推荐理由:教学中的变与不变,是一组对立统一的辩证关系。数学教学要在学生已知与未知之间,在自知和他知之间,在认知、情感与元认知之间精心设计“变”的素材、 “变”的情境、 “变”的方式……让学生体会数学的丰富与奇妙。通过比较与对照、探索与交流,变中知不变,变中思不变,变中识不变,在感悟数学本质内涵一致性,发展理性精神的同时,学会观察、分析、表达,提升数学核心素养。
正文:
江苏省小学数学五年级学生学业质量监测中,对“图形与几何”内容的评估有这样一道题(下图 ),全省学生在此题的得分率仅为58.1%,超过40%的学生错误地选择了答案B。这不由得引起笔者反思,图形的周长是三年级学习的内容,可是都五年级了,为什么还有这么高的错误率?
上图中的问题情境一般用来强化“等底等高的平行四边形面积相等”这一命题,该题打破惯例,用评估面积的图形情境来评估周长。对周长概念理解不透彻的学生,往往缺乏模式识别的敏感性,从而做出错误的选择。另外,上述问题具有一定的挑战性。学生除了需要对图形周长概念进行模式识别,还需要经历长方形和平行四边形周长大小的分析、比较、判断,最后做出决策。此类情境就像一块试金石,真实考查出学生对概念的理解情况,以及运用数学、解释数学的能力,而这正是新课标提出的“三会”素养的集中体现。
01
成因透视
很明显,学生出现较高错误率的关键在于对周长概念没有真正理解,其根源在课堂。审视当下的课堂,不难发现,对于教学应该让学生“学什么” “怎么学”,以及拿什么来评估“学得怎么样(学会了什么)”往往存在以下一些问题。
(一)目标导向短视化
目标导向短视化是指教学目标缺乏素养导向的追求,只关注结果,忽视过程,只关注静态显性的知识,忽视动态内隐能力的增长。周长属于空间度量内容板块,具有图形度量的三大特征,即正则性、有限可加性、运动不变性。本课应将对图形度量特征的理解,以及对空间观念的培养纳入目标,为后续同一度量内容板块的面积和体积的教学打好基础。传统的“认识周长”一课,仅仅将周长定义(物体表面或平面图形一周的长度)及一般图形周长计算方法的掌握作为教学目标。此目标指向的是事实性知识的记忆和基本技能的习得,停留在“知识立意”的层面,忽视了学生空间观念的培养。
(二) 活动体验浅表化
活动体验浅表化是指活动体验没有触及知识本质,没有切准学生学习的痛点和痒点,只是浮于表面,不能激发学生探究的兴趣和欲望。“认识周长”一课,很多教师安排大量时间让学生摸多种物体表面一周的边线,描各类平面图形一周的边线,在此基础上揭示“周长”定义。很明显,上述操作活动指向的是感知一周边线。前测表明,学生对于“一周”是有经验的,都能指出封闭图形的“一周边线”。学习的难点在于空间意识的培养,周长属于一维空间的度量,需要从二维的面上提取出来进行研究,这一点往往被忽视。另外,许多活动只是在教师指令下的技能操作,缺乏反思内省,没有让学生感悟思考操作活动背后的原理和思想。
(三) 反馈评估乏力化
对学生学习成果的反馈评估与教学目标息息相关。目标的缺位导致评估的乏力。传统教学中教、学、评分离,对于学生“学得怎么样”的评估往往置于课尾,强调确定性结论和标准答案。评价任务高度抽象,关注的是碎片化知识的学习和孤立技能的习得。“认识周长”一课,大部分课堂教学反馈评估会安排各种变式题评估学生的学习,但仅仅围绕“计算图形的周长”展开,导致学生最后只知道计算周长,不知道什么是周长,如何判断周长。由于学生缺少在真实情境中与他人合作解决问题的机会,习惯用机械的、孤立的方式习得知识,导致学习主动性缺失,问题解决能力薄弱。一旦面对类似本文开头案例中的复杂评估情境时,就不能很好地辨析周长,将其与面积混淆。
02
教学重构
针对上述问题,我们采用“教—学—评”一体化教学方式,让学生在“变”与“不变”的比较中实现对周长概念的深度理解,发展学科素养。
(一)认周长:上位到下位,变中知不变,聚焦本质
学生对周长的认知往往会受面的干扰,认为面大,周长就长;面小,周长就短。就周长概念而言, “周”是前提, “长”是本质。为突破面积对周长的干扰, “认周长”环节的教学创设了“已知—未知”的体验场,通过“魔线变变变”游戏活动,沟通一维线段和二维图形之间的联系,引导学生在对周长相同的不同图形的比较中,立足上位的线段理解下位的周长。在“变”与“不变”的矛盾情境中,让学生认识到周长的本质是对线段的度量,是对图形一周边线的度量,体会周长“运动不变性”这一度量特征,感悟形变质不变的思想。
变 |
不变 |
图形的形状不同 |
都是由 50 厘米的线段围成的图形,周长相等 |
图形的大小不同 |
【片断赏析】
师:同学们,你们手中都有一根魔线,量一量它有多长。
学生测量出魔线的长度为50厘米。
师:现在开始变魔术了。我说“魔线魔线,变变变”,请将魔线快速变出你喜欢的图形。
展示学生作品:有封闭图形,有不封闭图形。
师:这些魔线首尾相接,围成的图形叫做封闭图形。如果要测量这个图形魔线的长度,应该从哪儿量到哪儿呢?
