《義務教育數學課程標準(2022年版)》(以下稱為新課標)將核心素養培育作為課程總目標,并將其概括為“三會”。其中“會用數學思維思考現實世界”是“三會”之一,重點指向學生數學思維培育的重要性與必要性。對此,小學數學教師應積極創新教學模式,引導學生以敏銳的觀察力,判斷現實情境背后蘊含的數學規律,讓學生經歷“發現數學”的過程,感悟數學內部的邏輯體系,提高其利用數學模型解決實際問題的能力及素養。所以,教師要結合所教學的內容,引導學生構建多元思維體系,推進學生良性發展。基于此點,本文首先闡釋了數學思維的基本內涵,隨即分析了落實數學核心素養,發展學生數學思維的價值,最后闡述了具體的實踐策略,旨在推進學生形成良好的思維體系,以促進學生全面發展。
一、數學思維基本概述
新課標提出數學核心素養包括三個方面,具體為:會用數學的眼光觀察現實世界、會用數學的思維思考現實世界、會用數學的語言表達現實世界。“三會”與數學核心素養、課程教學總目標是一致的。從課標的角度解讀“數學思維”,可以明確其具體體現在三個層面:其一,學生通過數學思維,建立數學與現實世界的邏輯聯系;其二,學生基于對現實世界的認知,感悟數學知識的內在邏輯體系;其三,學生將以數學思維為支撐,善用數學模型解決實際問題,做到學以致用。
二、落實數學核心素養,發展學生數學思維的價值分析
深入分析新課標對數學思維的指示可以了解到,“會用數學的思維思考現實世界”不僅指向培養學生不同的數學思維,還強調引導學生利用數學思維解決現實世界中的真問題,即實現知與行的統一。由此觀之,教師培育并發展學生的數學思維,將對學生起到重要的指引與帶動作用,驅使學生從更為專業的角度完成數學學習活動,以發展核心素養。其價值具體體現在以下三個方面:
(一)有利于豐富并完善知識探究過程
教師基于核心素養培育,發展學生的數學思維,可以有效豐富并完善學生的知識探究過程,讓學生經歷從現實中來到現實中去的學習過程。新課標指向下的數學教學,強調知識與現實生活之間的聯系,而數學思維也強調學生基于自身對現實世界的思考,體驗并感悟數學知識的產生與發展過程,并通過一系列的探究與分析活動,敏銳察覺自然世界中所蘊含的數學規律,經歷“發現—探究—思考—再發現—再探究—再創新”等學習過程,最終完成對數學知識的綜合思考。以此,學生的知識學習便可以實現“數學化”,也可以完成對數學知識的綜合性思考、完善知識的探索步驟。
(二)有利于學生構建邏輯性知識框架
教師培育并發展學生的數學思維,會注重突出數學教學過程中的啟發性、感染性與誘導性。在此基礎上,根據所教學數學內容,提出有意義的數學問題,得出數學的研究對象及其屬性,隨后逐步抽象出數學知識的基本概念。這一過程可以充分體現學生思維逐層進階的狀態,使他們從紛繁復雜的現實世界中,凝練出相應的學科概念,也基于相應問題繼續展開較長一段時間的推理與判斷,思考知識之間的邏輯關聯,并以富有邏輯體系的形式證明數學的基本方法與結論,形成對知識點的綜合性感知。這樣一來,學生所構建的知識框架便更有條理性、系統性及邏輯性,能更好地助力學生后續綜合應用數學知識。
(三)有利于增強學生問題解決綜合能力
培養并發展學生的數學思維,可以有效提高學生的問題解決能力。學生基于現實情境完成對問題的綜合思考,并根據已有的知識框架體系,摸索解決問題所要運用的數學知識,并在問題解決中整合并建構解題模型,以體現自身對問題的綜合反思。學生在解決綜合性問題的過程中,會發現數學知識在現實世界中的應用價值,并在一次次的解題探索中體會數學知識的本質,進一步增強對現實世界的思考,提高自身的數學知識應用能力。
三、落實數學核心素養,發展學生數學思維原則的剖析
(一)情境性原則
在培養學生數學思維的過程中,小學數學教師應遵循情境性原則,即根據相應的教學內容創設豐富多元的教學情境,培養學生的數學思維,調動學生參與知識探究的興趣與能動性,進而引導學生進行深度及多維思考,促使學生掌握數學知識的內核,強化其對數學知識的認知,自然也將提升與發展學生的數學思維。
