基于學生需求的數(shù)學思維題設計與策略研究

倪燦東

摘 要：學生思維能力的養(yǎng)成與提高，根植于數(shù)學本身的魅力和邏輯體系，來源于數(shù)學資源的有效組合和設計?；趯W生對數(shù)學思維題需求的調(diào)查，結(jié)合內(nèi)外因的綜合分析，整體把控“數(shù)學思維題”的有效設計，過程性監(jiān)控落實成效管理，將數(shù)學思想方法和思維能力的養(yǎng)成滲透其中，提升問題解決能力，發(fā)展學科素養(yǎng)。

關鍵詞：學生需求;數(shù)學思維題;有效設計

數(shù)學是思維的體操?！读x務教育數(shù)學課程標準（實驗稿）》明確提出數(shù)學思想方法是小學數(shù)學教育的基本目標之一，要培養(yǎng)學生逐步學會用數(shù)學的眼光看待世界、分析和解決問題。在生活中，數(shù)學教學更多地被家長和學生期待為思維的訓練場。在教學中，教師實現(xiàn)數(shù)學知識和技能作用發(fā)揮的同時也致力于發(fā)揮數(shù)學思想的作用。因此，基于學生內(nèi)在需求和數(shù)學思維功能要求的數(shù)學題設計和研究是值得每個數(shù)學教師深思的話題。

一、“數(shù)學思維題”需求調(diào)查和定位

興趣是最好的老師。對于“你喜歡做數(shù)學思維題嗎”這個問題，通過對本校六年級四個班學生的問卷調(diào)查、個別訪談、課堂觀察，筆者了解到近七成學生是喜歡做數(shù)學思維題的（如圖1）。在“你平時會做一些‘數(shù)學思維題嗎”的回答中，“經(jīng)常做”和“經(jīng)常不做”選項大約各占20%，但無論是喜歡做數(shù)學思維題還是不喜歡做數(shù)學思維題，60%左右的學生會“偶爾做”數(shù)學思維題。說明數(shù)學思維題還是存在內(nèi)在需求和“群眾基礎”的。對于“為什么喜歡做數(shù)學思維題”，八成以上學生喜歡“數(shù)學思維題”的原因是“想挑戰(zhàn)自己”和“鍛煉自己的思維”（如下表1）。由此可見，學生對數(shù)學思維題存在一定的期待。

調(diào)查中，我們也發(fā)現(xiàn)了那些不喜歡做“數(shù)學思維題”的同學給出的原因也恰好是“感覺自己不會做”或是“題目太難了”，表現(xiàn)為對自己缺乏自信和擔心題目難度大。可見“數(shù)學思維題”的難易程度是左右學生喜好的一個關鍵因素。這對“數(shù)學思維題”的設計與教學提出了一種挑戰(zhàn)，也引發(fā)了不少數(shù)學教師的思考。到底怎么樣的思維題既能激發(fā)學生的興趣和熱情，又能切實提升學生的數(shù)學能力？筆者認為數(shù)學思維題有別于競賽性質(zhì)的奧數(shù)題，是建立在學生書本知識基礎之上，并以數(shù)學思想滲透和數(shù)學方法提煉為目的，為大部分學生喜愛的思維發(fā)展和能力提升題。它是對數(shù)學知識、方法、規(guī)律本質(zhì)的深層次認識，強調(diào)的是學生解決數(shù)學問題中形成的策略和程序，綜合運用數(shù)學知識及方法處理數(shù)學問題時的數(shù)學一般化思考。

二、“數(shù)學思維題”整體設計時機和策略

心理學研究表明：學生的思維在于后天培養(yǎng)和訓練。要實現(xiàn)學生數(shù)學思維發(fā)展和提升的需求，就要從發(fā)展學生能力入手，在解決問題中激活學生存儲在頭腦中的知識，并根據(jù)需要及時提取并參與到思維活動中。學生對于“數(shù)學思維題”的內(nèi)在需求固然存在，但絕對不是持久的，它受制于很多外在因素的影響，如教學進度、知識的難易程度、學生的作業(yè)量等。要使“數(shù)學思維題”保持新鮮度和持久力，在出題的時機上就很有講究。因此，“數(shù)學思維題”的整體設計構(gòu)思立足于知識的發(fā)生、問題解決、復習的過程中，針對學生的思維盲點、解題盲目性以及認知盲區(qū)，結(jié)合日常的教學活動和專項訓練進行有效設計和實施。

1.在知識由表及里的發(fā)生過程中適時滲透

總體而言，數(shù)學教學內(nèi)容可分為表層知識和深層知識。表層知識包含概念、性質(zhì)、法則、公式、公理、定理等基本內(nèi)容，它是知識發(fā)生的基礎，帶有較強的操作性。深層知識主要是數(shù)學思想和方法，它是以數(shù)學知識為載體，蘊含于表層知識之中。知識是由表及里螺旋上升的過程，學生通過對教材中表層知識的學習，才能進一步學習和領悟相關數(shù)學思想方法的深層知識。

