數學思維的發展是衡量學生數學水平和能力的重要標準,但在實際教學中,教師過于注重知識傳授,忽視了對學生思維能力的培養,這無疑對學生數學思維的發展造成了一定的阻礙。面對這一問題,探究促進學生思維發展的高效教學方式,是教師在教學中亟需解決的問題。結構化教學具有嚴謹、系統的架構和邏輯性,為解決這一問題提供了新的切入視角,能讓學生在理解知識的同時,主動探究數學規律,從而實現思維的全面發展。
一、小學數學結構化教學中培養學生思維的原則
培養學生的數學思維是教師主要教學任務之一,傳統的教學模式在培養學生數學思維方面有一定的局限性,若要高效培養學生的數學思維,教師需要引入新型的教學模式。結構化教學對推動學生數學思維發展有著重要意義,教師應該提高對結構化教學的重視程度,并遵循下列原則開展教學。
1.整體性原則
依據《義務教育數學課程標準(2022年版)》的要求,教材往往會根據學段目標和課程內容,將相同或相關聯的知識點編排入不同年級。若教師開展教學活動時僅關注課內知識,不對知識進行整合和優化,不僅不利于學生認知水平的提高,還不利于學生思維能力的發展。基于思維培養開展結構化教學時,教師要遵循整體性原則,根據知識的內在關聯將其加以整合,從而突出知識的結構化、整體性特點。
2.關聯性原則
教師以新知識為抓手,帶領學生回顧所學知識,根據新舊知識之間的聯系完善知識結構,不僅能提高學生的學習效果,還能發展其數學思維。在結構化教學中,教師要遵循關聯性原則,突出新舊知識之間的關聯。具體來說,先將舊知識引入課堂,再通過類比推理、遷移運用等方式梳理新舊知識之間的關聯,助力學生構建完善的知識結構。
3.因材施教原則
在小學數學結構化教學中,教師應該遵循因材施教原則。數學思維具有結構化、條理性、層次性等特點,教師應該以結構化教學為落腳點,根據學情設計難度層次分明的數學問題,讓學生在思考、解答問題的過程中,對所學知識形成更深刻的理解和認知。這樣一來,不同層次的學生能在分析問題、解決問題中實現數學思維的發展。
4.開放性原則
小學數學中的開放性問題能促進學生發散思維,調動其主動思考問題的積極性,使其數學思維得到發展。在實際教學中,教師應該以教材知識為基礎,遵循開放性原則設計數學問題,指導學生根據所學知識,從多維度分析問題、解決問題,讓學生在鞏固所學知識的同時,數學思維得到發展。
二、小學數學結構化教學中培養學生思維的策略
1.問題引領,助力結構化思維形成
小學數學教材中的知識存在一定的邏輯關系,且符合學生的認知發展規律,按照由易到難的順序分布。讓學生運用已有知識建立新的知識體系,是教師的重點教學任務。在課堂上講授新知識時,教師應該利用各種形式的問題來吸引學生的注意力,在激發學生學習興趣的同時,幫助其認識知識的結構特點,助力其結構化思維的形成。
例如,在教學人教版《義務教育教科書·數學》(以下統稱“教材”)五年級下冊“因數和倍數”這一單元時,本單元知識屬于“數與代數”學習領域,學生在之前的學習中已經掌握了表內乘、除法和四則運算等知識,為其探究新知識提供了堅實的理論支撐。對此,教師可以采取問題引領的方式,激活學生的已有知識經驗。首先,教師利用多媒體設備向學生展示L 2×3=6 ’這一算式,并提出“從數學角度思考2與6有什么關系?3與6有什么關系?”這一問題,引導學生利用乘、除法算理進行推導,讓學生認識到2和3是6的因數,6是2和3的倍數,加深其對因數和倍數的印象。由此,學生的思維從已經掌握的舊知識順利過渡到新知識。其次,教師向學生講解“因數”“倍數”的概念,再展示“ 12÷2=6 , 20÷2=10? ,等除法算式,讓學生結合已經掌握的概念知識,思考“誰是誰的因數?誰是誰的倍數?”等問題,進一步幫助學生區分因數和倍數,避免學生將兩個概念混淆。教師通過問題引領的教學方式,不僅能幫助學生鞏固舊知識,還能為其探究新知識打好基礎。最后,教師銜接新舊知識,讓學生清楚地理解并掌握因數和倍數的概念,初步形成數學思維。
