“多邊形的面積”是“圖形與幾何”的重要內容,其本質是通過割補、倍拼、分割等方式,將未知圖形轉化為已知圖形并求解其面積。但就目前教學情況來看,部分學生對幾何概念認知不清、計算公式理解不透、求解方法運用不當。究其根本,是教師仍按照教材次序授課,沒有立足實際,將大概念滲透于數學課堂,導致教學效果不理想。基于此,本文將從整體的、關聯的眼光去思考與分析知識結構,通過概念提煉、目標設計、內容整合、探究實踐、評價反思等方面,探究“多邊形的面積”單元結構化教學策略。
《義務教育數學課程標準(2022年版)》(以下簡稱新課標)指出“要設計體現結構化特征的課程內容”。由此可見,單元整體教學已經成為一種必然選擇。在這種背景下,教師需樹立系統思維,全面分析“多邊形的面積”課程內容,統籌整合各個知識點,建立一個新的知識模塊,引領學生合作探究,促進對圖形轉化的整體感知,實現深度學習。本文首先對大單元定義進行闡述,其次對結構化教學的意義和發展現況進行分析,最后提出具體的實施策略,旨在引領學生深度學習,提高核心素養。
一、大單元概述
(一)內涵
大單元強調以大概念為統攝,?組織單元內容,?幫助學生從本質上理解學科知識,即以某個單元為基點,通過對教材內容、教學目標、學習任務的整體規劃,將數學知識進行重組、整合、拓展,形成一個完整的知識體系。在“?多邊形的面積”?這一單元中,教師可以?提煉出“把未知轉化為已知的轉化思想”作為本單元的大概念,貫穿單元教學始終。??
(二)特點
主題性:以一個核心主題或概念為主線,組織教學內容和活動,使學生更深入地探究,最終理解和掌握知識要點。
連續性:以概念為統領,教學活動設計具有連續性和遞進性,環環相扣,層層深入,逐步提升學生的推理思維和空間觀念。
綜合性:“多邊形的面積”涉及各種基本幾何圖形的面積計算公式及其推導過程?以及一些圖形之間的關系和單位換算的方法。學科銜接更加密切,尤其是要通過畫圖來解決面積問題。
探究性:要求通過觀察、?實驗、?推理等方式,發現不同圖形的內在規律,找出關鍵點,形成一套完整的轉化模型,?提高思維深度。
評價性:注重形成性評價和終結性評價相結合,關注個體差異和進步情況。
二、效能:小學數學結構化教學的意義
結構化教學以整體聯系為重點,旨在幫助學生將散碎的知識點集中起來,構成一個整體,形成知識結構,同時注重知識的遷移應用,使其在持續探究中,得到核心素養的發展。其次,結構化教學的實施,還能推動教學目標、教學內容、教學模式以及評價的結構化,讓每個教學環節有的放矢,增強學習的系統性和連貫性,提升教學質量水平。最后,構建一個更加有邏輯的單元課堂,易于學生思考、分析和解決問題,從整體上認識到“圖形轉化”思想的意義,積累豐富的知識經驗?,促進學生全面發展。?
三、暗礁:小學數學結構化教學發展現況
隨著新課標的不斷推進,大單元、結構化概念被越來越多的師生所熟知,逐漸扎根于數學課堂,發揮著積極的推動作用。然而,通過教學觀察,發現小學數學課堂還暗藏諸多的問題點,具體如下:
第一,只關注數學符號知識和技能的傳授,沒有引導學生理解和掌握數學的基本概念、原理和方法。特別是在傳統教育觀影響下,一些學生一味追求知識技法的掌握和運用,而不去深入探究數學的本質,如知識結構的邏輯性。
第二,當前中小學數學經常忽視教學的整體性,?缺乏單元“大觀念”的引導,缺乏整合教材資源的意識。具體表現為知識點的“碎片化”、單元建構的“零散化”。不管是教師還是學生,都很少從單元內部或單元之間的角度去讀教材,了解每一節知識的作用。最終,導致學生無法搭建完整的、系統的單元知識體系,后續學習也越來越困難。
第三,教學重心趨向書本練習,課外拓展應用少。實踐是數學單元教學的一個分支,其作用在于培養學生的實際操作能力和解決問題的能力。如果教師、學生和家長都將注意力和重心點放在習題冊上,在長期的氛圍影響下,會不利于培養學生的實踐能力。由此可見,這種學習只有軀殼而沒有靈魂。
四、航向:小學數學結構化教學實施策略
(一)導向引領——確立核心概念
