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核心素养下思维导图在小学数学图形与几何领域的探索和实践
摘 要:以小学数学图形与几何课程学习中“重轻”不均的现象为重点,文章根据《义务教育数学课程标准(2022年版)》,通过思维导图整合解决,逐步实现思维可视化、课堂兴趣化,聚焦于学生的主动能力,以提升学生小学阶段图形和几何学的知识与应用水平,并努力实现学生主动、探索、合作的学习方式,以推动学生核心素养的全面发展。
关键词:思维导图;图形与几何;核心素养
一、溯源:“图形与几何”教学“重轻”不均
“图形与几何”的学习贯通于小学数学一到六年级,是义务教育阶段学生数学学习的重要领域,也对学生未来的数学学习起到了关键作用。然而,纵观“图形与几何”的一线教学,却普遍存在以下“三重三轻”的问题,阻碍了学生形成有效的空间观念,模糊了学生探索解决问题的思路,弱化了学生对数学知识和生活应用的联系。
(一)重记忆,轻理解
作为一名数学教师,笔者时常想起自己的求学生涯,回忆起曾经自己作为学生时代的数学学习生活。特别是在图形与几何领域,首先回忆起来的就是一些数学公式。再反观现在的学生,对图形与几何的知识点,普遍记得最多的也是这些公式。我们作为新时代的年轻教师,在教学中还是不免单纯地解题归纳,让学生机械刷题、死记硬背。在这样机械化的重复做题中,学生不能理解所学内容,如若能感悟出一二,往往也是片面的。
(二)重分数,轻应用
知识来源于生活,运用于生活,两者相辅相成。数学知识亦是如此。图形与几何与生活应用密不可分。但是在平时的教学中,我们大多只求标准答案,唯分数论,没有将知识巧妙地与生活应用紧密结合在一起,最多也只是停滞在形式化的表面上。如若没有一个循序渐进的铺垫与过程,仅仅只是停留在表面的形式上,这样并不能增强学生数学的几何、空间观念与应用意识。
(三)重理性,轻感性
数学是一种理性的思维活动,教学中往往存在严谨的特点。图形与几何更是如此。正是由此,教学中往往忽视感性和创造性,走上一条枯燥乏味的学习道路。长此以往,学生的思维就变成了找数据、套公式、算答案的模式。既不能激发学生的创新意识,也降低了学生的数学学习积极性。
二、逐本:聚焦数学新课标,巧用思维导图
笔者认为,针对以上种种问题,我们首先要回顾《义务教育数学课程标准(2022年版)》。新课标中的数学核心素养由三方面构成:一是会用数学的眼光观察现实世界,二是会用数学的思维思考现实世界,三是会用数学的语言表达现实世界。通过三个“现实世界”,可知新课标理念下的数学是一门极具应用性,与现实生活紧密相关的学科。
“图形与几何”所涉及的核心素养表现为:量感、抽象能力、几何直观、空间观念、应用意识、创新意识。这些表现最终指向抽象能力、数学想象力、思维逻辑能力、实践能力等学生需要在小学阶段掌握的各项能力。由此可见,小学数学的侧重点不单单在于知识的理解掌握,更在于能力的培养运用。
如何将数学知识与现实生活巧妙结合,如何将数学知识与数学能力融会贯通。笔者在查阅众多资料后,关注到思维导图在众多期刊文献中多次出现。
思维导图是一种运用图文并茂的形式来帮助学生学习记忆的方法,它能打开大脑的无尽潜能,对学生的学习有极其重要的帮助。特别是小学阶段,学生年龄相对较小,对事物充满好奇心,对图的感知能力远强于对文字的感知。思维导图将思维可视化,便于突破教学重难点。绘制过程中的分类整理,可以提升学生整理归纳的思维能力。个性化的作图方式,更能充分发挥学生的主观能动性,培养自主创新意识。
聚焦课标,巧用思维导图,可以有效激发学生学习兴趣,掌握勾连数学知识与现实生活、数学知识与数学能力的方法,培养学生的几何直观、空间观念、模型意识,提高学习的效率,促进学生核心素养全面发展。
三、践行:探索中寻求解决之道
(一)借助导图,激发学习主动性
小学阶段,是学生思维从以具体形象思维为主要形式向以抽象逻辑思维为主要形式过渡的阶段。然后从二三学段开始,知识点就开始呈现出抽象性、逻辑性的特点,其中图形几何板块的知识点对学生的几何直观、空间观念、模型意识的要求较高。这对学生的认知水平而言,无疑是一个挑战。面对抽象的数学知识,学生容易逐渐失去学习兴趣。借助思维导图可以有效“破局”。导图中丰富的色彩、弯曲的线条、开放的绘制模式……完全符合学生内心对图示、色彩的强大感知能力,充分调动起学生的学习积极性。既综合了概念之间的逻辑性,又统筹了形象化思维,全面调动学生的空间想象力与创造力。
(二)借助导图,促进自主理解力
1. 厘清知识脉络
数学学科在小学阶段,它的知识点是比较零散的,结构也稍显复杂,所以教学内容的编排形式是螺旋式的,这也导致了各领域板块的知识点散落在6个年级的12册书本中。螺旋式的编排肯定有它的独到之处,比如适合小学生的身心发展和认知规律等等。但是这样在学习的过程中就非常强调学生对提取旧知、知识迁移、思维拓展等能力的掌握程度。借助思维导图,可以将前后知识点有效勾连。
