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智慧和人格在数学活动中生成

智慧和人格在数学活动中生成
BY - 远山
智慧和人格在数学活动中生成

――从教学《三角形边的关系》谈起

上海  潘小明

 

数学教学不仅要让学生获得知识技能,而且要生成智慧和人格。如何让智慧和人格在数学活动中不断地生成?为此,我在思考着、探索着、实践着……

《三角形边的关系》的教材,是这样编写的(北师版四年级上册,如图1):呈现实验材料,给出实验方法,提出实验目的。编写的意图是显而易见的:让学生在经历实验探究活动,不仅归纳出“三角形任意两边的和大于第三边”的结论,而且在学习科学探究的方法,培养其发现知识的能力。这样编写,给教师的教指出了方向,但学生对“为什么要这四组小棒试搭三角形”、“为什么每次实验都要在表中的圈内填上‘<’、‘>’、‘=’”可能很茫然的。学生探究的过程很有可能成为机械地执行教师的指令,其学习的主动性、发散性思维、批判性思维等都难以得到充分发挥。怎样从学生的实际出发,设计问题,组织教学呢?

我预设了下面三个问题:(1)三角形是由三条线段围成的图形,如果用小棒代替线段,围一个三角形要用几根小棒?(2)任意给出三根小棒,你一定能围成一个三角形吗?(3)怎样的三根小棒一定能围成三角形呢?三角形是由三条线段围成的图形,这是学生已知的,问题(1)易答;问题(2)是问题(1)的逆向问题,命题成立,其逆命题不一定成立(估计学生中会有不同的回答),学生可实验验证各自的猜想,从中发现“两根小棒的和小于第三根时,不能围成三角形”;顺势引入问题(3),引导学生深入探究,并发现“只有当较短两根的和大于第三根时,一定能围成三角形”,由此经验联想到三角形三条边的关系,得出“三角形中较短两边的和大于第三边”。这时,教师再追问:“等边三角形中是没有较短两边的,对于所有的三角形来说,三条边之间到底有着怎样的关系?”激发学生再思考,概括出“三角形任意两边的和大于第三边”。

实际教学中,对“怎样的三根小棒一定能围成三角形”,有的学生认为“当较短两根的和大于或等于第三根时,就一定能围成三角形”;也有的认为“三根一样长的小棒,一定能围成三角形”。教师追问:“三角形就只有三边相等这一种吗?”有学生补充:“两根一样长的,也一定能。”“三根各不相等的,较短两根的和大于第三根,也一定能。”针对学生的回答,教师没有直接指出是否错误,而是将其板书在黑板上,引起全体学生再思考。教师先借助电脑演示,让学生直观地发现“较短两根的和等于第三根时,不能围成三角形”;再引导学生讨论,有的学生认为“当三根小棒一样长时,一定能围成三角形,这已经不用考虑了;有两根一样长时不能肯定,因为万一另一根特别长,那就围不成”。有的觉得“可以把第二、三两种情况合并为‘老二与老三的和大于老大时,也一定能围成三角形’”。此时,教师要学生概括成一句话(即:任意两根小棒的和大于第三根时,一定能围成三角形的),学生哑然。教师指着等边三角形的两条边问:“这两边的和比第三边怎么样?”学生这才发现,任意两根小棒的和大于第三根时,一定能围成一个三角形。

这是上海名师学习研究所让我上的一个课例。有位专家当时说:“潘老师的课最大特点是,不是从教案上起,而是从学生上起,整个教学是围绕学生的问题展开的。”是的。我为自己机智地处理教学中的意外而窃喜,但我更是被意外背后的原因所吸引,我在思考:在有的学生看来,较短两根的和等于第三根时确实是围成了三角形。教师简单地让电脑演示,能取代学生头脑中的想法吗?怎样才能让学生进行自我否定,促使思维发展呢?学生的“三根一样长的一定能围成三角形”的回答应该是完美无缺的,教师一句“只有三边相等这一种三角形吗”的追问,学生会接受吗?有必要追问吗?在教师的追问下,学生补充了另外两种情况,并展开讨论,学生积极主动,气氛相当热烈,不知不觉中用去了一大半的时间,这期间,学生的数学思维得到了哪些锻炼和发展?该如何改进教学,我又一次走进了课堂。

片段1

师:你们知道给每人发两根小棒干什么吗?