(二)實踐性原則
在培養學生數學思維的過程中,小學數學教師應遵循實踐性原則,在整個教學中突出理論與實踐的有機結合。教師可以設計豐富多彩的實際活動,指導學生在活動中動腦、動手,在做的過程中進行多角度思考,并加以聯想和想象,持續發展學生的數學思維,讓其擁有更廣的思維延展空間。
(三)探究性原則
在培養學生數學思維的過程中,小學數學教師應遵循探究性原則,確保設計的各項活動極具探究性、思辨性、開放性,為學生提供多元化的探究學習契機,引導學生在這些活動中自主發現問題、分析問題、解決問題。在此過程中,有效掌握數學知識,以自身的思考實現對知識的多元性、創新性應用,以此大幅提高學生的思維能力。
四、落實數學核心素養,發展學生數學思維路徑的探尋
(一)聯結現實生活,推進知識理解
在具體的教學中,教師應聚焦現實世界,指導學生抽象概括知識概念,完善知識探索過程。立足對實際生活經驗的形象認知,學生會經歷一系列“數學化”學習的過程,逐步發展并形成抽象思維能力,思考各個知識點的共性點與個性點,以直觀體驗相應的數學知識。這樣一個過程能讓學生綜合理解數學知識,以合乎邏輯的解釋或論證進行深度思考,促使學生自行探索知識的內核與本質,由此可以大幅提高學生的綜合探究能力。
以青島版小學數學課本教材為例,《校園藝術節——分數的意義和性質》這部分內容由“分數的產生”及“分數的意義”兩部分構成。在完成對分數概念的探索后,學生可以切身了解分數的意義。在實際教學中,教師可以通過測量、分配物品等活動引出分數,并借助舉例說明,引出分數的概念,強調單位“1”的含義,使學生感悟分數是為了滿足實際需求而產生的,與生活有著密切聯系,以此形成對分數意義的理解與概述。因此,教師需要聯系學生的實際生活經驗,讓學生憑借豐富的經驗抽象概括、分析闡釋分數概念,以達到知其然,還知其所以然的目的。
首先,教師可以為學生呈現現實生活中均分某一物品的情形,如月餅分成四份、蛋糕分成六份、一條繩子分成8節、八個桃子平均分成4份等,借助這些真實的情境,形象展示“平均分”這一概念。隨后,學生可以自主選擇一個觀察對象,在觀察中感知“平均分一個物體會產生分數”,以喚醒學生原有的知識和學習經驗。其次,教師可以進一步指引學生從“一個物體”“一個圖形”“一個計量單位”“一個整體”等不同分類模型中,理解有關于分數產生的重點詞,明確它們都可以用自然數“1”來表示,形成牢固的經驗性知識,讓其對分數概念的認知從感性認識上升到理性認知層面。最后,教師可以回歸教材,讓學生聯系上兩個環節中的“單位1”“平均分”等知識,自行闡述自己對“”的理解。比如,有的學生用畫線段等方式表示,有的學生用一個圓表示,還有的學生用擺小棒的形式表示,都根據自己的理解,完成了對“”的解釋。以此,教師便可以順勢引導學生進行抽象概括,提煉出“分數”及“分數單位”的概念。學生完整、自然、全面地概括了分數的概念,感受、理解、提煉出了分數意義的模型,能夠基于原有的基礎知識,回答現實生活中“分數單位是多少?它里面有幾個這樣的分數單位?”等問題,從而進入深度理解數學知識的階段。
(二)重視推理思辨,延展思考維度
教師指導學生銜接現實生活,抽象概括數學知識后,還要引導學生推理思辨,讓其形成龐大且富有邏輯的知識系統,真正理解并掌握知識本質與內核,在動手的同時也要動腦,多途徑、多角度地建立數學知識體系。這樣一來,學生對知識的認知便從表象走向深層,從低階轉向高階,形成對知識的創新性理解,這將大幅提高學生的思考能力,延展學生的思考維度,體現學思結合的應用優勢。
以青島版小學數學課本教材為例,在教學《走進動物園——簡易方程》時,教師可以確定教學重點,讓學生結合具體問題和簡單的操作活動理解方程的意義,并用方程表示簡單的等量關系。在這一過程中,學生需要借助具體情境的指引,抓住關鍵信息,推理、抽象出試題中的等量關系,并用算式表示等量關系,以體現思考軌跡。對此,教師可以出示經典例題,指引學生抓住關鍵信息,逐層推理,找到其中的等量關系,以解答問題。具體問題如下:
