刘跃彩
摘 要:小学阶段“解决问题的策略”教学不应着眼于问题解决,而应侧重于策略感悟。在数学教学中,教师可以通过情境催生学生的策略意识,通过操作引导学生感知策略方法,通过反思内化学生的策略经验,通过应用形成学生的策略思想。从而,让策略意识在学生心中从朦胧走向清晰,从清晰走向深刻。
关键词:解决问题;策略意识;策略方法;策略经验;策略思想
《义务教育数学课程标准(2011版)》在“解决问题”的课程目标中对“解决问题策略”教学提出了明确的要求。与课程标准相配套的教科书也都或多或少地安排或渗透了“解决问题的策略”。解决问题的策略对于学生解决问题,体验问题解决方式的多样性具有重要意义。策略是介于数学方法和数学思想之间的,相比于方法,策略更上位一些。在小学数学教学中,教师要准确把握策略内涵,催生学生的策略意识,内化策略经验,形成策略思想。
一、情境:催生策略意识
美国数学教学指导委员会指出,“问题解决就是将所学的知识运用到情境中的过程”。在数学教学中,教师要创设情境,引发学生策略需求,催生学生策略意识。数学情境,一方面要有儿童味、生活味;另一方面要求数学味,能够引发学生数学思考。换言之,有效的数学情境应该是情理交融、有情有理的。情境对于学生获得对策略意识的萌发、生成,领悟策略的真谛以及运用策略都具有极为重要的意义和价值。在数学教学中,教师要启发学生寻求策略,激发学生策略心理需求。
比如,人教版四年级下册的《数学广角——鸡兔同笼》是我国古代著名趣题。原题是:今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何?(《孙子算经》)其意是:鸡和兔关在同一个笼子里,从上面数有35个头,从下面数有94只脚,问有多少只鸡和多少只兔?“鸡兔同笼”问题具有极高的思维价值。在教学中,笔者首先将学生带入问题情境之中,让他们感受条件、问题之间的复杂关系,催生学生的画图意识。比如,有学生在画图中想到了“立正法”,即让兔子立正。这样,每只鸡和每只兔的脚相等,一共就有70只脚,多的脚就是兔子抬起来的脚,因此兔子有24除以2,也就是12只。再如,有学生在画图的过程中认识到,如果我们给每只鸡再装上两只脚,那每只鸡和每只兔子的脚的数量就相等了,一共就有140只脚,而多的46只脚,就是我们给鸡装的脚,从而鸡的只数就是46除以2等于23只。
在问题情境中,学生的思维被盘活,有的用“折半法”,有的用“砍足法”等。正是在趣味化的问题解决中,学生领悟到“假设法”的一般性策略:即假设所有的动物都是鸡,或者所有的动物都是兔子(极端假设法),又或者假设有一半的鸡和一半的兔子(中间假设法)等。
情境是根据教学目标和教学内容设定的一个环节,这个环节要催生学生萌发解决问题的策略,比如画图、列举、假设等。只有这样,情境才是有价值、有意义的。高质量的情境, 能让学生置身其中并能做出主动心理反应,是学生问题解决的直接外部诱因。从这个意义上说,情境是打开学生问题解决策略之门的钥匙。
二、操作:感知策略方法
瑞士著名教育心理家皮亚杰认为:“学生的智慧在指尖上。”在解决问题策略教学中,教师要引导学生动手操作,让学生能够对问题解决的策略获得直接的心理感受与体验。但这种操作要警惕学生沦落为操作工,教师应将学生的操作与感悟、体验融通起来。换言之,解决问题策略中的数学操作应该是一种“具身性认知”,这种认知能够促进学生对策略形成深刻认知,能够吸引学生的主动探究,能够培养学生的创新精神和实践能力。
比如教学《鸽巢问题》(人教版六年级下册),有教师在教学中直接将这种策略定位于“至少数=商+1”,关注的是抽屉原理的表面模型,而忽视了模型的建构过程。由此,学生获得的只是数学知识,而没有获得对问题解决策略的感悟。笔者在教学中通过让学生“摆一摆”“说一说”“试一试”“找一找”等活动,引导学生观察、猜想、实践,让学生获得一种策略感悟。先從简单情况入手,学生将“4只铅笔”放进“3个笔筒”中,一共有哪些不同的情况呢?学生在小组内展开操作,然后将各种情况用笔一一列举出来,形成了(4,0,0),(1,3,0),(2,2,0)到(1,2,1)等诸多情况。这些情况有怎样的共同点呢?学生发现,不管怎么放,总有一个抽屉里有两个物体。接着,让学生将“10本书”放进“6个抽屉”,这时有学生试图操作,但却因为物体的个数多、抽屉的个数多而缓了下来,他们开始有序列举。还有一部分学生通过思考后返回操作,开始从“最不利的情况”出发,先在每个抽屉里放一个物体,在放了一轮之后,再在每个抽屉里放一个物体。在这种循环操作中,学生发现,“鸽巢问题”与“平均分”有关。在这种平均分的过程中,学生感悟到:如果物体个数是抽屉个数的整数倍,那么每个抽屉里所放物体地个数就是“倍数”个;如果物体个数不是抽屉个数的整数倍,那么每个抽屉里所放物体的个数就是“倍数+1”个。教学中,学生从“操作”到“列举”,再从“列举”到“操作”,然后发现“鸽巢问题”与“平均分”相关,进而概括出“鸽巢原理”的基本规律。在这个过程中,学生还诞生了“从最不利出发”的思想。