生1:因为课题是三角形边的关系,我以为会发三根小棒让我们摆三角形的,可是只发了2根,我就不知道干什么了。

生2:可能是摆角用的。

师:不是用来摆角的,确实是用来摆三角形的。

生3:三角形是有三条边,需要三根小棒,你发两根,我们怎么摆呢?

教师出示:现有两根小棒,一根长3厘米,另一根长5厘米,再配上一根多长的小棒,就能围成一个三角形?有几种配法?

师:将你要配的小棒画在纸上,你有几种配法都在纸上画出来。

学生独立思考着,操作着……

出示的课题是《三角形边的关系》,给出的小棒只有两根,而且要摆三角形,学生顿生困惑:用两根怎么能摆成三角形呢?这里,虽然没有复习三角形的概念,但已经激活了学生的已知,刺激了学生的思维,吸引了学生的注意。“再配上一根多长的小棒,就能围成一个三角形?有几种配法”,再配一根不难,有几种配法则给有差异的学生以自由探索的空间。

片段2

师:请说出你配上了多长的小棒?

生1:配上6厘米、4厘米、2厘米长的小棒。

生2:我配上7厘米、8厘米、3厘米长的小棒。

生3:我配了一根5厘米长的小棒。

生4:还有1厘米、0.5厘米,还有更小的。

(结合回答,教师顺着线段的长短板书:8、7、6、5、4、3、2、1、0.5)

生5:我要反驳,把5厘米和3厘米的叠在一起,差距还有2厘米,0.5厘米的怎么可能呢!我希望他摆给我看。

生4进行了操作,发现0.5厘米是不能围成三角形的,并解释说:“我刚才没有摆过,我是想象的。”

“有几种不同的配法?”,不仅适合有差异的学生,而且在寻找多种配法的过程中,学生会感知到:不是任意画一根小棒都能围成三角形的,太短了接不上,太长了也接不上。有的学生在小组交流时说:“我发现配上的线段最长不能比两根长度的和来得长,最短不能短于两根线段的差”。学生已经关注到所画线段的长度是有一定的范围的,这是一个怎样的范围呢?学生的思维对象已经从能配几种小棒转向所配小棒长度的取值范围,思维向纵深方向发展。

片段3

师:下面,请前后4人为小组,讨论在上面所配的这些小棒中,哪些是不能围成三角形?要用事实讲道理,看哪组合作得最好!

学生组内讨论后进行组际交流:

生:2厘米到8厘米的都可以。

师:(指着板书)1厘米呢?(学生齐说不可以)我们来试验一下吧!

电脑验证:当三根小棒是5厘米、3厘米和1厘米时,用3厘米和1厘米的小棒放在5厘米小棒的两端,然后慢慢向下围,3厘米和1厘米的小棒与5厘米的重合,两头没有围上,中间相差了1厘米。

师:1厘米不行,1.8厘米呢?1.9厘米?1.99厘米呢?(学生齐说不行。)2厘米呢?(学生思考着。)

师:认为2厘米行的举手?(大部分学生举起了手。)认为不行的举手?(3位学生举了手。)

师:到底听谁的呢?我们来个少数服从多数,好吗?不!这不是选少先队代表。知识是科学,看谁说得有道理。

生1:某某同学你想一下,一根5厘米和一根3厘米,还差2厘米。如果用2厘米的小棒去围,小棒要斜一点,肯定会有一点距离的,所以不能围成三角形。

生2:我刚才是做过实验的,把小棒往里转的话,两根小棒之间的距离会减少一些的,应该是能围成三角形的。

生3:你用的是两根小棒,你可以围起来的,但是,如果是一条线呢,一条很细很细的线呢?

生2:那你是不是认为3厘米加2厘米比5厘米要少呀?

生3:当然不是喽!

