去糟求精優(yōu)化教學(xué)
——一次數(shù)學(xué)綜合實踐活動紀(jì)實

江蘇海安縣海安鎮(zhèn)隆政小學(xué)　吉遠(yuǎn)忠

去糟求精優(yōu)化教學(xué)
——一次數(shù)學(xué)綜合實踐活動紀(jì)實

江蘇海安縣海安鎮(zhèn)隆政小學(xué)吉遠(yuǎn)忠

作為知識的數(shù)學(xué)出校門不到兩年就忘了，唯有深深銘記在頭腦中的數(shù)學(xué)精神、數(shù)學(xué)思想和研究方法等，才能隨時隨地發(fā)揮作用，使人終身受益。

——米山國藏［日］

緣起

鄰居家的小剛是個數(shù)學(xué)迷，家里藏有很多數(shù)學(xué)方面的趣題集。作為一名數(shù)學(xué)老師，自己想當(dāng)然地就成了他的摯友。一次偶然的機(jī)會，我看到小剛為“如何找出次品”焦頭爛額、欲罷不能。教育直覺告訴我這是個好問題，以“找次品”為主題開展綜合實踐活動不失為一個好的創(chuàng)意。

由于我們使用的蘇教版教材沒有安排該知識點，類似問題也沒有提及，上網(wǎng)搜索，發(fā)現(xiàn)人教版和青島版教材中都有出現(xiàn)。其中人教版在五年級下冊《數(shù)學(xué)廣角》中安排了4個頁面，青島版在《數(shù)學(xué)與生活》中安排了2個頁面。由此可見，四十分鐘的活動時間很難覆蓋所有找次品問題的類型，知識難度的挖掘上也不能過深。重新選擇素材嗎？幾經(jīng)心里盤問，還是很難割舍。徘徊之后，最終打定主意仍用“找次品”的資源，知識難度不往深處去，推理比較的方法倒是可以傳授，運(yùn)籌規(guī)劃的思想也可以感悟。以“最優(yōu)化”的思想主線串聯(lián)“找次品”“學(xué)習(xí)經(jīng)歷”“生活經(jīng)歷”等，弱化數(shù)學(xué)知識的難度，強(qiáng)化學(xué)習(xí)活動的經(jīng)驗。指導(dǎo)思想明確后，我制定了兩個教學(xué)目標(biāo)：1．通過操作、推理、討論等活動，體會解決問題的多樣性及運(yùn)用優(yōu)化方法的高效性。2．感悟假設(shè)、分類的數(shù)學(xué)思想，體會數(shù)學(xué)在生活中的廣泛應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)興趣。