学生操作。
师:从这点开始,沿着边线指,又回到起点,刚好指了这个封闭图形的——一周。你能指出手中图形的一周边线吗?
师:(出示不封闭的图形)这个图形是否有一周边线?谁有办法把它变成有一周边线的图形?
学生变出各种图形(三角形、四边形、曲边图形等)。
师:你们都是怎么变的?
生1:都是把这个图形变成一个首尾相连的图形。
生2:只有封闭图形才有一周边线。
师:我们把封闭图形一周边线的长度叫做它的周长。这个封闭图形的周长是多少?这个呢?
生:都是50厘米。
师:图形各不相同,为什么周长都是50厘米?
生:这些封闭图形都是由 50厘米的魔线围成的,它们的周长就是这根魔线的长度。
(二) 量周长:一般到特殊,变中思不变,感悟思想
数学教学不是罗列更多的现象,也不是追求更妙的技巧,而是要从更普遍、更一般的角度寻求规律和答案。“量周长”环节的目的仍然是认周长。曲边图形的绕线测量是通用方法,直边图形的直尺测量是特殊方法。反馈交流环节,将周长从图形上剥离展开,化曲为直。这一动态展示的过程,一方面让学生看到了一维线段与二维图形的联系,另一方面让学生深刻理解,不管是曲边图形还是直边图形,周长的本质是线段的长度。本环节先安排一般图形的测量,再安排特殊图形的估量和计算,从一般到特殊,促使动作思维与计算思维衔接,促进对学生度量意识的培养。估测图形的周长环节,进一步理解化曲为直思想的同时,发展学生的空间观念。
变 |
不变 |
曲边图形绕线测量 |
不管是绕线测量还是直尺测量,都是在用“化曲为直”的思想测量图形一周边线的长度 |
直边图形直尺测量 |
【片断赏析】
小组活动:选择合适的工具测量三角形和不规则曲边图形的周长,比较谁的周长更长。
师:有结果了吗?谁的周长更长?
生:三角形的周长更长一些。
师:你们是怎么得出这一结论的?
生1:树叶形的周长我们是这样测量的:先用细线沿着树叶表面的边线绕一周,再在起点和终点处做好标记,最后拉直,用直尺测量出细线的长度,得到53厘米。
生2:三角形的周长我们用直尺直接测量。先分别量出三角形每条边的长度,再把三条边的长度相加,从而得出三角形的周长为 57厘米。
师:刚才在测量过程中,不管是用线绕的方法,还是用直尺直接测量,其实都是在测量图形一周边线的总长度。(课件动态演示两个图形周长展开下落、化曲为直的过程)测量过程允许存在一定的误差。
师:老师这里还有几个图形,你能估一估它们的周长吗?
教师逐一出示图形,学生想象比划其周长。
出示数据,让学生计算图形的周长。
(三)辨周长:静态到动态,变中识不变,深化理解
数学知识是丰富而多彩的,但呈现在教材中的知识是静态的、抽象的。将静态知识动态呈现,可以把内隐的、压缩的过程直观化、形象化。“辨周长”环节安排了“闯三关”游戏:针对学生的困惑“图形内部线段的长度是否属于周长”进行第一关设计;第二关的设计让学生认识到面积相等的图形,周长可能不等;第三关的设计则让学生认识到面积不等的图形,周长可能相等。在化静为动的技术支撑下,学生在变与不变的比较中,思维从浅表走向深刻,对周长的认知摆脱了面的干扰。
变 |
不变 |
面积相等的图形,周长不一定相等 |
周长指的是图形一周边线的长度 |
面积不等的图形,周长可能相等 |
【片断赏析】
1. 第一关:拼一拼
师:一个正方形的周长是 4厘米,如果将两个这样的正方形拼成一个长方形,拼成的长方形的周长是多少?
生1:一个正方形的周长是4厘米,两个拼在一起,周长就是8厘米。
生2:我不同意,周长是图形一周边线的长度,中间这两条不能算,应该是6厘米。
课件演示两个图形拼成新图形的过程,以及红线围绕边线走一圈的动态过程。
2. 第二关:比一比
师:老师可是会变魔术的。变!变!变!请你在学习单上算一算、比一比,谁的周长最短?
师:比较这些图形的周长,你发现了什么?
生:小正方形个数相同的图形,周长不一定相等。
师:这么有难度的题目你们都能轻松解决,真是厉害!我再多变一些小正方形出来。
3.第三关:移一移
师:现在有 9个正方形,拼成了一个 — —大正方形。这个大正方形的周长是多少?
生:12厘米。
师:继续变。(课件演示移走 1个正方形)现在周长怎么样了?你是怎么知道的?
生1:我是沿着边线一段一段数的,得到这个图形的周长是12厘米。
生2:我是这样想的:新图形右边这一段与原图左边这一段相等,下边这段与上边这段相等,所以周长不变。
课件演示动态平移过程。
师:请同学们伸出手,和老师一起来变魔术。(课件演示移走4个正方形)与原图相比,周长怎么样了?
学生说出结果后,课件验证演示。
师:要使周长不变,除了从右上角移走正方形,还可以怎么取?
生:从任意角上移走正方形,周长不变。
师:魔术过后要有思考。像刚才这样,虽然小正方形的个数越变越少,但是周长始终不变。看来,比较图形的周长,不能光看图形的大小,本质上是看图形一周边线的总长度。
师:现在难度升级,请大家思考一下,在什么情况下,移走正方形周长反而会变大?(生答略)