生2:那好,3厘米加2厘米等于5厘米,不就可以围成三角形。

生3:3厘米加2厘米等于5厘米,正好跟它平行,不多也不少。

师:3厘米加2厘米等于5厘米,3厘米、2厘米这两根小棒的两头就碰得着了。一个同学说,碰得着了,说明就能围成三角形;另一个同学认为,正好碰头,就平掉了。

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教师结合回答,边画图(右图)边提问,再围下去,它们会碰头吗?碰头的点在哪里?学生观察并想象着,积极地上来标出碰头的点是在5厘米的线段上,终于得出:配上2厘米的线段,正好重叠了,不能围成三角形。

有的学生用2厘米、3厘米和5厘米这三根小棒竟然围成了一个三角形,他们对两根小棒的和等于第三根时也能围成三角形是深信不疑!这显然是小棒较粗引起操作误差所致,但简单地解释又难以使学生信服。为此,教师采用“数形结合”的方式,双管齐下:一方面由“1厘米不行,1.8厘米呢?1.9厘米?1.99厘米呢? 2厘米呢”,让学生进行数学计算,发现即使配上1.999厘米,其和还是比5厘米短,只有当配上2厘米时的和正好等于5厘米,而这时的2厘米和3厘米成为了一条新的线段;另一方面,借助于图形直观,并让学生进行空间想象:2厘米和3厘米小棒的另一头能碰头吗?碰头点在哪儿?这样,学生不仅对先前的想法进行自我否定,更重要的是学生在学习着用数学的方法分析问题,作出判断,思维更具理性。

片段4

师:还有哪些是不能围成三角形的?

生:8厘米的。同样道理,因为5厘米加3厘米正好等于8厘米,重叠掉了,不能围成三角形。

师:那么,你认为一共有多少种配法?

生:3厘米到7厘米,一共有5种。

师:这5种是行的,是不是只有5种?

生:加上小数就有无数种,如2.1、2.2、…、2.9等等。

师:什么样的小棒都可以吗?

生:大于2.1厘米小于7.9厘米的小棒都可以。

师:2.01行不行?2.001呢?7.999呢?

生:应该是大于2厘米、小于8厘米的都行。

“你认为一共有多少种配法”,有的学生开始是在整厘米数范围内考虑,得出共有5种。在教师的“是不是只有5种”的追问下,学生的思维有了拓展,可以有无数种。但是,绝大多数学生的头脑中还没有建立起一个正确的取值范围。对于小学四年级的学生而言,范围的建立的确是有一定困难的。学生认为“大于2.1厘米小于7.9厘米的小棒都可以”,教师没有直接否定,而是提出了2.01、2.001,让学生判断,这些数据既是具体的,同时在向2无限逼近,学生自然会想到2.00001也是可以的,那该怎样表述呢?“比2厘米长”已呼之欲出;以此思考,学生不难得出“又必须比8厘米短”。这样层层递进的启发引导,发散拓宽了学生的思维,有机地渗透了无限逼近的数学思想,锻炼了学生的抽象思维,培养学生抽象、概括能力。

片段5

师:请同学们回想一下,刚才在寻找“共有几种配法”时,你是怎样想的,怎样做的?

生1:先在纸上画一条线段,然后用两根小棒去围围看,这样试着去找。

生2:我想将3厘米和5厘米的两根摆成一个角,再连接另两头得到要配上的小棒。

师:两种方法,你现在更喜欢哪种?为什么?

许多学生选择第二种方法,理由是:一来可以避免太短或太长的盲目性,二来可以找到许许多多种配法。教师顺势进行板书(如右图),启发学生思考得出,这种方法很容易发现配上小棒的长度范围,并使学生意识到:面对问题,我们不仅要关心答案,更要关心用怎样的方法去找答案,方法往往比答案更重要!

小学生的元认知水平相对较弱,他们关心的往往是问题的答案,却很少会关心自己的思想方法及所用的策略。第二种方法的学生,虽然没有了盲目,并且容易找到了多种配法,但也很少有人去深入思考其取值的范围。引导学生学习解决问题的策略,进行深度的数学思考,是数学教学的重要任务之一。怎样引起学生对自己解题策略的关注呢?课中,教师没有在出示题目后马上告知学生怎样就能马上找有许多种配法,而是在学生经过一番自主探究之后,引导学生“回回头,看看走过的路”,进行不同方法的比较,深深地体悟到“策略比结果更重要”,实现由只关心题目结果向关注解题策略的转化。

片段6

师:下面的两组线段,能围成三角形的用手势勾表示,不能的用叉表示。并说出理由。

出示:在能搭成三角形的一组线段下面打“√”。

 

 

对于1厘米、2厘米和3厘米的这组线段,学生都做出了正确的判断,理由是1+2=3,所以不能围成三角形。对于2厘米、4厘米、3厘米的这组线段,大家的意见也是一致的:因为2+3>4,所以能围成三角形。

师:(重复学生的回答,并作板书)因为2+3>4,所以能。

师:照此说来,对于第一组的小棒,我们也可以说(板书):因为1+3>2,所以能。

一石激起千层浪。学生思考着,纷纷发表自己的看法――

生:这是不对的。因为1+2=3,所以不能围成三角形的。

师:为什么第二组由 2+3>4就能断定能围成三角形?

