今天认真阅读了《小学数学教材中的大道理》一书之课题14:“用平移来定义‘平行’并不妥当”,主要讨论的是小学数学教材中的“平行”与平移这两个内容间的逻辑顺序该怎么厘清的问题。因为昨天刚看完了课题13,也是讲的有关“平行”的话题,所以今天看这个课题,并不觉得累人。但是看完后,有些地方觉得愈发地糊涂,这可能是因为张、任、巩三个专家的观点不太一致的原因吧。虽然三个专家都摆明了自己的观点,也都有合理的论据来支撑,但由于观点不一致,导致争论到最后也没形成一个定论:用平移定义“平行”,究竟行不行?
静下心来想想,没有定论或许也是一件好事,没有定论意味着我们需要独立思考,需要在专家们观点的基础上去判断、去辨别、去选择,进行批判性地思考,然后形成自己的答案,这有利于培养我们的批判思维与专业反思能力。
在将专家们的观点一一咀嚼、消化、反思的过程中,我发现他们争论的焦点,莫过于一个字——“序”,其实他们争论的就是:如何正确处理知识序与学生的认知序?于是,一个关键词开始出现在我脑中:“三序合一”。围绕“三序合一”,我开始静心思考,慢慢地,本来模糊的东西开始变得清晰,本来存在的疑问慢慢澄明。
一、“三序合一”:小学数学教学一个重要的命题
理想的课堂,应该追求“三序合一”的境界,即应该是知识序、认知序和教学序的有机统一。所谓知识序就是知识点在所处的某一知识体系当中的顺序。任何一个知识点的学习,都必须有相应的下位知识做支撑,下位知识缺失,知识点的学习根本无法完成。所谓认知序即学生的认知规律、认知过程和认知现实。所谓教学序是课堂教学的流程。
这三序中,我觉得知识序应当排在首位。就“平行”这节课而言,要了解平行的知识序的话,不妨可以学习一下数学史,从数学的源头来考察一下平行这一本体性知识的内涵。于是,我认真查阅了《数学符号史》《小学数学的基础理论》等数学工具书,了解到了人类对平行线的研究历程及欧几里德在《几何原本》中对平行线的阐述。
人类对平行线经历了几千年的研究。公元300年左右,欧几里德在《几何原本》中提出了著名的平行公设(第五公设),即“同平面内一条直线和另外两条直线相交,若在直线两侧的两个内角之和小于180度,则这两条直线经无限延长后在这一侧一定相交。”意思是说,同一平面内一条直线和另外两条直线相交,若在直线同侧的两个内角之和等于180度,这两条直线一定不相交,也就是平行。它引发了几何史上最著名的长达2000多年的关于“平行线理论”的讨论。正因为平行公设难于理解和证明,所以如今中小学数学中都把“同位角相等,两直线平行”和“过直线外一点,有且只有一条直线与已知直线平行”等公理当作平行公理,帮助学生理解平行线理论。
其实在公元前4世纪,我国战国时期的《墨经》中对平行线就有了相关记载。墨子说:“平,同高也。”意思是说,平行线是指两条直线中,一条直线上的各个点到另一条直线的距离都相等的两条直线。这与欧几里德几何学定理“平行线间的公垂线相等”的意思相同。
通过文献学习,我对平行的发明史有了进一步的了解,在这过程中,我发现《几何原本》中提出了著名的平行公设,已经将平行的定义“平行线间的公垂线相等”讲得非常清楚,这也说明了数学家们真的非常伟大,尤其佩服的是早在公元前4世纪,墨子就已经对平行的本质有了深刻的认识,他提到的“平行线是指两条直线中,一条直线上的各个点到另一条直线的距离都相等的两条直线”的结论,用到了“距离”的概念,而“距离”的概念仍立足于“垂直”的基础之上,本质上仍然归结为“两条直线同时垂直于第三条直线叫平行线”的平行线定义。由此可见,不管是墨子还是欧几里德,他们对平行的定义都能归属于平行本质中“方向相同”这一朴素的认识观。
二、“三序合一”:究竟离我们有多远?