核心概念是一個主題單元的統領,能夠整合零散化的知識與技能,使其有機組成一個連貫整體,易于學生在更大范圍內遷移運用。根據調查,“度量”幾乎涵蓋小學數學三個學段,課程內容包括“長度度量”“面積度量”“角度度量”“體積度量”“時間度量”和“質量度量”。本單元“多邊形的面積”的實質是用面積單位去度量一個平面圖形的大小,承接長度度量,鏈接體積度量,最終凝練成“度量思想”。縱觀數學教材編排規律,發現學習本單元之前,學生已經初步建立“平面圖形”數量意識,如三角形、長方形、正方形、平行四邊形和梯形。
只有找到單元大概念,才能將一個個孤立的知識點組合起來。本單元教學內容為運用轉化度量面積,是圖形幾何領域第三學段“圖形的認識與測量”的重要組成部分,全程圍繞“轉化—推導公式—運用”展開,經歷“新圖形”轉化為“舊圖形”的過程,即通過基礎圖形推導多邊形,進行公式轉化。但不論是常見圖形,還是不規則圖形,都是通過一系列割補、拆分、拼接形成的。最終根據“新課標”,教師確立“多邊形的面積”課程子概念:“轉化思想”,把“未知”轉化為“已知”。沿著清晰明確的線索進行教學和學習,一步步發現單元中的子概念,探析知識的本質。
(二)聚焦靶心——擬定單元目標
“多邊形的面積”單元是圖形與幾何“測量”的分支。對于這部分內容,《數學課程標準(2022版)》指出“圖形的測量重點是面積單位的累加”,分別從“內容要求”“學業要求”“教學提示”三個方面提出具體要求。1.內容要求:知道面積單位平方千米、公頃;探索并掌握平行四邊形、三角形和梯形的面積計算公式;會估計不規則圖形的面積。2.學業要求:會計算平行四邊形、三角形、梯形的面積,能用相應的公式解決問題。3.教學提示:引導學生運用轉化思想,推導平行四邊形、三角形、梯形、圓的面積公式。
從單元整體分析,不難發現在學習“多邊形面積”之前,學生已有的知識基礎有長方形、正方形的面積計算,以及一些簡單多邊形的特征等。在學習方法基礎上,學生已經初步感受剪拼、平移、旋轉等操作活動,使圖形變形。但是,只知道基礎公式,卻說不清所以然。所以,教師需依照班級學情和課程內容,著手制定適配的單元學習目標,為整個教學指引方向,具體內容如下:
通過剪拼、平移、旋轉等實驗方法,推導并掌握平行四邊形、三角形和梯形的面積公式,掌握基本圖形面積的測量方法,感知數學轉化思想,培養觀察、思考、比較和推理等能力。
通過分解或添補的方式,將未知圖形轉化為已知圖形,探究內在聯系,表達“操作—轉化—推導”全過程,學會正確計算,反思學習過程,積累數學活動經驗。
學會借助方格紙,靈活運用各種策略和方法估算不規則圖形的面積。
蘇教版“多邊形面積”單元編排的主要內容包括平行四邊形的面積、三角形的面積、梯形的面積以及與簡單的組合圖形。從教材課時內容來看,知識量多且雜。但通過仔細觀察,可以發現所有內容都指向著同一個焦點,即“轉化思想”。基于此,靶向核心素養目標:從已知圖形面積探索多邊形面積公式,滲透轉化思想,培養推理能力;通過面積公式的應用,促進空間觀念進一步發展,培養解決問題的能力。
(三)內容重構——統整教學內容
以往,小學數學一課一得,知識點相互不聯系,更多是一些碎片化的內容,導致學生很難形成一個橫縱關聯的整體結構,故而記不牢、忘得快,教學效果不理想。基于單元目標和教材分析,教師需遵循學生的認知規律,以轉化思想為主線,對課程內容進行有機整合,重構課時體系,確保學生能夠自主建構,形成“多邊形面積”認知系統,促進知識遷移運用,發展空間觀念和推理意識。
通過單元分析、梳理,發現“平行四邊形的面積”“三角形的面積”“梯形的面積”都是按照“圖形轉化——公式推導——公式應用”的路徑進行學習。單元內容包括平行四邊形的面積——三角形的面
