或驻足或抽身:诗意数学的视角

2019-06-03 04:00陈六一
教学月刊·小学数学 2019年4期
关键词:思维

【摘   要】课堂教学中教师通过一边驻足于发展点,一边又在生长点处抽身,以营造学生身体与精神同时在场的场域,平衡教的强迫性与学的自由性,实现诗意的数学教学。与此同时,通过雪中送炭、锦上添花等后茶馆式互动,将学生脑的拓展与心的丰盈同步。

【关键词】驻足;抽身;诗意数学;思维

“自由的、顿悟的、灵动的、自然的”这几组词汇所阐释的感觉和体验,构成了“诗意数学”教学的核心特征。[1]也就是说诗意的数学课堂,追求学生身体与精神同时在场的意境,追求教的强迫性与学的自由性的平衡。课堂教学中教师通过一边驻足于发展点,一边又在生长点处抽身,将学生脑的拓展与心的丰盈同步,于是数学学习从表层理解逐步深入到深刻理解,学习数学从工具性的“器”逐步协调到哲学性的“道”。

一、驻足,一笑颜微破

(一)雪中送炭——驻足失衡

【教学案例1】三角形的三边关系

学生在用两根磁条剪其中的一根拼三角形的活动中,出现了几种情况:(1)学生把短的磁条剪成更短的两小段,发现与较长的磁条无法围成三角形。(2)学生把较长的磁条剪成两小段,发现能与原来较短的磁条围成三角形。(3)两根一样长的磁条,学生将其中一根剪成两小段,有的能围出三角形,有的却围不出三角形。

学生在操作中明确认识到“两边之和小于第三边,是围不出三角形的;当两边之和大于第三边,可以围出三角形”。于此,教师可以直接告知结论了:“确实,三角形的两边之和大于第三边。”至于在上述案例中出现的“两边之和等于第三边,有时也能围出三角形”,教师可以解释是因为磁条的厚度带来的误差。

不过,学生亲眼所见与逻辑思考出现了冲突,如果仅仅通过教师居高临下的告诉的方式,学生始终会疑惑重重。这就需要教师及时驻足——

课堂中,笔者便会用几何画板,先出示两根一样长的磁条,再将上面一根随意分成两段,动画演示这两小段磁条努力靠近的过程,如下图:

及时驻足,让学生明白了,原来所谓的“能围成三角形”,其实还是没有围成,只是磁条的粗细带来了视觉误会。同时,动画推演催生了学生的想象,原来当两边之和等于第三边时,“磁条要么撑不开,要么撑开了搭不上”。学生自己用形象化的数学语言,平衡了最初的失衡。

但是,学习如果仅仅满足于眼见为实,思维的力度就缺乏弹性,为此,教学中,教师会继续驻足于“两边之和大于第三边”——

教师提出问题:一根线段长3厘米,另一根线段长8厘米,还需要一根几厘米的线段才能围成一个三角形?当学生回答:大于5厘米的线段都行,但5厘米不行,因为5+3=8。教师继续追问:11厘米行吗?学生一旦接口:11+3>8,可以的,就意味着学生的思維陷入了“负迁移”的泥潭,教师需要及时出示以下图式:

“两边之和大于第三边”,其实有三组关系,即a+b>c,a+c>b,b+c>a。尽管学生已经理解了“三角形的两边之和大于第三边”这句话,但是思维并不深刻,未能缜密考虑任何一条边都可以看作第三边。学生只有认识到了教师的问题中当第三边为5厘米和11厘米时,这三个点又在同一条直线上,才算把静态的概念语言活化成了理性表达。学生体悟到“两边之和大于第三边”,等同于“两边之差小于第三边”,认知的不足在重新顺应到原有的数学图谱上而得以完善。

(二)锦上添花——驻足系统

【教学案例2】加法交换律

学生通过解决实际问题,观察三个以上算式,发现“交换两个加数的位置,和不变”。于是按照这个样式,还可以写出很多算式,包括一些特殊的例子,于是学生认为发现的规律成立,加之举不出反例,因此证明存在加法交换律。

举不出反例,并不能说明规律一定成立。有学生会说:“举不出反例,有可能是我们现在实力不够。”甚而有个别学生在大家都举不出反例之时,用尽课堂剩下的时间去不断地挑战反例,而不理会教师接下来的课堂教学。

