经历“做数学”过程,发展问题解决能力 王 瑶 殷美琴 (广东省东莞市松山湖第一小学) 2022-05-04
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“生活中物体的体积”是人教版《数学》五年级下册第三单元“长方体和正方体”新授课后差异化教学阶段模块一的课例。根据差异化教学常规教学后测结果,模块一的学生对本单元体积的认知已达到最高水平。复习课不仅仅是做题, 尤其对于该模块的学生来说,更需指向高认知要求,在“人人获得良好的数学教育”的基础上实现“不同的学生在数学上得到不同的发展”1。根据数据直接计算体积,模块一的学生基本都能解决。但是,仍需强调从现实生活中取材,注重学生主体性探究,让学生在“做数学”的过程中理解知识、掌握方法,学会思考问题,懂得经验交流, 获得情感体验,解决实际问题。当遇到现实情境时,能有逻辑、有条理地思考数学问题,能根据现

有工具制订解决问题的方案并加以实施,这是本课例中学生需要面临的一个挑战。

项目式学习是让学生经历完整问题解决过程的良好方式。鉴于此,本课例将模块一中学生的差异化教学实施定位确定为微项目式学习,为学生提供解决生活中不同物体体积的问题情境,并以“二分法”引导学生进行数学思考, 让学生产生认知冲突;提出驱动性任务,让学生经历“做数学”的过程,利用所学知识解决开放性的非常规数学问题。

一、明确任务,在辨析中让数学学习自然

发生

在教学中将数学知识和现实生活紧密联系,有助于学生将现实问题抽象成数学模型并作进一步的解释和应用。由此,学生就可以运用数学知识思考并解决实际生活中的问题,从而提升应用知识的能力,有效落实核心素养要求。要经历这一过程,学生首先要明确待解决的任务,并对其展开讨论。

环节一中,出示任务:如果将这些物体分成两类(图1),你会怎么分?说说你分类的依据。学生先自主思考并将结果记录在学习纸上,再小组讨论,判断分类是否合理并达成共识。



图1

师:你分成了哪两类? 说说你的分类依据,并在课件上演示分类过程。

生:(上台演示)我分成了规则的一类②④

⑤和不规则的一类①③⑥⑦⑧*。

师:其他小组有疑问或有其他的分类依据吗?

师:要想得到规则的这一类物体的体积, 可以用什么方法?

生:可以测量它们的长、宽、高来计算体积。师:那剩下的物体呢?

生:剩下不能直接计算体积的物体归为一类。其中,学生对⑦橡皮泥产生分歧,通过讨

论得到可以把橡皮泥转化为能计算的形状。数学来源于生活,从学生的实际生活中取

材,让学习在任务中自然发生。而让学生自己 经历明确任务并提出需要解决的问题的过程, 也异常重要。

本环节中,选择一些有代表性的物体让学生主动探究,引导学生梳理生活中不同物体体积的测量策略,并将其分成两类。对于能直接计算体积的物体,需要思考知道哪些数据方可计算,这比直接给出数据更符合模块一学生的认知水平。对于橡皮泥这种特殊的物体,可通过重新塑形,将其转化成规则物体。过程中, 需要让学生体会并掌握“二分法”,为后面的任务奠定基础。

二、合作交流,在活动中丰富度量经验

在上一环节对物体进行分类的基础上,本环节继续设置任务:编号①③⑥⑧这些不能直接计算出体积的物体,能继续分成两类吗?

生:分成可以用排水法测量的一类①③⑧ 和不能用排水法测量的一类⑥。

师:选一种物体,组内说一说怎样利用排水法得到它的体积。

生:准备量杯和水,记录水的初始刻度,将石头放入后再记录水上升后的刻度,两个刻度之差就是排开水的体积,即石头的体积。

师:其他小组有疑问或补充吗? 生:在测量时要注意读准刻度线。

师:现在每组选择一样物体,用排水法求出它的体积。(学生操作)

师:为什么这些不同物体的体积都能用排水法来测量?

生:把物体放在水里,水面就会上升,其实就是把物体的体积转化成了水的体积。

师:那为什么把乒乓球单独作为一类? 生:因为乒乓球不能用排水法。

师:为什么?乒乓球和其他物体有何差别? 生:因为乒乓球太轻了,沉不下去。

度量是本单元的核心概念,对于模块一的学

*由于学情限制,学生还未学习圆柱和球体,因此本课例中的“规则图形”仅指立方体。

生,除了能计算体积,还要能在解决实际问题的过程中发展量感。而培养学生量感的最好方法就是让教学贴近生活,选用日常生活中的实际例子,通过活动让学生在直观视觉中“种下量感的幼苗”,在问题解决中启动量感意识,在实验检验中积累量感经验,强化学生的认知与感悟2。因此,学生思考如何解决不规则物体的体积并进行实际测量,正是“做数学”的活动。

合作交流是“做数学”活动得以落实的有效途径,通过合作交流进行思维碰撞,进而更广泛地激发学生思维。本环节设置任务解决问题,始终以学生为主体;在反馈中,让其他小组追问、质疑。经过组内思考、讨论和组间交流,学生真正理解了排水法“转化”的本质,明晰了具体操作过程。

