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大概念视角下的小学数学教学
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2022.08.30 江苏

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来源:教学与管理(小学版)

【摘 要】大概念内涵丰富、形式抽象,对学生的数学学习具有重要的意义和价值。大概念包括核心概念和共通概念,主要有金字塔型、树状型以及网络型三种。作为教师,要引导学生建构大概念、理解大概念、应用大概念、迁移大概念,应用大问题驱动、大主题统领、大结构整合等方式,助推学生的数学学习。

【关键词】小学数学 “大概念”教学 教学路径

大概念不僅表现为概念的外延广,更表现为概念的内涵深。大概念不同于数学学科中的概念,而是一种认知框架。大概念具有整合作用,并能将学生数学学习的相关内容进行有效迁移。在教育学的历史上,大概念的提出可谓久远,如布鲁纳的“基本概念”“一概念”、奥苏贝尔的“要领概念”、怀特海的“惰性概念”等[1]。在数学教学中,大概念具有统摄作用和功能,它能统摄很多的小概念。一般来说,大概念具有广泛的迁移性、普适性等特性。在数学教学中,教师要研究大概念,充分地应用大概念,借助大概念落实数学学科的育人价值。

一、数学大概念内涵及外延

大概念是指“适用于解释、预测较大范围的学科知识的一些概念”。数学大概念具有较高的抽象性,它兼有方法论、认识论的意义。大概念具有中心性、网络性的特质。换言之,大概念集中体现了数学知识的学科本质。在数学学科教学中,大概念不同于具体的概念,它包括概念、观念、论题等。大概念还具有一种层次性、相对性的特质,从大到小、从高到低依次可以分为课程大概念、学段知识大概念、单元大概念、章节大概念、课时大概念等。

大概念一般来说包括两个层面的内容:其一是核心概念,其二是共通概念。核心概念是指“学科知识中发挥关键作用的一些概念,这些概念往往是学科的基石,它们能将相关的知识集结在一起”。在数学教学中,引导学生把握了核心概念,就能让学生把握数学学科知识。共通概念是指“跨越学科乃至于跨界的一些共同概念”,这些概念具有较强的解释力[2]。比如“只有计数单位相同才能直接相加减”这样的一种大概念就属于核心概念,是集中体现整数、小数、分数加减法的法则的核心概念,掌握了这一核心概念,学生就能形成一种整数、小数、分数加减法的计算自觉,如整数中加减法的末尾对齐、小数加减法的小数点对齐、分数加减法中的通分等。而分类、统计中的归类思想就属于一种共通的概念,这一概念不仅对学生的数学学科学习,而且对学生的其他学科学习乃至于生活都具有深刻的意义,这一数学大概念是物以类聚、人以群分这样的生活性、经验性的大概念在数学学科中的具体反映。

概念不仅仅是学生数学学习的载体、媒介,也是学生数学思维、探究的工具。概念不仅具有数学的逻辑价值,更具有一种组织学习的价值。在学生学习的每一个阶段、每一个层级,大概念都会不同。在此阶段的大概念,在彼阶段就不是大概念,而是一个子概念、分概念,一个普通的、简单的概念。从某种意义上说,学生的数学学习就是大概念的产生、消散,又诞生的过程。

二、数学大概念的结构及其功能

大概念是一种深层次的、可迁移的概念。借助于大概念,学生在数学学习中能触类旁通、举一反三。大概念能让学生系统地、广泛地吸纳知识,快速、有效地应用知识。在数学教学中,教师要善于提炼、抽象、概括大概念,借助大概念引导学生的数学学习。