于是顺势驻足“用自己的方式说明交换两个加数的位置,和不变”,学生不但能沟通加法的意义与计算法则的同一性,而且深切领会了特殊与一般的辩证关系。学生在你来我往的对话思辨中,理解了加法的交换律是一个系统工程。下面的课堂实录,正好可作为保罗·拉克哈特的注释:“对于我们想象的创造物提出简单而直接的问题,然后制作出各自令人满意而又美丽的解释。没有其他事物能达到如此纯粹的概念世界,令人着迷、充满趣味。”[2]

生1:3+4指在3后面继续数4个,4+3指在4后面继续数3个,“3后面继续数4个”与“4后面继续数3个”一一对应,所以3+4=4+3。

生2:我的左手有3个气球,右手有4个气球,左手的3个加右手的4个等于一共的气球数;我右手的4个加左手的3个等于一共的气球数。所以说3+4=4+3,因为这两个加法算式表示的都是我手上一共的气球数。

生3:我上衣左边口袋里装了3粒糖果,右边口袋里装了4粒糖果,脱下衣服反穿,左边口袋里变成了4粒糖果,右边口袋里变成了3粒糖果,3+4和4+3都表示我口袋里的糖果数量,所以说交换两个加数的位置,和不变。

生4:3补上1,4去掉1,这样3+4就相当于交换了位置,变成了4+3,而且由于同时加1和减1,大小不变。

生5:画如下线段图,交换长短线段,即交换两个加数的位置。交换之后,比较总长度,总长不变,便说明交换两个加数的位置,和不变。

学生喜欢探究原委,学习数学是探求真相的最好方式。所以,驻足于学生的好奇点,将知识前后关联,将思想方法与基本技能对接,便开拓了智力与情趣的最大疆域。的确,“学习的过程是一段从观念走向理解再走向建构,并继续往前走的旅程。”[3]生5的线段图不但揭示出了数画成图后,更加直观、易于理解,而且一样可以解释前面4位同学的表述,并超越算式3+4=4+3,达到一般性概括:a+b=b+a。

二、抽身,百尺竿头立

(一)独上高楼——自觉

【教学案例3】水龙头放水问题

“放满一浴缸水,甲水龙头单独放需要30分钟放满,乙水龙头单独放需要60分钟放满。两个水龙头同时放水,需要多少分钟放满?”这种工程问题至少要到六年级才学习,一般的解法是1÷([130]+[160])=20(分钟)。而二年级的学生一样可以在解构中创造属于自己的数学理解。

自阿尔法战胜柯洁后,机器人小冰也出版了第一本诗集,显然未来已来。如果我们小学数学课堂仅仅局限于数学知识的传承,解题技能技巧的训练,而不发展学生的思维,无疑,学生的“脑”迟早会被机器人所取代。重新检视布鲁纳的教导:任何知识都可以用适当的方式教给任何阶段的儿童。[4]我们在教学中要放弃所谓的支架,可以直接以挑战性的“思”驱动学生倾其所能,以当下的简单收获今后的复杂。

二年级的学生告诉我:可以画一排相连通的浴缸,同时打开甲、乙两个水龙头放60分钟水,由于“甲水龙头单独放需要30分钟放满”,那么60分钟可以放满2个浴缸。加上“乙水龙头60分钟放满1个浴缸”,这样,60分钟里,甲、乙两个水龙头同时打开,就放满了2+1=3个浴缸。自然,同时打开甲、乙两个水龙头,放满1个浴缸只需要20分钟,因为20+20+20就等于60。

如果我们和二年级的学生讲工作量、工作效率,无异于拔苗助长,所以教师要抽身退到教的后面,不用工程问题的模型去套路解决问题,而是让学生用自己的方式思索题目间的数量关系。这样的思考就成了“诗”——自然,灵性,无拘无束,却又拥有足够的想象力。

(二)无言凭栏意——自许

【教学案例4】金字塔上的数字

埃及古金字塔前的一块墓碑上,有一个用象形文字雕刻的数字。这个数字,增添了金字塔的神秘色彩,更引发了数学界的大探讨,这个数字便是:2520。瑞士钟表匠布克曾大胆推断:“金字塔这么浩大的工程,被建造得那么精细,各个环节被衔接得那么天衣无缝,建造者必定是一批怀有虔诚之心的自由人。”于是,课堂里学生讨论着自由人写下的2520的谜底,有的说:这是埃及人告诫我们,人类的世界末日是2520年。有的说:2520,即爱我爱你,是古代中国文明与埃及文明的交融。有的说:可能表示墓主人的生辰。