例如图形与几何板块,从第一学段的认识图形,要求学生简单地认识图形,初步知道它们的特点;到第二学段的三年级重点研究长、正方形的周长面积;到第三学段接触并研究立体图形。前后知识点有非常大的关联,但是教学起来又比较分散,导致部分后进生在知识的串联上出现理解和识记上的困难。我们可以利用思维导图这种形式来辅助学生构建知识网络。在课堂上,特别是单元复习或总复习阶段教师可以帮助学生,引导学生一同绘制思维导图,厘清知识点脉络。
又如六下图形与几何总复习板块,教师在适当引导后,让学生自主绘制支架形的思维导图,把知识点做一个整理归纳,以便学生整体把握所学知识,理解知识点之间的联系,系统、全面地进行复习。内容可包括图形分类、特点、公式推导、计算方法等一系列内容并加以各种图形的绘制,让整张导图内容表现更直观,元素更丰富。思维导图的复习整理可灵活运用于多种学习模式,既可以让学生自主思考绘制,也可以成立学习小组共同合作绘制。探究过程中,学生不仅可以回想起各图形的特征,而且体验了方法的多样性、思想的开放性,这对提升学生的思维品质有明显帮助。
2. 突破教学重难点
个别学生能牢记各种图形的周长、面积、体积公式,但是在一些知识点上需要进行转化、迁移和变式的时候就一筹莫展。在这样的情况下,即便学生在作业、练习中呈现出来的表象似乎并无大问题,但是表象的背后却是片面的理解、虚假的掌握。借助思维导图,可以改善这一问题。
如五年级下册教学多边形面积单元时,常规的教学是先从长方形的面积展开把知识迁移到平行四边形面积的推导上,再从平行四边形的面积延伸到三角形和梯形的面积学习中。其实不然,我们可以利用双重气泡形的思维导图,将平行四边形、三角形、梯形的面积教学整合在一起进行绘制和教学,这样能一目了然地对比出它们之间的异同点,也可以让学生理解到其实这几个图形在面积的计算上是可以互通的,可以从平行四边形的面积进行推导延伸,也可以反之从三角形或梯形的面积进行公式的推导,充分理解这三种图形之间的联系与不同,从本质上突破教学的重难点。
(三)借助导图,联结知识与应用
数学核心素养的构成提到了“现实世界”,这充分说明数学知识和能力与现实世界紧密相关,并着力于解决现实世界中的数学问题。
联系生活实际,有助于学生从根本理解数学知识,并灵活运用。在建构“图形与几何”知识框架的过程中,大量重复的刷题有一定作用,但学生未必全盘理解或掌握。借助思维导图的各种绘制模板,将生活中的数学题和书本中的数学公式进行联结,利用图示分析实际情况与数学问题,探索解决问题的思路,明晰思维的路径。
联结知识与应用的过程中,也要引导学生注重平时的生活积累。如在教学到与体积相关的知识时就会遇到水与冰的体积变化这类题目,教师在讲解时可将同质量的水和冰为什么体积会不同这类科学知识初步和学生解释下;又如一些题目中会出现如甲烷、沼气等一些学生相对陌生的元素,教师也要做好相应的解释,同时要引导学生注重平时的生活积累。
此外,我们可以采用树状思维导图,在单元知识点整理归纳的基础上,更加形象地呈现分类的思路和过程,帮助学生加深理解,加深对课堂与生活的互动,培养思维的条理性与周密性,让生活与数学更紧密关联。
(四)借助导图,创建趣味化课堂
数学是一种理性的思维活动,教学中往往存在严谨的特点,难免枯燥乏味。而思维导图的发散性和创造性恰好弥补此类不足。一张张色彩丰富、线条灵动的导图搭建起了充满趣味的课堂。
在教学二年级下册图形的运动中,学生了解了什么是轴对称图形,教师布置了创作轴对称图形的作业,也可以更深入地介绍欣赏一下学生各自的作品。又如六年级在教学“比”的相关知识时,可以深入地介绍欣赏一些和黄金分割比例有关的画作等等。我们可以采用中心发散导图,利用颜色、线条、符号、词汇、图像等将这些元素通过个性化的形式来辅助我们更直观地对所学知识进行很深层次或另一维度的理解。学生在整个绘制过程中可自由创作,按照自己的理解将所学内容进行整理,这样既能培养动手绘图能力,又能提升创新意识,归纳整理能力。
四、反思:艺“数”也是艺术
教学领域中,什么是艺术?笔者认为,艺指的是教师所具备的业务知识;术指的是把这些知识传授给学生的方法。两者相辅相成,缺少其中一个都谈不上是艺术。在教学中如果我们不本着一颗初心、不带着一份思考、不秉着一股冷静,一股脑地进行教学,也许就会走向另一个极端。“术”的方法有很多,思维导图的存在不单单只是在图形与几何领域,我们应该从课标根本出发,从生本需求出发,让思维导图等一系列优质高效的学习方法与工具发挥作用。
■参考文献
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