劉躍彩
摘 要:小學階段“解決問題的策略”教學不應著眼于問題解決,而應側重于策略感悟。在數學教學中,教師可以通過情境催生學生的策略意識,通過操作引導學生感知策略方法,通過反思內化學生的策略經驗,通過應用形成學生的策略思想。從而,讓策略意識在學生心中從朦朧走向清晰,從清晰走向深刻。
關鍵詞:解決問題;策略意識;策略方法;策略經驗;策略思想
《義務教育數學課程標準(2011版)》在“解決問題”的課程目標中對“解決問題策略”教學提出了明確的要求。與課程標準相配套的教科書也都或多或少地安排或滲透了“解決問題的策略”。解決問題的策略對于學生解決問題,體驗問題解決方式的多樣性具有重要意義。策略是介于數學方法和數學思想之間的,相比于方法,策略更上位一些。在小學數學教學中,教師要準確把握策略內涵,催生學生的策略意識,內化策略經驗,形成策略思想。
一、情境:催生策略意識
美國數學教學指導委員會指出,“問題解決就是將所學的知識運用到情境中的過程”。在數學教學中,教師要創設情境,引發學生策略需求,催生學生策略意識。數學情境,一方面要有兒童味、生活味;另一方面要求數學味,能夠引發學生數學思考。換言之,有效的數學情境應該是情理交融、有情有理的。情境對于學生獲得對策略意識的萌發、生成,領悟策略的真諦以及運用策略都具有極為重要的意義和價值。在數學教學中,教師要啟發學生尋求策略,激發學生策略心理需求。
比如,人教版四年級下冊的《數學廣角——雞兔同籠》是我國古代著名趣題。原題是:今有雉兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足,問雉兔各幾何?(《孫子算經》)其意是:雞和兔關在同一個籠子里,從上面數有35個頭,從下面數有94只腳,問有多少只雞和多少只兔?“雞兔同籠”問題具有極高的思維價值。在教學中,筆者首先將學生帶入問題情境之中,讓他們感受條件、問題之間的復雜關系,催生學生的畫圖意識。比如,有學生在畫圖中想到了“立正法”,即讓兔子立正。這樣,每只雞和每只兔的腳相等,一共就有70只腳,多的腳就是兔子抬起來的腳,因此兔子有24除以2,也就是12只。再如,有學生在畫圖的過程中認識到,如果我們給每只雞再裝上兩只腳,那每只雞和每只兔子的腳的數量就相等了,一共就有140只腳,而多的46只腳,就是我們給雞裝的腳,從而雞的只數就是46除以2等于23只。
在問題情境中,學生的思維被盤活,有的用“折半法”,有的用“砍足法”等。正是在趣味化的問題解決中,學生領悟到“假設法”的一般性策略:即假設所有的動物都是雞,或者所有的動物都是兔子(極端假設法),又或者假設有一半的雞和一半的兔子(中間假設法)等。
情境是根據教學目標和教學內容設定的一個環節,這個環節要催生學生萌發解決問題的策略,比如畫圖、列舉、假設等。只有這樣,情境才是有價值、有意義的。高質量的情境, 能讓學生置身其中并能做出主動心理反應,是學生問題解決的直接外部誘因。從這個意義上說,情境是打開學生問題解決策略之門的鑰匙。
二、操作:感知策略方法
瑞士著名教育心理家皮亞杰認為:“學生的智慧在指尖上。”在解決問題策略教學中,教師要引導學生動手操作,讓學生能夠對問題解決的策略獲得直接的心理感受與體驗。但這種操作要警惕學生淪落為操作工,教師應將學生的操作與感悟、體驗融通起來。換言之,解決問題策略中的數學操作應該是一種“具身性認知”,這種認知能夠促進學生對策略形成深刻認知,能夠吸引學生的主動探究,能夠培養學生的創新精神和實踐能力。
比如教學《鴿巢問題》(人教版六年級下冊),有教師在教學中直接將這種策略定位于“至少數=商+1”,關注的是抽屜原理的表面模型,而忽視了模型的建構過程。由此,學生獲得的只是數學知識,而沒有獲得對問題解決策略的感悟。筆者在教學中通過讓學生“擺一擺”“說一說”“試一試”“找一找”等活動,引導學生觀察、猜想、實踐,讓學生獲得一種策略感悟。先從簡單情況入手,學生將“4只鉛筆”放進“3個筆筒”中,一共有哪些不同的情況呢?學生在小組內展開操作,然后將各種情況用筆一一列舉出來,形成了(4,0,0),(1,3,0),(2,2,0)到(1,2,1)等諸多情況。這些情況有怎樣的共同點呢?學生發現,不管怎么放,總有一個抽屜里有兩個物體。接著,讓學生將“10本書”放進“6個抽屜”,這時有學生試圖操作,但卻因為物體的個數多、抽屜的個數多而緩了下來,他們開始有序列舉。還有一部分學生通過思考后返回操作,開始從“最不利的情況”出發,先在每個抽屜里放一個物體,在放了一輪之后,再在每個抽屜里放一個物體。在這種循環操作中,學生發現,“鴿巢問題”與“平均分”有關。在這種平均分的過程中,學生感悟到:如果物體個數是抽屜個數的整數倍,那么每個抽屜里所放物體地個數就是“倍數”個;如果物體個數不是抽屜個數的整數倍,那么每個抽屜里所放物體的個數就是“倍數+1”個。教學中,學生從“操作”到“列舉”,再從“列舉”到“操作”,然后發現“鴿巢問題”與“平均分”相關,進而概括出“鴿巢原理”的基本規律。在這個過程中,學生還誕生了“從最不利出發”的思想。
