摘 要:数学规则属于数学客观性知识。在数学教学中,教师立足于本体、整体和逻辑视域,引导学生围绕规则的“源”“序”和“理”展开数学学习,让数学知识的规则枝头绽放学生数学思考、数学探究、数学认知的自由之花。
关键词:数学规则;规则教学;思想自由
学生头脑中数学知识包括客观性和主观性知识。客观性知识指那些不因地域或学习者而改变的数学事实,包括数学概念、规则等。其中,规则是数学概念之间的关系及其规律在人脑中的反应。对于规则,很多教师将目标定位在应用规则解题上,而将规则探索过程简化甚至省略。这种本末倒置的教学,让学生学习始终停留在模仿层面。规则学习属于高阶学习,是理智技能中的典型形式 [1]。探寻规则教学是数学教学的应有之义。
一、规则之“源”,本体视野下的教学建构
对于规则,如果仅停留于教材、教师、教辅,则必然压抑学生数学学习创造性,离开“本源”的数学教学必然是舍本求末的。本体视野下的数学教学建构,必须追寻、追溯、追问规则的本源、源头、源泉。数学规则之“源”不仅指生成之源,即规则是从哪里发端的,而且追溯、回溯规则生长之“源”、生发之“源”,亦即规则是如何衍生、发展的。正如弗赖登塔尔所说,数学不是教结果,而是教过程。
1. 经历规则生发之“源”
德国数学家康托尔说,“数学本质是自由”。教学中,教师要充分发掘学生数学学习的主观能动性,引导学生经历数学规则的生发之源。将数学“冰冷规则”催化为学生“火热思考”。教师要规划规则生长节点,形成生长能级,巧搭生长结构,探寻规则源头所闪烁的人类智慧火花。
比如教学《带有中括号的混合运算》,笔者充分运用学生现实生活。学校社团活动,美术社团有男生8人,女生6人。器乐社团人数是美术社团的2倍。合唱社团有84人,合唱社团的人数是器乐社团人数的多少倍?在学生理解题意的基础上,学生列出了各式算式,如8+6=14(人),14×2=28(人),84÷28=3。这是一种基本方法。也有学生试图列出综合算式,于是出现了基于学生个体规则的列式,如84÷(8+6×2),84÷(8+6)×2,84÷(8+6)×2),84÷[(8+6)×2]等。显然,倒数第二种列式法,学生已意识到新规则必要性。于是,他们试图在原有规则基础上进行创新。这时,教师引入新规,将其纳入原有规则结构之中,让规则得到深度拓展 [2]。
2. 追寻规则生长之“源”
首都师范大学王尚志教授认为,数学讲逻辑推理,更讲道理。对于一些规定性知识,教师必须引导学生追寻规则生长之“源”。让学生由接受规则的奴仆转变为创造规则的主人。教师可通过情境再造、问题导引等方式,引导学生返本归源、探本穷源、饮水思源。学生在追寻规则生长之“源”中,促进自我发展。
比如,学完了长方形、正方形、平行四边形、三角形、梯形以及圆的面积计算后,教师可以引导学生追本溯源。梳理平面图形面积的推导过程。从长方形生发平行四边形,从平行四边形生发三角形、梯形等。通过梳理,让学生明晰各平面图形面积的“源”与“流”,从中渗透数学转化规则。这就是,任何数学知识的学习都是将未知转化为已知、陌生转化为熟悉、复杂转化为简单的过程。借助这样的规则,数学知识能够得到不断的演进。
二、规则之“序”,整体知识视野下的教学建构
在数学教学中,教师要站在整体性知识的视角,把握知识横向与纵向关联,把握数学知识的生发性、生长性、生成性节点,顺着数学知识的逻辑演化顺序,进行规则教学。要突破本课知识点、本单元知识点、将规则纳入整体性、结构性知识之中。从某种意义上说,学生的数学学习源于无序,止于有序。因此,教师不仅要把握数学知识之“序”,而且要把握学生的心理之“序”,借助學生思维、认知的发展脉络,实现课程的整体性目标 [3]。
1. 纵向把握,形成规则之“序”
纵向把握规则,就是让数学教学承前启后。基于数学知识本身发展的内在逻辑性、严密性,教师可以采用滴灌渗透方式进行。规则本身是复杂的,为了降低学生认知难度、坡度,通常情况下,教师要将规则分成亚规则、微规则,从而降低规则难度,循序渐进,促进规则学习自然生长,建立规则结构。
以《用数对确定位置》教学为例,在小学低年级学段,比如一年级,经常让学生对物体进行排序,这时教师要引导学生说清楚“从左往右或从右往左第几个”。到了四年级,教师要让学生从两个维度表征物体位置,如第几行第几列,几列几行,(列,行)等。不仅如此,教师要引导学生突破规则迷思,可出示一些小数、分数数对,让学生感悟到:数对不仅可以是整数,也可以是小数、分数等。不仅如此,教师还可以延展,从低年级用“第几个”表示一个方向(数轴)的物体位置,到中年级用“两个数的数对”表示两个方向(平面)的物体位置,再到用“三个数的数对”表示三个方向(空间)的物体位置。从线到面到体,用数对确定位置规则被不断提升。
2. 横向把握,建立规则之“序”