策略因问题而生,也因为问题而至。学生在操作中观察、猜测、实践,其策略方法自然地流淌于学生的手指尖上。在操作过程中,学生自然展开内隐性思维:为什么、怎么样、还可以怎样……正是通过这种具身性的活动,学生才能逐步抽象出问题解决模型。
三、反思:内化策略经验
苏联著名数学教育家斯托利亚尔认为,“数学教学是数学思维活动教学”。在解决问题的过程中,教师要引导学生对学习过程进行自觉反思、审视,引发学生对数学学习的再认识、再思考。这是一种“回头看”,是一种回顾与审视。在这个过程中,学生能够逐步学会“调整”“调节”,这是数学知识结构同化、内化的重要过程。通过回顾、反思,学生才能将程序性、过程性知识提升为一般意义和普遍意义的方法性知识、策略性知识。
比如教学《三角形的面积》(人教版五年级上册),在学生通过剪、拼、移,将三角形的面积转化成平行四边形、长方形后,笔者引导学生针对不同的转化方法进行反思,提升学生的认识。“为什么要将三角形旋转180°?”“为什么要沿着三角形的中位线剪开?”“为什么要沿着三角形的中位线两端的垂线剪开?”……这样的追问,其目的是让学生深刻理解操作的意图:即将三角形转化成平行四边形或者长方形,也就是说,将三角形转化成已学过的图形。更一般地,将未知转化为已知,将陌生转化为熟悉。只有上升到“为什么操作”的层面,数学策略意识才能形成。正是因为有了策略意识,有了策略指向,学生在学习《梯形的面积》时,才能想到将梯形转化成长方形,或者将梯形转化成平行四边形,或者将梯形转化成三角形等。可见,操作让学生的数学学习从“碎”到“统”,从“木”到“林”,不仅让学生积累了活动经验,明晰了知识结构,更提升了学生的认知能力,感悟到数学思想。
数学问题解决的过程,一般要经历这样几个阶段:潜意识阶段、明朗化阶段和深刻化阶段。解决问题的过程回顾与反思,就是让学生从策略的明朗化阶段走向深刻化阶段的重要方式。可以这样说,没有反思就没有策略的形成,策略的有效形成必然伴随着主体的不断反思。只有对解决问题的过程形成深刻认知,一般意义上的策略才能形成。
四、应用:形成策略思想
不同的策略可以帮助我们解决不同的实际问题,同时,不同的问题需要不同的策略。在数学教学中,学生不仅需要形成策略意识,更需要在应用中形成策略思想,策略思想关注策略“何时用”、关注策略“在何种情况下用”。培养学生策略应用的能力是解决问题教学的重要目标。因为,只有在策略的运用中,学生才能形成深刻的心理体验。
比如,画图是一种策略,不仅能够帮助学生描述题意,而且能够引导学生进行数学思考,帮助学生解决数学问题。但是画图这种策略并不是依靠一两节课就能够形成的,而是需要渗透在日常的教学之中。不仅“图形与几何”部分内容需要画图,“数与代数”“统计与概率”“综合与实践”等板块的数学内容也需要画图。比如在教学《分数四则混合运算》(人教版六年级上册),教师在引导学生解决有关“倍数”“比”“分数”等分数乘除法混合运算的实际应用问题时,就可以恰当地运用线段图,让学生明晰“量“率”之间的对应关系,从而能够更好地理解数量关系。这里,对应是指导学生画图的数学思想,画图是落实数学对应思想的策略。在數学运用中,一方面学生能够将数量之间的关系用图表示出来,另一方面能够通过形,解决数量之间的关系。正如北京教育学院数学系副教授张丹教授所说的那样,“画图策略是非常重要的一种分析问题和解决问题的策略,它是利用‘图的直观来对问题中的关系和结构进行表达,从而帮助人们分析问题和解决问题。同时,画图又是一个‘去情境化的过程,它把情境中的数量关系进行提炼,并进行直观表达”。
策略的应用促进了学生的策略内化,同时也促进了学生的策略外化。尤其是当学生在解决问题中遭遇阻力时,策略的介入、运用更能让学生体验到策略的优点。在学生运用策略时,教师要引导学生思考:为什么要用这种策略而不用那种策略?用这种策略有什么好处?什么样的问题解决需要这种策略?只有在对策略的自觉追问中,学生才能诞生鲜活的数学思想。
解决问题的策略是一种宏观的问题解决思路,是一种植根于心的分析、思考问题的思想方法。在数学中,比知识更重要的是方法,比方法更重要的是策略。教学中,通过情境催生学生的策略意识,通过操作感知策略方法,通过反思内化策略经验,通过应用形成策略思想,最终让策略意识在学生心中从朦胧走向清晰,从清晰走向深刻。