1引言
《義務教育數學課程標準(2022年版)》[1]為初中數學教學指明了新方向,要求教師轉變傳統教學模式,關注學生的綜合能力發展.在初中階段,學生正處于思維發展的關鍵時期,教學不應僅僅停留在知識的表面傳授,而要深人挖掘知識的本質和內在邏輯關聯.
大單元教學以“大概念”為支點,打破教材原有碎片化的知識結構,將相關知識進行整合,幫助學生建立更系統、更全面的知識體系.方程作為數與代數領域的重要內容,在初中數學中占據著關鍵位置.“二元一次方程組”是方程知識體系中的重要組成部分,既是對一元一次方程的延伸和拓展,又是后續學習多元方程、線性方程組及平面解析幾何等知識的基礎.
因此,本文以“二元一次方程組”為研究對象,嘗試通過整合教學內容、重構學習路徑,探索有效的大單元教學設計,從而提升學生的數學學習能力和數學素養.
2大單元內容整合與邏輯框架
2.1 大單元教學設計依據
大單元教學的核心在于以學科大概念為引領,整合碎片化知識,構建“概念—解法一應用”三位一體的學習鏈條.正如張奠宙教授所言,方程的本質是“在已知與未知間建立等量關系”,這一本質貫穿于整個方程知識體系的學習過程.
從數學知識的發展脈絡來看,方程的學習遵循“實際問題 $$ 模型構建 $$ 解法探究 $$ 應用驗證”的閉環邏輯,這一邏輯充分體現了數學建模思想的一致性.在方程的學習過程中,無論是一元一次方程、二元一次方程組,還是更高次或更復雜的方程,最終都要通過一定的方法轉化為熟悉的形式求解.一元一次方程是這個轉化過程中的基礎和關鍵,作為整個方程大單元的“先行組織者”,而二元一次方程組作為方程體系中的“中途課”,必然要遵循起始課的研究路徑.二元一次方程組在方程知識體系中起著承上啟下的重要作用.一方面,它鞏固和深化了學生對一元一次方程的理解和運用;另一方面,為后續更復雜的方程學習奠定了堅實的基礎.
從數論的角度來看,二元一次方程屬于不定方程,這一特性使得其在解決實際問題時具有獨特的應用價值.從函數的角度來看,二元一次方程是一次函數的另一種表現形式,這就加強了方程與函數之間的聯系,有助于學生更深入地理解函數的概念和性質.在素養培養方面,二元一次方程組的學習注重培養學生的模型思想、抽象意識、推理意識、運算能力等[2].在學習過程中,還蘊含著豐富的數學思想方法,如建模思想、方程思想、化歸思想、消元思想、轉化思想、函數思想、類比思想、等量代換、特殊與一般、有限與無限、不變元思想等,這些思想方法不僅有助于學生更好地理解和解決數學問題,還對學生的思維發展具有重要意義.
2.2 內容整合與課時規劃
根據課標要求確定本單元目標:
(1)探索實際問題中的數量關系和變化規律,體會方程的模型思想,掌握用方程進行表述的方法,建立符號意識.這要求學生能夠從實際情境中發現數學問題,并以方程的形式將其表示出來,學會用數學符號語言進行表達和思考.
(2)初步理解在具體的情境中抽象出數學問題,并綜合運用數學知識和方法等解決簡單的實際問題,增強應用意識,提高抽象能力和實踐能力.學生需要具備將實際問題轉化為數學模型的能力,并且能夠運用所學知識和方法求解模型,最終解決實際問題.
(3)能根據實際問題中的數量關系列出二元一次方程組,體會方程是刻畫現實世界數量關系的有效模型.這是對學生建立方程模型能力的直接要求,讓學生認識到方程在解決實際問題中的重要性.
(4)掌握代入消元法和加減消元法,能選擇更優化的方法解二元一次方程組和簡單的三元一次方程組.學生不僅要學會兩種基本的消元方法,還要能夠根據方程組的特點,靈活選擇合適的解法,提高解題效率[3].
