练地进行分解,但如果遇到"6个苹果分给两个小朋友,有多少种分法?"问题时,学生就会想到有困难,这是因为低年级学生还不能把这一生活应用问题建模为"就是求6有几种情况的分解组成",这就需要教师去引导,去启蒙。

又如,"接近整百、整千数加减法的简便算法"这一内容中,"凑整"是解决问题的关键。例如"134+98=134+1002""13498=134100+2"这两个算式,又是"2"又是"2",学生难以理解。那么教师就可模拟买商品的活动:一位顾客带了134元钱,买东西时付了98元,他付出100元钞票,找回2元。这样,联系学生生活经验,师生很快地归纳得出的"付整找零"简便计算方法(其实这就是建模的过程)。这种实际问题与数学问题的有机结合,不仅是一个很好的数学建模过程,同时也会使学生明白学习一些数学知识,就能应用它解决一些问题,为使自己能解决更多的实际就要学习更多的数学知识。

再如:"一堆棋子,33只地数余1只;55只地数余177只地数也余1只。这堆棋子至少有多少只?"如果引导学生建立起"要求至少有多少棋子,其实就是求比357三个数的最小公倍数大1的数。"有了这样的数学模型,学生就能较为迅速地解决此类问题。

在引导学生探究、建模的过程中,要特别重视培养学生"个体首创性",即针对一个特定的个体来说,虽然一些知识、模型别人已经提出过,但对他本人来说,却是新颖的、第一次发现的。

"留心处处皆学问"。随着新课程标准的深入,我们有信心在生活与数学之间架设一道绚丽的彩虹,让学生在每次的数学学习活动中,探究其中,创造其中,愉悦其中,形成个性,并以此享受终生。

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