積——梯形的面積——認識公頃和平方千米——簡單組合圖形的面積——不規則圖形的面積。轉化:初識轉化——理解轉化——多樣化應用轉化——多元表征應用轉化——形成轉化意識——自覺運用轉化方法。鑒于此,教師需按照“巧”轉化,“促”深度,編制課程結構,讓學生由淺入深、由易到難地關聯學習。具體內容包括以下幾方面。課題一:安排活動讓學生經歷圖形拼接,感受平面圖形之間的轉化。課題二:在拼接的基礎上,帶領學生推導平行四邊形的面積。課題三:通過動態變化,引導學生從梯形的面積公式中推導出三角形,并且自主驗證。課題四:將新圖形通過拼、切、割等方法轉化為舊圖形,感受轉化。課題五:注重圖形之間的聯系,在變化中感受公式的通用性。從課時結構出發,將6個課時變成5個課時,如:整合前(例1平行四邊形的面積、例2三角形的面積、例3梯形的面積、例4組合圖形的面積、例5不規則圖形的面積、例6整理與復習)。整合后(例1圖形的拼組和增加、例2平行四邊形的面積、例3三角形和梯形的面積、例4組合圖形的面積、例5整理與復習)。
(四)任務驅動——引領深度探究
教學內容整合的目的是豐富課堂實踐,服務學生。在大單元視角下,教師需要依照學生實際需要,開發大情境,提煉關鍵問題,如“你能計算這個圖形的面積嗎”“有什么聯系”“你發現了什么”等。同時,輔以相應的任務,組織學生持續深入探究,從而理解多邊形面積的推導過程,掌握面積計算的公式。
聚焦學習目標,規劃學習路徑,優化學習過程。導學探究時,以問題驅動,如“學過哪些平面圖形”“面積單位有哪些”“用三角形、平行四邊形、梯形拼接組合,能構成幾種新圖形,相互之間能拼接嗎”等。建構探究時,自主選擇一種圖形,整理并介紹找面積方法。
平行四邊形的轉化:方法1(數格子、部分剪拼):把半格的拼起來,變成一個正方形。方法2(剪拼法):將平行四邊形沿高剪,把三角形或梯形移過去,變成了一個長方形。
三角形的轉化:方法1(數格子,部分剪拼)。方法2(倍拼法):加入等同的直角三角形,把它轉變成一個新的長方形。由此,得出三角形的面積是長方形的二分之一。方法3(剪拼法):將三角形沿高的一半分開,旋轉到下面,就變成了長方形。
梯形的轉化:方法1(倍拼法):添上一個完全相同的直角梯形,變成長方形。方法2(剪拼法):在高的一半處剪開,將兩個三角形旋轉到上面,就變成了一個長方形。
最后,以小組為單位,開展熱烈的討論與交流,看看各種轉化方法的異同點,相同:都轉化成長方形,不同:方法不同、面積不同。階段整理時,要求整理單元平面圖形面積計算公式,繪制思維導圖,深化內在聯系;開展綜合實踐活動,畫出校園綠地平面圖,脫離格子圖這一支架,測算其面積,并寫出測量和計算過程,解決實際問題。
(五)鞏固凝練——落實評價總結
評價總結是數學單元課的收官點。因此,教師要精準把握“多邊形的面積”課程內容,設計相關的課后任務,讓學生用所學知識解答。同時,制定一套評價表單,引導學生進行自評、互評,審視學習狀態,檢驗學習成果,及時查缺補漏,完善單元知識結構,為后續學習打好堅實基礎。
例如,鏈接現實生活,要求學生自主求知,測算家里的平面面積,用卷尺、身體尺等測量具體數據,并繪制出平面圖,根據所學方法計算出家的總面積,悟出“轉化”的數學思想,充分體會面積計算和實際測量的聯系,有效提升推理能力。又如,設計“探訪生活中的多邊形”情境作業,要求學生以畫和貼的形式呈現組合圖形、不規則圖形等,并用拆分、拼接的方法分析圖形構成,寫出面積計算思路及具體步驟。完成后,進入班級展示環節,通過自評、互評、教師點評等方式,學生能夠發現自身的不足,如思路不夠清晰、解題不夠簡便、理解不夠準確、書寫不夠端正等,及時改正完善,促進自我發展、自我成長。
五、結語
綜上可見,立足大單元視域開展數學結構化教學具有積極作用。這不僅消除了“課時主義”思維偏差,還促進了學生完成知識建構,真正理解和掌握圖形“轉化”思想,懂得用不同的方式方法,解決復雜圖形面積計算問題,可謂一舉多得。然而,大單元教學作為課改新方向,并非一蹴而就的,它需要不斷地思考、優化和實踐。因此,教師要繼續前進在教學研討的道路上,依照班級學情,不斷開發學習活動,從而深化大概念,讓學生更好地整合所學,強化知識結構,提升數理邏輯思維,為數學核心素養發展提供必要準備。