通過對本單元內容本質和學生認知規律的深入分析,類比“一元一次方程”的學習思路,我們對本單元內容進行重新整合和整體設計,以促進學生對知識的整體理解與把握.具體整合內容和課時規劃如下:
表1

在概念建構階段,通過實際問題引出二元一次方程組的定義,讓學生經歷從具體到抽象的過程,培養他們的抽象意識和符號意識.在解法探究階段,重點學習代入消元法和加減消元法,在這個過程中,學生需要進行大量的運算,從而提高他們的運算能力,同時體會化歸思想,即將復雜的二元一次方程組轉化為簡單的一元一次方程求解.拓展遷移階段,學習三元一次方程組的解法,這對學生的邏輯推理和系統思維能力提出了較高的要求,學生需要運用已有的知識和方法,將三元一次方程組逐步轉化為二元一次方程組,再轉化為一元一次方程求解.應用實踐階段,通過解決各種實際問題,讓學生深入體會方程的模型思想,提高他們的應用意識和解決實際問題能力.評價反思階段,通過分層測評,全面了解學生對知識的掌握情況和數學思維的發展水平,以便及時調整教學策略,推動教學改進,同時培養學生的批判性思維和元認知能力.
3 評價整體設計
評價是教學過程中的重要環節,不僅能夠了解學生的學習情況,還能為教學改進提供依據.在“二元一次方程組”單元教學評價中,我們從以下幾個方面進行設計.
3.1關注學生在解決實際問題中的參與程度和思維水平
在本單元的學習過程中,學生將花費較多時間經歷模型化和知識的形成與應用過程.對于這一過程的考查,主要從兩個方面進行:
一方面,觀察學生在數學探究活動中的表現.看學生是否敢于主動站起來,清晰且有條理地發表獨特的個人觀點.在小組討論環節,是否能夠自信滿滿地展示解題思路和獨特想法[4].這不僅能夠反映學生對知識的掌握程度,還能體現學生的學習態度和參與積極性.
另一方面,關注學生在活動中的思維水平.例如,觀察學生能否順利由小學算術法向方程模型過渡.在小學階段,學生主要運用算術法解決問題,而進入初中后,方程模型的引入為解決問題提供了更簡便、更通用的方法.學生能否實現這種思維方式的轉變,是衡量其思維發展的重要指標.同時,還要觀察學生能否用逆向思維向順向思維轉化.在解決實際問題時,有些問題用逆向思維思考較為困難,而轉化為順向思維,通過建立方程模型進行解決,則會更加容易.通過觀察學生在這方面的表現,可以評估其思維的靈活性和提升程度.
3.2關注學生對知識與技能的理解與應用
在評價學生知識與技能掌握情況時,情境創設至關重要.通過創設各種具體情境,觀察學生的表現,從而全面評估其知識與技能水平以及數學思維的發展情況.
在給定一個具體情境時,觀察學生能否迅速將其轉化為二元一次方程組模型,這是考查學生建立模型能力的重要指標.建立模型是解決實際問題的關鍵步驟,能夠準確地將實際問題轉化為數學模型,說明學生具備較強的數學抽象能力和對知識的理解運用能力.
當求解方程組時,觀察學生能否依據方程組的特點,選擇合適的解法.不同的方程組可能適用不同的解法,代入消元法和加減消元法各有其適用場景.
學生能夠根據方程組中未知數的系數特點、方程的形式等因素,靈活選擇更簡便的解法,這體現了學生的運算能力和批判性思維能力.
面對行程問題、銷售問題等新情境時,關注學生能否類比雞兔同籠問題的解決思路,舉一反三,靈活構建模型并求解.雞兔同籠問題是經典的二元一次方程組實際問題,通過讓學生類比解決類似問題,可以考查學生的推理能力和知識遷移能力,檢驗學生是否真正掌握了運用方程模型解決實際問題的方法,以及能否將所學知識靈活應用于不同情境中.
3.3關注學生的學習過程
在教學中,除了關注學生對知識與技能的掌握,還要注重對學生學習過程的評價,培養學生的應用意識.具體實施方法如下:
采用\"三維評價法”,即從知識掌握、思維水平、實踐應用三個維度對學生進行評價,同時結合過程性觀察與分層反饋.通過這種全面的評價方式,能夠更準確地了解學生在學習過程中的優點和不足,為個性化教學提供依據.
4結語
大單元教學是學生數學思維形成的必然路徑,本研究通過“二元一次方程組”的整合設計,印證了“少而透”的教學理念一以思想方法為主線,以真實問題為驅動,能夠實現知識向能力的轉化.未來,教師需進一步探索跨學科主題學習,讓學生在發現、批判與創造中走向深度學習,回應時代對人才的需求.
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育部.義務教育數學課程標準(2022年版)M].北京:北京師范大學出版社,2022.
[2]卜以樓.生長數學[M.西安:陜西師范大學出版社,2018.
[3邢成云.統整初中數學課程:站在課程高度教學[J」.中小學課堂數學研究,2021(5):9-12.
[4]李松林.走向整合的深度學習[J].中小學電教(教學),2020(2):64