2.關注內在,提升結構化思維深度
關注知識的內在結構是發展學生結構化思維的關鍵手段。教師可以通過“豐富教學方法”和“指導類比遷移”等方式,突出數學知識的內在關聯。人教版教材五年級下冊“長方體和正方體”相關知識是小學數學教學中的一大難點,其中涉及很多零散的知識點。下面以此單元為例展開闡述,以提升學生的結構化思維深度。
(1)豐富教學方法,發散學生思維。
若教師經常開展結構化學習活動,引導學生去探究和解決問題,結構化思維便會化作一顆“種子”埋在學生心中,并在教師的指導下逐漸發芽、開花、結果。在以往的小學數學教學中,教師更習慣用講授法鞏固學生對知識的掌握,而在結構化教學中,教師并非一味地重復講解知識點,而是在學生理解基礎知識后,由淺人深地指導學生繼續深人探究。這也要求教師嘗試運用多樣化的教學方法,從多維度引導學生學習,使其對知識掌握得更加具體、學習得更加透徹。
例如,在教學“長方體和正方體”這一單元時,由于生活中有許多長方體、正方體的物體,學生對其較為熟悉,且可以通過觀察總結出長方體和正方體的特征,但如何驗證這些特征是課堂教學的重點。對此,教師可以結合教學內容,在課前要求學生動手制作長方體框架,并提前準備好長方體框架模型,6個面可以拆卸、重組。隨后,教師指導學生對模型進行觀察、操作、驗證,總結出長方體棱的特征。教師通過提問引導學生思考長方體棱的特征,學生通過觀察得出結論,即長方體相對的棱長度相等。教師追問:“你是如何得出這一結論的?能否結合模型進一步說明?”學生發表真實想法,如在課前制作長方體框架時,發現長方體共有12條棱,且相對的棱長度相等,并利用模型驗證了這一特征。教師可以改變問題條件,進一步引導學生思考“如果直接給出一條棱的位置固定不可拆的長方體框架,還能否得出上述結論?”這一問題,有的學生經過思考后認為可以采用測量法驗證,有的學生認為不用測量,通過類比推理也可以得出相應的結論。教師可以鼓勵該名學生闡述想法,具體是如何類比推理的。該名學生認為,長方體框架是由6個長方形組成的,其中上下兩面的長方形是相同的,其對應的棱就是相等的;前后兩面的長方形是相同的,其對應的棱是相等的;左右兩面的長方形是相同的,其對應的棱也是相等的。基于此,運用不同的方法解決問題符合學生的思維發展需求,學生可以根據知識的結構化特征,將復雜的立體圖形問題轉化為簡單的平面圖形問題,進而發展幾何直觀和空間觀念。
(2)指導類比遷移,豐富學生體驗。
在實際教學中,教師應該突出知識點之間的聯系,教授學生探究數學知識和規律的方法,避免學生機械地去總結和記憶結論。
例如,面的特征是“長方體和正方體”這一單元教學中的又一個重點,教師可以在類比探究長方體棱的特征基礎上,指導學生遷移經驗,繼續探究長方體面的特征。首先,教師利用多媒體設備展示長方體模型,并提出“觀察長方體模型,說一說它的面有什么特征?”這一問題,學生認為長方體共有6個面,相對的面完全相同。教師追問:“完全相同是什么意思?”學生組織語言進行表達,認為形狀、大小一樣便是完全相同。其次,教師帶領學生回憶長方形相關知識點,并提出“長方體相對的面是什么形狀?其大小是否相同?上下面有什么關系?”等問題,引導學生利用長方體框架模型進行探究,通過拆卸長方體相對的兩個面,將其對比后發現,兩個長方形能完全重合,進而證明長方體相對的面完全相同。最后,為了進一步鍛煉學生的高階思維,教師提出“在不測量也不拆卸長方體框架模型的情況下,如何證明長方體相對面的面積相等?”這一問題,啟發學生根據長方體棱的特征的結論和長方形面積公式,展開推理和分析。學生根據長方體棱的特征,上面的長和下面的長相等,上面的寬和下面的寬相等,再根據長方形面積公式,類比推理長方體上面的面積等于長方體下面的面積。基于此,在上述教學案例中,教師應該引導學生關注長方體棱、面的特征,并引導學生從多角度去探究問題,讓思維由單一向多元發展,從而在解決問題的過程中豐富學習體驗,鍛煉高階思維。