1.金字塔型结构及其功能

金字塔型的大概念群最为常见。位居金字塔塔尖的概念是最为核心的概念,在核心概念统驭下,逐层展开其他概念。这样的一种大概念结构方式,是一种“总—分”式的结构方式[3]。比如“直柱体的侧面积、体积计算”,具体到下一层级的长方体、正方体、圆柱体的侧面积、体积计算公式的形态各不相同,尽管其内在的本质是相同的。作为教师,可以通过两种方式进行这部分内容的教学:其一是从大概念出发,引导学生从整体上形成对直柱体侧面积、体积的认识,然后再逐一展开建构,这是一种自上而下的诠释性、应用性的教学;其二是先建构,然后引导学生比较,逐步抽象、提炼、概括出数学的大概念,这是一种自下而上的建构性的教学。

2.树状线型结构及其功能

树状线型的概念结构有助于学生依循数学知识的内在逻辑结构、脉络等逐步推演。与金字塔型的大概念结构不同,树状线型结构是概念在形成过程中逐步生长出来的。以“平面图形的面积”为例,通常以长方形、正方形的面积为基础,引导学生逐步推演出平行四边形的面积、圆的面积,再根据平行四边形的面积推导出三角形的面积、梯形的面积等。在这一过程中,长方形的面积是主干,其他相关知识多是枝叶;或者说长方形的面积是基本型知识,而其他相关知识都是导出型的知识。在这里,数学的大概念(相对而言)就以一种生长的方式呈现,从而形成了一种树状线型的概念生长体系。

3.网络联型结构及其功能

大概念还有一种建构模式,这就是网络型。相比前两种大概念的组型,网络型的大概念往往在概念内涵、外延、性质等方面都会有交叉。网络型大概念的组建,能让学生认识到概念之间的多重关联。为此,在数学教学中,教师要打破固化的单元结构,形成以大概念为核心的开放性、生成性结构形式。以“因数和倍数”这一部分内容为例,从“整除”这一主干大概念出发,会衍生出相关的“因数和倍数”,进而在“因数和倍数”的基础上,又会交叉衍生出“奇数和偶数”(根据是否是2的倍数)、“素数与合数”(根据一个数的因数的个数)、“公倍数与公因数”(由一个数的因数、倍数衍生为两个或者两个以上的数的公倍数、公因数等)等相关概念,这些概念之间是可以交叉的。如一个数是否是质数与一个数是其他数的因数,交叉衍生出“质因数”这一概念。在网络联型概念结构中,交叉的概念可以成为大概念。作为教师,要重点引导学生对交叉概念的理解。如在“因数和倍数”这一部分知识中,“质因数”就是一个关键性、核心性的大概念,它纵横交错地牵涉到许多相关的知识点,对学生学习“对一个数分解质因数”“应用短除法求几个数的公因数、最大公因数、公倍数、最小公倍数”等具有重要作用。

以大概念为导向,统筹规划数学教学,要求教师明确数学知识的大概念类型。对于金字塔组型概念,教师要引导学生认识核心概念的内涵、本质;对于树状组型概念,教师要引导学生掌握基本大概念,把握概念的生长;对于网络联型概念,教师要引导学生把握概念之间的关联,等等。

三、数学大概念教学的策略

基于大概念的數学教学,教师在教学中要善于提炼大概念、实践大概念,促进学生在数学学习中不断实现概念的跃迁。

1.大问题驱动,激发学习动力

问题是大概念教学的重要载体。在小学数学教学中,教师可以用大问题驱动学生的自主思考、探究。用大问题驱动,能有效地引领学生自主学习[4]。在大概念教学之中,大问题犹如一个结构性枢纽,能成为驱动学生深度学习的利器。比如教学“真分数和假分数”这一部分内容,教师要深度研究学生的具体学情,把握学生的认知障碍,从而设计有针对性、实效性的大问题,引导学生的数学学习。如果教师仅仅从形式上引导学生区分,比如“分子比分母小的分数是真分数”“分子比分母大的分数是假分数”等等,这样的一种引导,只能让学生抓住“形”,而难以让学生理解“神”。笔者在教学中,引导学生从分数的意义入手,将过去的一种表达——“取其中的几份”,转变为“表示这样的几份”。如此,提出这样的大问题:“平均分的份数一定大于表示的份数吗?”通过这样的大问题,引导学生思考:“如果平均分成4份,你能从中取出5份吗?如果平均分成4份,你能表示出相应的5份吗?”如此,不仅引导学生深度思考、探究“单位'1’的量”,更突出分数单位的意义和价值,进而引导学生深度理解分数的本质,建构真分数和假分数的概念。抓住大问题,引导学生建构大概念,就能将学生的数学思维逐步引向深入。