新年來臨之際,文文媽媽買了若干豆豉油做菜。第一次使用,用掉了一半再加半瓶,第二次用掉剩余的一半再加半瓶,第三次剛好將剩下的用完,請問文文媽媽一共買了多少瓶豆豉油呢?在解題的過程中,大部分學生會先設未知數,如一共買了x瓶豆豉油,而后根據每次的使用情況,列出以下算式:
第一次使用:;
第二次使用:
在固有思維的影響下,學生列出這一算式是正常的,但是整個解答過程比較繁瑣。為此,教師可以指導學生思考:是否可以有更簡捷的解題突破口。對此,教師可以點撥學生,打破正向思維的桎梏,嘗試從逆向思考的角度加以闡釋。比如,教師可以讓學生抓住題目中的關鍵信息“中間量”,對整個問題作簡化處理,以此完成解題。
在指導學生使用方程解題時,教師需要重點引導學生尋求更簡便的解題思路,指導學生抓住重點內容、邏輯關系,以有效解答這一問題。在解答問題的過程中,學生可以充分拓展及延伸數學思維,從逆向角度思考題目中的條件,抓住關鍵點“用掉剩余的一半零半瓶”,而后完成兩次假設,逆向倒推第一次使用后的剩余量、第一次使用前的量等,讓等量關系的呈現具體明了,降低運算難度,有效培養自身的數學思維。
(三)開展實踐活動,構建思維模型
培育與發展學生的數學思維,也需要回歸到解決現實問題,讓學生基于現實情境靈活運用數學思維解決實際問題,以構建思維模型。基于此,教師可以開展實踐活動,引導學生基于綜合性問題展開多維互動,建立模型,提高學生的問題解決能力。此外,教師還要根據所教學的內容,組織綜合性實踐活動,引導學生經歷真實的、完整的、有意義的學習,為其提供運用數學思維思考現實世界的機會。這樣,教師可以讓學生真正做到“會學習”“用知識”,以實現學用結合。
以青島版小學數學課本教材為例,在教學《智慧廣場》時,教師可以利用教材30頁的最后一道題,即“雞兔同籠”問題,設計極具開放性、探究性、實操性的數學問題,并在其中滲透化繁為簡、數形結合等數學思想。在解答這一問題時,很多學生會存有疑惑,究其原因主要是現實生活中的“雞兔同籠”現象并不常見,沒有生活經驗支撐學生綜合思考該數學題目。
這一問題的關鍵在于指導學生通過尋找雞、兔腿數的變化規律,構建解決類似數學問題的模型,以提高學生的問題解決能力。為此,教師要設計新穎的教學活動,指導學生通過多種實踐探索形式解決這一問題以及其他類似問題,以構建模型,形成數學思維。
在探究中,教師可以指導學生閱讀教材中的題目,后自主總結從中得到的數學信息,如35個頭,94只腳,并結合現實生活經驗,表述隱藏的數學信息,如一只雞有兩只腳,一只兔子有四只腳。隨后,教師可以讓學生以小組為單位大膽猜測:雞和兔子大概各有幾只。學生猜測的根源在于“總腳數=雞的腳數+兔的腳數=雞的只數×2+兔的只數×4”,以此根據題目信息和該模型完成猜測,體會化繁為簡的必要性。
在猜測的基礎上,教師可以引導學生借助列表的方式驗證自己的猜想。在列表時,教師也要持續深化化繁為簡的思想,讓學生盡可能選擇與自己猜想接近的數字列表。通過列表,學生可以明確解決這一問題的核心所在,即進行假設。對此,教師可以讓學生以小組為單位,深度探究“假設全是雞”及“假設全是兔子”的解法,以此進一步探索雞和兔子腿數的數量關系。
五、結語
綜上所述,新課標提出的“會用數學的思維思考現實世界”,指明學生核心素養的培育需要教師以高階、多維數學思維能力為輔助,驅使學生從現實世界中抽象概括數學知識,完善推理過程,增強應用效能,在“抽象—推理—實踐”這一完整的循環過程中,持續培養學生的數學思維,增強其對數學知識的感知能力。為此,教師要從新課標的視角,解析數學思維的內涵,明確發展學生數學思維的價值,而后設計培養學生數學思維的有效策略,以實現高質、高效教學。為此,教師可以通過聯結現實生活,推進知識理解;重視推理思辨,延展思考維度;開展實踐活動,構建思維模型等方式,完善學生數學思維的培養過程,以持續培養學生的數學核心素養。