就本节课而言,能否用平移来定义平行,这其实是一个知识序与认知序的考量。如果从数学知识本身的序而言,平行是属于下位概念,平移才是上位概念,如果用平移来定义平行,那就是用上位概念来定义下位概念,很明显,这完全颠倒了知识的序。但是从学生的认知序而言,平移又是学生学习平行的一个重要的生活经验,是学生的认知现实,所以用平移来定义平行,又是符合学生的认知顺序的。这样就形成了一种作为知识序与认知序之间的悖论,这也是专家们矛盾争论的焦点所在。
作为一线老师,其实我更关心的是教材序。因为教材是一线老师使用的蓝本,所以教材的序决定了一线老师的教学序。但是从目前的教材来看,其实教材本身的知识序也并不严密。在课题14中已经介绍了北师大版教材中平移与平行之间的知识序之间的问题,我们再来看看苏教版的教材(如下图),虽然没有用平移来定义平行,没有出现“混而有错”的现象,但是仅仅用三组直线,就来定义平行线,其实也是有一些问题的。
首先,图片给出的例子明明是线段,凭什么说“根据上图可以画出下面三组直线”。其次,教材中提出的问题是:“这三组直线哪些相交,哪些不相交”?那么,究竟怎样才能判断相交与不相交?仅仅是凭直观观察来判断吗?张教授反复指出:在小学阶段的几何学习,只有通过折叠等操作,以及实际“画”出来的直观方式,感知“平行”,理解“平行”。学生凭观察就能理解平行吗?第三,“像这样不相交的两条直线叫平行线”,这是一个描述性的定义,没有体现平行的本质:“两直线若同时垂直于第三条直线,则这两条直线互相平行。”
通过以上分析可知,目前关于“平行”这一知识,有些教材只遵循了学生的认知序,但没有遵循知识本身的序,导致了知识序与学生认知序的分离;有些教材虽然没有违背知识本身的序,但却没有很好地考虑学生的认知序。教材到底怎么样才能既体现知识序,又体现学生的认知序,实现知识序与认知序的完美统一呢?
我想,就目前的教材而言,可能并没有很好地解决这个问题,而也正是因为有这样的问题,使得一线老师很难把握“平行”的本质,也很难去科学、有效、合理地去设计教学的序。这样一来,知识序、认知序、教学序就无法和谐地统一在一起。这样的问题需要我们理性地、慎重地对待,这些问题,有的可能是教材编写者要着重考虑的,有的是一线老师要去思考的。
三、“三序合一”:能否让“平行”教学更敞亮?
三序合一,就目前看来,这还只是一种理想的教学境界,事实上,我们离“三序合一”的境界还很远。
就“平行”而言,如何要做到三序合一,前提条件是首先要遵循知识本身的序,也就是张教授所指出的“先有平行才能有平移”,不能用平移来定义平行。
其次,在遵循知识序的基础上,要考虑到学生的已有经验,如张教授所言:“平行是老百姓非常认可的一个概念,平行移动是普通概念中的一种而已。平行作业、平行运输、平行工作都是平行,所有的平行并不只是一个数学概念。如果你的目标、你的方向、你的工作要求都是一样的,就是方向相同,就是不相交,各搞各的,彼此不要来往,就是这样一种思想,这个是最普遍的。”
我觉得学生对平行还是有现实基础的,所以我们可以从平行这一现实生活中的概念出发,通过“方向相同”这一“方向直觉”来让学生理解“平行”的内涵,这完全是可行的。这样一来,知识序与学生的认知序才能真正地相融,然后教师根据这样的两个序,再来进行教学流程的设计,将教学序与知识序、认知序合三为一,达成数学教学的和谐统一。
我想,这或许是我今后要努力的方向吧。虽然还没践行,但只要方向是对的,我坚信总会有春暖花开的一天!