2.大主题统领,集约学习内容

主题是学生数学大概念学习的载体、媒介。在小学数学教学中,教师应当积极主动地设计主题,用主题统驭学生的数学学习统整相关的数学学习内容。用大主题统领,要打破单元边界、学科边界等,引导学生从教材中的目录、标题中发掘、提炼主题,从不同层次引导学生提取大概念。比如在学生学习了“认识厘米”“角的度量”“长方形的面积”“长方体的体积”等相关内容之后,笔者以“测量中的包含除”为主题研发了一节课,将相关测量内容进行整合。借助于大主题,不仅能引导学生整合相关知识,而且能引导学生习得相关的学科思维方法、思想观念等。比如通过“包含除”这样的大主题,学生深刻认识到,测量的本质就是看测量对象中包含有多少个测量单位。因此,对测量来说,首先应当建立测量标准、测量单位;其次要探究测量对象中包含有多少个这样的测量单位,这个“多少个”其实也就是两个不同的量之间的进率。根据这样的进率还可以制造工具,或者建立进率模型等。借助于大主题,学生通过积极的对话、研讨,将整数、分数、小数、百分数等在内的所有计数教学,以及平面图形的周长、面积,立体图形的侧面积、体积等相关内容都囊括在内,因为它们都可以用“包含除”这一思想方法解决问题。

3.大结构整合,建构学习体系

基于大概念的数学学习,是一种大结构的数学学习。大结构就是要将学生数学学习的相关内容进行整合,从而帮助学生建构学习体系,让学生的数学学习成为一个整体。比如教学“比的基本性质”之后,教师有必要引导学生建构知识结构,从而促进学生对知识的理解、应用。从横向上来看,引导学生比较“商不变的规律”“分数的基本性质”“小数的性质”以及“比的基本性质”,认识它们的联系与区别,体会到它们内在本质的一致性;从纵向上来看,引导学生认识它们各自的意义、作用和价值。以“比的基本性质”的纵向结构化教学为例,教学中,教师不仅要引导学生认识比的基本性质的作用是化简比,认识化简比的依据是比的基本性质,化简比要充分地应用比的基本性质,要将一般性的整数比、小数比、分数比、数量比等化成最简单的整数比的形式(简称“最简比”)等,更要引导学生认识化简比的现实作用,如各种物质材料的份额的配备、一件物品中各种材料所占的份额,等等。通过纵横比较、整合,引导学生建构数学知识大结构,从而明确“商不变的规律”“分数的基本性质”“比的基本性质”等系列大概念的内涵、用途、功能。

大概念视野下的数学教学,是立足于结构论、系统论的视角来审视知识的。作为教师,要立足于数学的学科知识,从数学学科知识和学生数学素养生成发展的视角出发,重构数学知识与相关大概念的关联、对接等。基于大概念的教学立场,教师应当引导学生把握数学学科内容的本质、核心,促进学生数学学习力的提升、数学核心素养的发展,引导学生数学问题分析、解决、迁移等能力的发展。

【参考文献】
[1] 威金斯,麦克泰格.追求理解的教学设计[M].闫寒冰,宋雪莲,赖平,译.上海:华东师范大学出版社,2012:.

[2] 吕程,王凌.概念域:数学概念教学的应有视角[J].教学与管理,2019(08):27-29.

[3] 刘兆伟.小学数学教材的合理改造[J].教学与管理,2020(02):54-55.

[4] 彭国庆.小学生数学推理能力的分析与培养[J].教学与管理,2021(14):38-39.

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