第一次試教

【教學(xué)設(shè)計】

一、問題引入，比較方法

1．引入問題：怎樣在3包糖果中找出質(zhì)量不足的那一包？學(xué)生口答。

2．看圖理解天平稱重的過程。思考：至少稱幾次能保證找出質(zhì)量不足的那一包？

評析：圖的呈現(xiàn)能幫助學(xué)生形象地理解，為后續(xù)在多個物體中尋找鋪墊思維。

二、問題深入，感悟優(yōu)化

1．思考：5個物品中怎樣找出次品？小組操作，畫圖記錄操作過程。

左邊包數(shù)右邊包數(shù)畫圖說明第一次第二次第三次

2．小組匯報，比較不同的解決方案。板書課題，介紹“最優(yōu)化”。

3．畫圖表示在8包糖果中找出唯一次品的方法。

4．拓展介紹“你知道嗎”。

三、問題拓展，運(yùn)用優(yōu)化

1．觀看視頻《田忌賽馬》。

2．思考：按照其他的順序比賽，結(jié)果會怎樣？感嘆孫臏卓越的運(yùn)籌天賦。

3．回憶自己學(xué)習(xí)生活中運(yùn)用最優(yōu)化方法的經(jīng)歷。

4．贈言：運(yùn)籌帷幄之中，決勝千里之外！

【教學(xué)思考】

1．教學(xué)思想明確嗎

小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中可以滲透與運(yùn)用的思想方法有很多，如推理、符號化、化歸、分類、方程、集合、畫圖、優(yōu)化、函數(shù)等。而一節(jié)課的教學(xué)時間有限，想讓它承載過多的思想，不免有炒雜燴之嫌。倘若剪不斷，則理必亂！借用天平稱重找次品時，學(xué)生已經(jīng)在觀察“3找1”的圖式中理解了推想的過程，很多同學(xué)也能直接口述“5找1”的方法，如果再在這里強(qiáng)調(diào)畫圖就成了畫蛇添足。解決尋找次品的問題其實重在培養(yǎng)學(xué)生解決方法調(diào)試的意識，當(dāng)確立一種方法后要進(jìn)行邏輯推理。因此不能僅僅滿足于結(jié)果的獲得，還要敢于大膽嘗試其他方案，在不同的方案之間進(jìn)行比較，從而獲得最優(yōu)化、最便捷的稱重方案。這里要突出的是推理和優(yōu)化，而優(yōu)化在這節(jié)課更具有代表性。因此，可以刪去畫圖記錄的教學(xué)要求，讓學(xué)生自由地進(jìn)行動手操作、口頭交流，如若要畫圖也是學(xué)生自發(fā)進(jìn)行。

2．活動形式合適嗎

全班共有43名學(xué)生，由于天平數(shù)量的限制，只好分為6組，每組約7人。課前準(zhǔn)備糖代價較大，所以用玻璃彈珠代替糖裝在喜糖包里。數(shù)學(xué)課上要使用天平，對學(xué)生而言是件新鮮事，加上7人小組是課前臨時組建的，剛開始上課就看出他們掩飾不住的興奮。實際操作時，天平托盤較小，4包糖放在上面很不穩(wěn)妥，有好幾個小組的糖包滑落下來，彈珠滿地跑，教室內(nèi)不時有嬉鬧聲。一個字——“亂”，天平的操作成了幾個調(diào)皮鬼玩耍的好機(jī)會。痛定思痛，天平的操作必須嗎？小組的人數(shù)合適嗎？比較數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中對兩個學(xué)段“綜合與實踐”的要求發(fā)現(xiàn)：第一學(xué)段重視學(xué)生的實際動手操作，而第二學(xué)段需要鼓勵學(xué)生“發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和方案制定”。后者更注重實踐活動的研究味，重歸納、重推理、重數(shù)學(xué)模型的思考。誠然，實踐活動課中需要操作，但學(xué)生已能在頭腦中進(jìn)行“5找1”的推理思維，就可以不需要小組的稱重。但又不能全部取消，畢竟班級中還有不少學(xué)生想象不出也想象不了推理的過程，如果沒有親眼所見的稱重，他們可能就成了課堂的看客。總之，動手操作是思維的拐棍，探究過程中必須用，但還要注意不能讓拐棍羈絆了前進(jìn)的步伐。

第二次試教

【教學(xué)改進(jìn)】

一、問題創(chuàng)建，引入“最優(yōu)化”

1．引入問題：怎樣在3包糖果中找出質(zhì)量不足的那一包？學(xué)生口答，感受天平稱重的快捷。

2．圖式理解并回答：至少幾次保證找出質(zhì)量不足的那一包？

評析：數(shù)量較少時能輕松地進(jìn)行推理思考，但數(shù)量增多、問題復(fù)雜時，沒有圖式的支撐很難完成多步驟的推想。這里的抽象圖式既是對“3找1”合情推理的延時理解，也為后續(xù)自主探究“8找1”“12找1”做好鋪墊。

二、問題深入，感悟“最優(yōu)化”

1．問題：怎樣在8包糖果中找出質(zhì)量不足的那一包？獨立思考后4人小組內(nèi)驗證操作。

2．匯報不同稱法，尋求最優(yōu)化的方案。

3．頭腦風(fēng)暴：如何3次從12包中找出質(zhì)量不足的那一包？口頭匯報。

4．揭示課題，板書認(rèn)識“最優(yōu)化”。

三、問題延伸，運(yùn)用“最優(yōu)化”

1．回顧學(xué)習(xí)中曾使用最優(yōu)化方法的經(jīng)歷。（簡便運(yùn)算、租船方案）

2．列舉生活中運(yùn)用最優(yōu)化方法的事例。（理發(fā)順序、路徑選擇）

3．重溫《田忌賽馬》，探尋不同的比賽順序，交流感受。

4．贈言：運(yùn)籌帷幄之中，決勝千里之外！

【教學(xué)感想】

1．精心選取素材，有效促進(jìn)思想的感悟

課程資源由可能狀態(tài)進(jìn)入實際應(yīng)用領(lǐng)域有一個判斷、鑒別、開發(fā)、建設(shè)、管理、應(yīng)用和共享的過程，資源本身并無優(yōu)劣之分，只是利用課程資源有是否合適之別。比較兩個版本的教材在“找次品”數(shù)量上的不同，發(fā)現(xiàn)人教版安排的是先從“5找1”中引出天平，再在“9找1”中比較發(fā)現(xiàn)“3份法”最快捷；而青島版的安排是直接在“8找1”的實驗中發(fā)現(xiàn)“3份法”最省事，再通過“9找1”對“3份法”進(jìn)行運(yùn)用驗證，兩者不約而同地總結(jié)了“3份法”。誠然，他們的教學(xué)重點是“找次品”的問題模型，很有必要對這個問題進(jìn)行深入的研究和拓展，而自己的重點不是掌握“3份法”，只是想讓學(xué)生在不同的方案中感知“3份法”的最優(yōu)化。優(yōu)化的前提是多樣化，課堂上學(xué)生提出了很多種“8找1”的解決方案：