美国著名教育家布鲁纳说:“学习结构,就是要学习事物是如何关联的。”对于数学规则,不仅要从纵向上对其进行不断深化,而且要从横向上对其进行不断勾连。规则不是一成不变、僵化、固定的,而是出于动态的发展中。某些数学规则,只是一种浅层次的规则,当这些浅规则融合在一起,彼此产生关联时,学生就能发展这些浅规则,从而形成更深层次、更本质性的规则。如此,学生认知结构不断被打破,不断从不平衡走向平衡,又从平衡走向不平衡,然后走向新的平衡。由此构筑起动态的、全新的、更高位的规则体系。
比如,当学生在学习《整数加减法》时,其探究出的整数加减法的规则就是“末位对齐”,形成了十进制位值下的“从个位算起”“满十进一”的计算规则;在学习《小数加减法》时,其探究出的小数加减法的规则就是“小数点对齐”;在学习《异分母分数相加减》时,其探究出的异分母分数相加减的规则就是“分母相同”或者说“分数单位相同”。而当学生将这些数学知识整合起来进行审视时,学生就能建构出更为上位、本质的数学规则,这就是“只有计数单位相同才能直接相加减”。这些由于教材编写而人为分割的知识,经过教师横向把握,建立起规则深层之序。
三、规则之“理”,逻辑视野下的教学建构
弗赖登塔尔认为,数学知识有两类:程序性知识和思辨性知识。显然,规则教学应属于程序性知识。不仅要让学生明确规则本身,更要明确规则背后道理,如计算中算理、问题解决中道理等。基于规则之“理”,数学教学要引领学生进行教学建构,追求规则数理共生、共融境界。如果说,规则本身是感性的、发散的,那么,数理则是理性的、严密的。如果说,规则是“知其然”,那么,数理则是“知其所以然” [4]。
1. 过程体验,探寻“数理”之生成
规则不仅仅是“规定性知识”,而且有着内在风景。规则教学要探寻其内在规定性。“数理”是规则依据,是规则道理。在规则尚未形成之时,数理往往是显性的,是规则导航明灯;当规则形成之时,数理则悄然隐身,藏于规则之中、之后。教学中,教师要不断地引导学生进行规则过程体验,把握数理。
比如《3的倍数的特征》,其规则是“各个数位上数字的和是3的倍数,这个数就是3的倍数”。如何启发学生将注意的焦点集中于“各个数位上数字的和”?笔者在教学中,出示了一组组交换数字位置的数,比如12和21,123和132、213、231等。通过计算,学生发现,3的倍数的特征不同于2、5的倍数的特征,3的倍数的特征与数字顺序无关。那么,在交换数字过程中,是什么没有发生变化,从而导致它们都是3的倍数的特征呢?学生展开深层思考、探究,通过不完全归纳,形成“3的倍数的特征”的判断规则。这个过程,是学生猜想、验证的过程。在这个过程中,学生能够触摸到数理之脉搏。
2. 多维融合,促进“规则”之建构
如上所述,规则就是一种所要遵循的方法、规则、顺序或程序,它是知识所必须遵循的基本逻辑。通常情况下,规则是对数理的提升、抽象和概括。如果学生在数学学习中没有“明理”,那么学生是很难牢固地掌握规则的。“规则”是解决“怎么做”的问题,而“数理”则是解决“为什么这样做”的问题。在数学教学中,教师可以运用多种方法,促进学生规则建构。
比如,教学两位数乘两位数24×15时,笔者借助多种方式,让学生掌握两位数乘两位数计算规则背后的“算理”。一是借助学生日常生活事理,如一支钢笔15元,买24支钢笔一共需要多少元?二是借助长方形的面积,让学生直观进行推理,长方形的长是24,宽是15,可以将宽是15分成宽是10和宽是5;三是运用乘法的意义进行解释,如求15个24是多少,可以先求5个24是多少,再求10个24是多少,等等。不同方法、手段揭示出相同规则。这种借助类比、归纳推理等不同方式验证、证明,能促进学生对两位数乘两位数规则的建构。数理是规则的基础,是规则赖以成立的数学原理;规则是数理的操作程序,是对数理的提炼和发展、抽象和提升、实验和验证。通过多维融合,让数学规则从感性迈向理性,从或然走向必然。
数学规则深刻地反映着数学的规律,而数学规律则揭示了万事万物的规律(万物皆数)。在数学教学中,教师从本体、整体和逻辑的视域,引导学生主动建构数学规则、创造数学规则,让学生循着规则的“序”“源”“理”展开数学学习。如此,数学知识的规则枝头就一定能够绽放学生数学思考、数学探究、数学认知的自由之花。
参考文献:
[1] 缪晔敏,徐顺湘. 让学生主动建构数学规则[J]. 小学教学研究,2011(7)﹒
[2] 王岚. 深入,成就深度——漫溯数学规则教学更深处[J]. 江苏教育研究,2012(30)﹒
[3] 康文彦. 例谈数学规则的形成及教学策略[J]. 中国数学教育,2018(6)﹒
[4] 曹志国. 循“规”守“则”:多重视域下的小学数学“规则教学”[J]. 中小学教师培训,2018(4)﹒
作者簡介:施宏杰(1976-),本科学历,中小学一级教师,从事小学数学教学。