3.對比梳理,促進結構化思維應用
(1)遷移知識,發展數學核心素養。
對學生而言,良好的結構化思維能助力其在學習中主動歸納、整理所學知識,讓知識更具條理性、結構化。在小學數學教學中,教師結合教學內容指導學生分析問題、梳理解題思路,學生會根據已學知識、已有經驗提出相應的解決方案,進而實現結構化思維的發展。為此,在實際教學中,教師應該將零散的知識串聯起來,幫助學生構建完整的知識體系。
例如,在教學人教版教材五年級上冊“多邊形的面積”這一單元時,為了讓學生明確平行四邊形面積與長方形面積的關系,教師可以讓學生通過遷移知識來發展思維。首先,教師可以繪制高和寬相等的平行四邊形與長方形,并讓學生判斷哪個面積更大。教師鼓勵學生通過數方格的方式來驗證自己的判斷,旨在引導學生初步感受轉化思想。其次,結合學生的驗證結果,教師繼續提出問題:“平行四邊形與長方形有哪些關聯?”學生觀察格子圖中的平行四邊形和長方形,猜測兩者的關系。教師再追問:“如何驗證這一猜想?”學生認為可以結合割補法,將平行四邊形轉化為長方形,再利用畫筆標出平行四邊形的底、高與長方形的長、寬,直觀認識兩者的關系。最后,教師組織學生制作平行四邊形模型,要求學生利用割補法去驗證自己的結論。學生在實踐操作中發現,若是找到平行四邊形的高,并沿著高剪開模型,將它分成一個直角三角形和一個梯形,通過平移直角三角形就可以將其拼成一個長方形。通過這一過程,學生不僅能直觀認識到平行四邊形與長方形之間的相互轉化,還能基于長方形面積公式推導平行四邊形面積公式,培養學生形成轉化思想。
(2)對比知識,發展高階思維能力。
在小學數學教學中,學生會接觸到一些相似、易混淆的知識,這也是知識結構化的一種具體表現。在實際教學中,教師應該整理相似、易混淆的知識點,通過對比和分析,幫助學生清晰地認識它們之間的共性和差異。此外,教師還可以設計思辨問題,鍛煉學生綜合運用知識解決實際問題的能力,有效培養學生的高階思維。
例如,在教學人教版教材五年級下冊“折線統計圖”這一單元時,為了培養學生的高階思維,深化其對折線統計圖的理解,教師可以聯系條形統計圖設計教學方案。教師可以借助如下習題指導學生辨析兩種不同的統計圖之間的關聯:某書店老板記錄了一周內的圖書銷售數據,星期一售出480本,星期二售出522本,星期三售出390本,星期四售出400本,星期五售出550本,星期六售出990本,星期日售出805本。根據上述內容,繪制條形統計圖和折線統計圖,并思考你從這兩種統計圖中發現了什么?兩者有什么聯系和區別?由此,學生在問題的驅動下展開思考和探究,意識到條形統計圖通過長短不一的直條來表示數量,這些直條按照一定的順序排列;而折線統計圖則是利用上升或下降的折線來表示數量的增減變化,主要描繪各指標的動態、變化趨勢等。由此,學生可以得出“條形統計圖適合比較不同類別或項目之間的數據差異,而折線統計圖更適合表示多組數據隨時間變化的趨勢”這一結論。基于此,教師可以結合這一教學活動,指導學生對比已學知識去思考和說理,深人探究條形統計圖與折線統計圖之間的聯系,從而培養學生的高階思維。
綜上所述,培養學生的數學思維是一個長期且復雜的過程,需要教師不斷地探索和實踐,總結出有效的教學策略。結構化教學具有明顯且獨特的優勢,對學生數學思維的發展有著積極作用。在實際教學中,教師應該突出知識的結構化特征,設計豐富的教學活動,鍛煉學生的邏輯思維、創新思維和抽象思維,推動學生結構化思維不斷發展,以滿足其個性化發展需求。
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