份數(shù)每份包數(shù)稱的次數(shù)8份1、1、1、1、1、1、1、14次4份2、2、2、23次3份3、3、22次2份4、43次

課堂上能涌現(xiàn)出如此多不同的方法，說明學(xué)生具有敢于挑戰(zhàn)、主動思維和積極交流的學(xué)習(xí)品質(zhì)。每呈現(xiàn)一種方案，學(xué)生就需要對它進(jìn)行合理的推想，這其實就是對“找次品”核心數(shù)學(xué)思想——推理的反復(fù)運(yùn)用，而多樣化的結(jié)果又為優(yōu)化比較提供了條件。這里把“8找1”素材的作用發(fā)揮得淋漓盡致，為后面頭腦風(fēng)暴思考“12找1”奠定了認(rèn)知基礎(chǔ)，也使學(xué)生對“3份法”的最優(yōu)化價值有了深刻體驗。

2．耐心檢索資源，有效整合學(xué)科間的聯(lián)系

數(shù)學(xué)不是孤立的，它是一門綜合性、實用性很強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科。數(shù)學(xué)的精神、數(shù)學(xué)的思維和存在方式都包含著豐富的文化意味，我們不可能關(guān)起學(xué)科的門來只談數(shù)學(xué)。《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）中也明確指出：“初步學(xué)會運(yùn)用數(shù)學(xué)的思維方式去觀察、分析現(xiàn)實社會，去解決日常生活中和其他學(xué)科學(xué)習(xí)中的問題，增強(qiáng)應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識，體會數(shù)學(xué)與自然及人類社會的密切聯(lián)系。”課中播放《田忌賽馬》的視頻，學(xué)生一方面感嘆孫臏的聰慧，另一方面也從數(shù)學(xué)的視角去探索“還可以有其他贏的順序嗎”，這就是數(shù)學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。同樣是《田忌賽馬》，語文中的人物分析是那樣的文采飛揚(yáng)，數(shù)學(xué)課上的方案推想同樣精彩紛呈。

信息技術(shù)的快速發(fā)展為教學(xué)整合創(chuàng)造了便利條件，我們沒有理由做井里的青蛙。課中適時介紹“百度”，搜索“最優(yōu)化”的相關(guān)詞條，從而更清晰地明確思想的運(yùn)用價值，也讓學(xué)生感受學(xué)習(xí)方式的多元化。這是信息技術(shù)發(fā)展對教學(xué)提出的要求，也是培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的需要。

3．用心創(chuàng)設(shè)問題，有效幫助品質(zhì)的養(yǎng)成

找次品的問題或許學(xué)生還有些陌生，但優(yōu)化的數(shù)學(xué)思想其實早就運(yùn)用。以最常見的簡便運(yùn)算為引子，學(xué)生一下子打開了記憶的閥門，回想出很多一題多解的經(jīng)歷，“怎樣租船最省錢”“怎樣安排理發(fā)的順序使得等候的時間最短”“走哪條路最近”等，當(dāng)然也包括了許多教科書中的開放題。這些學(xué)生自己親身經(jīng)歷的學(xué)習(xí)問題鮮活地在頭腦中再現(xiàn)，幫助學(xué)生感悟了優(yōu)化的思想價值。

說到底我們給學(xué)生的不能僅是知識，還有解決問題的方法，更重要的是培養(yǎng)一種執(zhí)著追求、勇于創(chuàng)新的理性精神。“沒有最好，只有更好”不僅是語文課上的口號，也是數(shù)學(xué)課上要踐行的態(tài)度。列舉學(xué)習(xí)生活中運(yùn)用“最優(yōu)化”的事例，不僅讓學(xué)生知道優(yōu)化的思想無處不在，還要知曉“怎么解決問題”的后面接著思考“有沒有更好的解決方法”，這是對自己的挑戰(zhàn)，也是對自己的超越。我想這對學(xué)生的影響應(yīng)該是深遠(yuǎn)而有意義的。?