经过两次“二分法”后,只有乒乓球的体积还不能解决,明确解决较轻物体的体积是接下来探究的重点,也是每个小组需要在课堂上进一步完成的微项目。

三、汇报交流,在反思中发展问题解决能力

数学知识的理解和运用是复习课的应有之义,对模块一的学生,应避免让他们对知识作简单记忆和机械练习,而是要促进其深度理解,能灵活运用所学知识解决生活问题,能明晰解决问题的思路并进行反思,从而提升核心素养3。因此,本环节提出驱动性任务:你能想办法

得到乒乓球的体积吗?学生小组合作,先想到方案的小组优先领取有限的素材(图2),后面的小组若没有素材可领,则需另想思路。


1. 呈现八个小组的工具领取情况(图3)。

师:哪些小组的方法可能是一样的?分别是什么方法?组内讨论一下。

2. 各小组探究并汇报不同的方法。

生:第三、六、七、八组的方法可能一样,因为他们领取的材料都是石头、水和量杯;第二、四、五组选的都是量杯和沙,用了另一种方法。

师:(选择数量多的方法)我们先来看第三、六、七、八组的方法,哪个小组来说说你们的实验过程?汇报时,方法一样的小组要仔细听你们的过程和他们的有何相同或不同之处; 其他方法的小组在听的时候要想有什么疑问。

生:我们小组先把 250mL 的水倒入量杯, 把石头放入就可得到石头的体积,再把乒乓球和石头粘在一起放进去,算出乒乓球和石头的体积,最后减去石头的体积就可以得到乒乓球的体积,大约是35cm3。(图4)

师:其他小组和他们组有相同或不同之处吗? 生:虽然我们选的工具一样,但他们是先

测量石头的体积,而我们是先测量石头和乒乓球的总体积,再把石头和缠住它们的胶带一起放进水里,测量出石头和胶带的体积,最后减去石头和胶带的体积,得到乒乓球的体积,大约是33cm3。

师:你们考虑了胶带的体积,减小了误差。

(板书记录这一类方法的不同实验数据)

师:那你们在实验中有遇到什么问题吗? 你们又是怎么解决的?

生:刚开始只倒了 200mL 的水,发现石头和乒乓球一起放进水里无法被完全淹没,于是又加了50mL 的水。

师:第二、四、五组选择了量杯和沙,你们又是怎样测出乒乓球的体积的?

生:我们想既然有排水法,应该也有排沙法。先把乒乓球放进量杯,再倒入沙子,尽量是整毫升数,然后记录乒乓球和沙子的总体积。接着,把乒乓球拿出,记录沙子的体积,相减就得到乒乓球的体积,大约是30cm3。(图5)

:其他小组有疑问吗?

生:怎么把乒乓球塞进沙子里的?

生:这也是我们小组实验过程中遇到的问——先放乒乓球还是先放沙子,后来发现先放沙子就很难把乒乓球塞进去。于是我们先放乒乓球,再放沙子。

最后,教师请第一组分享选用超轻粘土测量的方法。(略)

3. 对实验结果的处理。

师:为什么同样的方法,实验结果不同? 组内讨论一下。

生:有小组考虑了胶带的误差。

生:超轻粘土塑形时,误差会大一些。

师:根据刚才对方法的汇报及数据的对比, 你们觉得哪个结果可能比较容易接受,为什么?

……

此环节目标清晰,在项目式任务驱动下, 以学生为主体,充分调动学生已有认知,并借助已有资源进行操作,从而解决问题。学生用数学语言表达,经历“做数学”的过程,能有效促进他们对知识的深度理解,发展综合素养, 提升数学思维,培养用数学的思维解决生活实际问题的能力。学生在小组合作中完成任务, 不断经历交流、讨论、反思的过程,并在汇报交流中充分暴露解决问题时的思路及遇到的新问题,使学生在对比反思中进一步提升问题解决能力。例如,学生能根据不同小组选择的工具进行方法上的探究,这是对问题解决的深度思考。此外,虽然小组内已经讨论得出在理论上可行的方案,但在实际操作时仍会遇到一些新问题,如何应对这些意外状况也是此环节的价值所在,这也是真正应用数学来解决实际问题的重要内涵。

在小学数学差异化教学背景下,教师更应从学生已有的认知水平出发,以学定教。通过模块一的“生活中物体的体积”,让学生体验“做数学”的活动,经历明确任务、分类辨析、活动操作、汇报交流的问题解决全过程。同时, 通过开放性任务,培养学生有逻辑、有条理地思考问题的能力,以及合作学习、交流反思等综合素养。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部 . 义务教育数学课程标准

(2011 年版)[S]. 北京:北京师范大学出版社,2012:2.

[2]杨征 . 在体积教学中培养学生的量感——以北师

版数学教材六年级下册“圆锥的体积”教学为例[J]. 辽宁教育,2021(13):89-92.

[3]郭庆松 . “做数学”中促进深度理解[J]. 教育研究与评论,2021(3):30-35.


〔基金项目:东莞市教育科研“十四五”规划2021 年度课题“基于表现性评价的小学数学差异化走班教学研究”(2021GH214);2021 年度广东省教育研究院教育研究课题“基于项目式学习的小学数学活动课程开发与实践的研究”(GDJY-2021-M040)〕