这样的课堂,要么很容易上成非数学课,要么教师用一己之力告知学生2520的由来。但学生终究是浅尝辄止,不能感受数字的魅力。所以笔者提醒学生用数学的眼光去解读这个数字之后,任凭学生信马由缰地进行数学冒险。因为一旦用数学的眼光聚焦,逻辑推理、数学运算就是必然的解释工具,也只有学生面对陌生问题,立即想到运用逻辑推理、数学运算、数学建模、数据分析等关键能力去破解生活密码,我们才可以说学生拥有了一定的数学素养。

当学生把2520分解质因数,我们就顿悟了思维的力量,2520=2×2×2×3×3×5×7,看2520的因数有1,2,3,4,5,6,7,8,9,10……并且2520是这前十个因数的最小公倍数。原来,古埃及人在茶余饭后,进行着智力游戏,探讨着数学最本质的元素:质数。由此也确实可见布克的推断是正确的,这是一批有著自由思想的人,这是一批有着诗人气质的建设者。

学生解码了2520,是用自己的才智发现的而不是教师告诉的,自然钦佩古埃及人的智慧,更感受到数学的惊艳。数学在这里,已经超越了计算,而成了智力空间的码尺。

(三)寻他千百度——自在

【教学案例5】交换律

在案例2的教学中,学生用自己的逻辑确信了加法存在着交换律,但是除了加法,还有减法、乘法、除法,学生应能运用所学,迁移解决其他运算中是否存在着交换律。

根据教材的编排顺序,一般地在教学加法交换律之后,会接着教学加法结合律,之后会再用一课时研究乘法交换律。至于减法、除法是否存在交换律,教材是不作探究的。但是,学生通过所学,不但明白了加法存在着交换律,还会运用一定的策略、方法证明其为什么存在。这时不如推波助澜,让学生自问自答:减法有交换律吗?乘法、除法呢?理由呢?

学生发现,尽管举例不能说明加法、乘法一定存在着交换律,但是只要举出一个反例,例如4-3不等于3-4,6÷3不等于3÷6,就足以说明减法、除法没有交换律。

学生进一步说理,如加法,举例只能提出猜想,无法证明,那么就需要数形结合。如右图,横着数▼是3个4,竖着数▼是4个3,但总数不变;改变数字,道理一样,概括起来就是a×b=b×a。

这时,教师再一次抽身,让学生回忆课堂里解决了一些什么问题,是如何推理的,把它们关联起来,于是就有了下图。这样,学生从单纯的加法,结构化到了整个四则运算,并且能从异同两个方面去分析。在心理学上,这个过程称之为“压缩”:围绕一个概念一步一步地研究了很长时间,采取了多种途径,而你一旦真正理解了它,那就会在认知上产生巨大的压缩。这时候,你就可以把它放在一边,并在需要的时候很容易联想起它,使它成为其他认知过程中简单的一步。这种由压缩而产生的洞察力,正是学习数学的乐趣之一。

综上五个案例分析,在数学课堂里的每一次驻足都是为了抽身。教师抽身于数学概念的摸索之外,学生便可以开拓自己的数学疆土,正是用思维去领悟数学之魅,学生也就从生物头脑发展到数学头脑。再之,抽身是为了更好的驻足,帮助学生驻足于思维的困顿,驻足于经验与理性的冲突,学生感受着数学的美,不仅是外在的形式,更源于思想的深刻。这样,学生在课堂上或明或暗地亲历着:“这就是数学——想知道、游戏、用自己的想象力来娱乐自己。”[5]而这,也正是诗意数学课堂的内涵。

参考文献:

[1]]陈六一.诗意教育:基于科学知识论的反思[J].教育与教学研究,2018(1):29-30.

[2][5]保罗·拉克哈特.一个数学家的叹息[M].高翠霜,译.台北:经济新潮社,2013:17.

[3]John Hattie.可见的学习[M].彭正梅,邓莉,等,译.北京:教育科学出版社,2015:28-36.

[4]杰罗姆·布鲁纳.布鲁纳教育文化观[M].宋文里,黄小鹏,等,译.北京:首都师范大学出版社,2011:211.

(江苏省南京师范大学苏州实验学校   215011)

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