策略因問題而生,也因為問題而至。學生在操作中觀察、猜測、實踐,其策略方法自然地流淌于學生的手指尖上。在操作過程中,學生自然展開內隱性思維:為什么、怎么樣、還可以怎樣……正是通過這種具身性的活動,學生才能逐步抽象出問題解決模型。
三、反思:內化策略經驗
蘇聯著名數學教育家斯托利亞爾認為,“數學教學是數學思維活動教學”。在解決問題的過程中,教師要引導學生對學習過程進行自覺反思、審視,引發學生對數學學習的再認識、再思考。這是一種“回頭看”,是一種回顧與審視。在這個過程中,學生能夠逐步學會“調整”“調節”,這是數學知識結構同化、內化的重要過程。通過回顧、反思,學生才能將程序性、過程性知識提升為一般意義和普遍意義的方法性知識、策略性知識。
比如教學《三角形的面積》(人教版五年級上冊),在學生通過剪、拼、移,將三角形的面積轉化成平行四邊形、長方形后,筆者引導學生針對不同的轉化方法進行反思,提升學生的認識。“為什么要將三角形旋轉180°?”“為什么要沿著三角形的中位線剪開?”“為什么要沿著三角形的中位線兩端的垂線剪開?”……這樣的追問,其目的是讓學生深刻理解操作的意圖:即將三角形轉化成平行四邊形或者長方形,也就是說,將三角形轉化成已學過的圖形。更一般地,將未知轉化為已知,將陌生轉化為熟悉。只有上升到“為什么操作”的層面,數學策略意識才能形成。正是因為有了策略意識,有了策略指向,學生在學習《梯形的面積》時,才能想到將梯形轉化成長方形,或者將梯形轉化成平行四邊形,或者將梯形轉化成三角形等。可見,操作讓學生的數學學習從“碎”到“統”,從“木”到“林”,不僅讓學生積累了活動經驗,明晰了知識結構,更提升了學生的認知能力,感悟到數學思想。
數學問題解決的過程,一般要經歷這樣幾個階段:潛意識階段、明朗化階段和深刻化階段。解決問題的過程回顧與反思,就是讓學生從策略的明朗化階段走向深刻化階段的重要方式。可以這樣說,沒有反思就沒有策略的形成,策略的有效形成必然伴隨著主體的不斷反思。只有對解決問題的過程形成深刻認知,一般意義上的策略才能形成。
四、應用:形成策略思想
不同的策略可以幫助我們解決不同的實際問題,同時,不同的問題需要不同的策略。在數學教學中,學生不僅需要形成策略意識,更需要在應用中形成策略思想,策略思想關注策略“何時用”、關注策略“在何種情況下用”。培養學生策略應用的能力是解決問題教學的重要目標。因為,只有在策略的運用中,學生才能形成深刻的心理體驗。
比如,畫圖是一種策略,不僅能夠幫助學生描述題意,而且能夠引導學生進行數學思考,幫助學生解決數學問題。但是畫圖這種策略并不是依靠一兩節課就能夠形成的,而是需要滲透在日常的教學之中。不僅“圖形與幾何”部分內容需要畫圖,“數與代數”“統計與概率”“綜合與實踐”等板塊的數學內容也需要畫圖。比如在教學《分數四則混合運算》(人教版六年級上冊),教師在引導學生解決有關“倍數”“比”“分數”等分數乘除法混合運算的實際應用問題時,就可以恰當地運用線段圖,讓學生明晰“量“率”之間的對應關系,從而能夠更好地理解數量關系。這里,對應是指導學生畫圖的數學思想,畫圖是落實數學對應思想的策略。在數學運用中,一方面學生能夠將數量之間的關系用圖表示出來,另一方面能夠通過形,解決數量之間的關系。正如北京教育學院數學系副教授張丹教授所說的那樣,“畫圖策略是非常重要的一種分析問題和解決問題的策略,它是利用‘圖的直觀來對問題中的關系和結構進行表達,從而幫助人們分析問題和解決問題。同時,畫圖又是一個‘去情境化的過程,它把情境中的數量關系進行提煉,并進行直觀表達”。
策略的應用促進了學生的策略內化,同時也促進了學生的策略外化。尤其是當學生在解決問題中遭遇阻力時,策略的介入、運用更能讓學生體驗到策略的優點。在學生運用策略時,教師要引導學生思考:為什么要用這種策略而不用那種策略?用這種策略有什么好處?什么樣的問題解決需要這種策略?只有在對策略的自覺追問中,學生才能誕生鮮活的數學思想。
解決問題的策略是一種宏觀的問題解決思路,是一種植根于心的分析、思考問題的思想方法。在數學中,比知識更重要的是方法,比方法更重要的是策略。教學中,通過情境催生學生的策略意識,通過操作感知策略方法,通過反思內化策略經驗,通過應用形成策略思想,最終讓策略意識在學生心中從朦朧走向清晰,從清晰走向深刻。