生:因为2厘米、3厘米是较短的两条线段,它们的长度之和大于最长的,那么用最长的去加上2厘米或3厘米,肯定要比3厘米或2厘米长,这是肯定的。

师:原来如此,有道理!请大家继续判断――

出示:有三条线段,其中两条线段的和大于第三条,这样的三条线段能围成三角形吗?

学生的判断各不相同,有的认为能,有的认为不能,也有的认为不一定。

师:谁能说服别人?

生:我认为是不一定能!你说一定能,那么象1厘米、7厘米和3厘米,其中1+7 >3,是不能围成三角形;你说一定不能,象4厘米、5厘米和8厘米,其中4+5>8,却是能围成三角形的。所以,我认为是不能肯定的。

师:用事实说话,真让人信服!那么,把“其中”换成哪个词,满足条件的三根线段就一定能围成三角形?

学生又思考着,有的认为把“其中”换成“较短”,大多数学生表示同意,也有学生提出换成“任意”,经过交流,形成了一致的意见。最后,教师出示一个三角形并提问,三角形三条边之间有什么关系?学生轻易得出:三角形任意两边的和大于第三边。

给出的两组小棒能否围成三角形,学生能做出正确判断。教师这“理直气壮”的类比,激起了学生对类比所得错误结论原因的思考,不仅深刻揭示出数学知识的本质:任意两条线段的和大于第三条,就能围成三角形;而较短两条的和大于第三条,则其它情况必然也大于第三条。而且,渗透类比的思想方法,学生体会到类比的结果不一定正确,还需要验证。我们知道,要证明一个命题是正确的,不能只举几个正例就能证明的。但是,要证明一个命题是错误的,只需举出一个反例。让学生结合具体问题,学习举反例来证明,进行数学推理的训练,是很有必要的。

教学是一门有遗憾的艺术,上面的教学中一定仍存在着不足。我认为,对于遗憾的态度,应该悦纳并不断地探究,不断地改进教学,使数学活动的过程成为智慧和人格不断生成的过程。着眼于智慧和人格生成的教学,应该把重心放在提高互动的质量上。影响互动质量的有许多因素,如互相尊重、民主平等、和谐宽松的学习氛围,独立自主地探究学习,同伴之间的合作交流,教师适时的启发引导等,而设计有价值的问题是一个重要的因素。对于教师“怎样的三根小棒一定能围成三角形”的问题,学生回答“一样长的三根一定能围成三角形”,这是最贴近学生思维实际且无懈可击的答案,然而却没有揭示三角形边的关系。在教师“三角形就只有三条相等这一种吗”追问下,学生才有 两根一样长、三根各不相等的两种情况,教学才得以继续展开,很是牵强。而教师设计的“再配上一根多长的小棒,就能围成一个三角形?有几种配法”的问题,学生在尝试中自然会发现配上的小棒不能太短也不能太长,自然会产生到底有多少种配法的想法,自然会想小棒的长度会不会有一个范围,怎样表示这个范围等问题。所有这些问题都因三根小棒之间的关系引起的,而解决了这些问题,知识的本质也就被深刻地揭示出来。高质量的互动,必须有高质量的问题。

何谓高质量的问题?高质量的问题自何而来?我认为,高质量的问题应该具有趣味性、开放性、挑战性、差异性和实践性,解决问题的过程中应该饱含着数学的思想方法和策略应用。高质量的问题来自于教师的刻苦钻研:对教材的研究,发掘数学知识中隐含着的数学思想方法;对学生的研究,了解学生的认知起点、认知水平及学习新知识时可能的思维方式和各种困难等;对以往教学的研究,反思教学过程,积累经验,发现问题等。在此基础上,围绕教学的主线(显性的数学知识和隐性的数学思想方法)设计高质量的问题。数学教学就要抓住数学思考这一本质,而设计好问题是数学思考的关键。有高质量的问题,才会产生高质量的互动;有了高质量的互动,智慧和人格自然会在其中生成。

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