在知識的發(fā)生過程中設計數(shù)學思維題來幫助學生破解思維上的盲點，實現(xiàn)學生對數(shù)學知識由表及里的發(fā)展。比如在用比的知識解決問題教學前，設計這樣的數(shù)學思維題：李明和何剛同時從兩家的中點反向行走。30分鐘后，李明到達何剛家，何剛離李明家還有300米，已知何剛的速度是李明的3/4，李明和何剛兩家相距多少米？開始學生選用普通的分數(shù)解法，相對難度較高。教師適時引導學生將已知條件“何剛的速度是李明的3/4”轉(zhuǎn)化為“何剛和李明的速度比是3∶4”，即相同時間內(nèi)何剛行3份，李明行了4份，李明比何剛多行1份，多行300米，也就是1份是300米。因此李明行了4乘300等于1200米，李剛行了3乘300等于900米，兩家相距2100米。表面上解決的是分數(shù)應用題，通過轉(zhuǎn)化思想用比例的知識可以采用整數(shù)解法，學生經(jīng)歷化難為易的同時也感受到了思維的靈活性。在小學階段，類似這樣運用轉(zhuǎn)化思想，從表層知識走進深層理解的問題還有很多。比如在圖形面積公式推導中，學習了長方形面積、平行四邊形面積、三角形面積、梯形面積的公式后還可以設計這樣的思考問題：每個圖形的面積公式與（a+b）h÷2之間有什么關系？借助幾何畫板的功能，學生利用數(shù)形結(jié)合的思想方法可以從深層次了解到：當a=b時，就是長方形和平行四邊形的面積=ah;當a=0時，三角形的面積就是bh÷2。滲透著數(shù)學思想方法的“數(shù)學思維題”設計，讓學生經(jīng)歷新知識和舊知識之間的轉(zhuǎn)化，在掌握表層知識的同時，又能領悟到深層知識，促使學生思維產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

2.在問題由外而內(nèi)的解決過程中及時出擊

培養(yǎng)學生解決問題的綜合能力是數(shù)學思維教學的核心目標。教學工作中，我們往往有這樣的困擾：平時題目練習講評得再多，學生對知識的掌握仍是不盡如人意。只要變化一些問題情境的個別條件，學生就會不知所措。究其原因，部分學生停留在記憶模仿解題的水平，比較粗淺地掌握一些問題的外在模型，而問題的本質(zhì)或者問題關鍵中心點沒有觸及。這是學生的信息篩選能力以及分析問題的能力欠缺所致。

在解決“數(shù)學思維題”問題的過程中，應將數(shù)學思想方法運用于解題的中心位置，運用數(shù)學思想方法及時出擊。小學生的習慣性錯誤往往來源于學生解題的盲目性，沒有在解題前先思考以下幾個問題：怎樣去想？怎樣才能想到？如何去找解題的思路？因此，要設計學生能在問題解決中充分發(fā)揮自身數(shù)學思想的聯(lián)想、構(gòu)造。在學習圓柱體積計算時設計了這樣的問題：在一個長、寬、高分別是12分米、10分米和8分米的長方體紙箱中裝進一個最大的圓柱體模型，這個最大圓柱體模型的體積是多少？練習時大部分學生看到“最大”，盲目地直接利用12分米作為直徑列式計算。這時教師引導學生畫圖來思考，不同方向的底面和高可以形成不同的圓柱體，需要分成三種情況來思考。同時通過俯視圖和想象可知，底面圓形的大小是由短邊來確定的，切不可盲目把數(shù)據(jù)拿來就用。三種分類形成三種列式：3.14×（10÷2）×（10÷2）×8;3.14×（8÷2）×（8÷2）×12;3.14×（8÷2）×（8÷2）×10。而在觀察對比后再次引導學生關注底面半徑的平方與高的乘積即可。

上述問題看似簡單，學生也相當熟悉，但要抓住問題的本質(zhì)并非易事。設計這樣的“數(shù)學思維題”旨在改變學生解題策略，即探求問題的本質(zhì)，由外而內(nèi)地分析結(jié)構(gòu)特征，明確條件和問題，采取合理的途徑和方法。面臨一道數(shù)學思維題采用什么樣的策略，是學生接觸和分析問題之后首先進行的選擇性的思維操作。若學生能在解決問題的過程中有效利用畫圖等手段并由外而內(nèi)地了解問題的本質(zhì)，除了少走彎路外，還能有效提升學生的數(shù)學能力。

3.在由內(nèi)而外的綜合復習中密集提煉概括

整個數(shù)學知識點的系列教學中，綜合復習可以將內(nèi)隱的數(shù)學思想外顯于數(shù)學知識的體系中。復習階段的“數(shù)學思維題”設計要使學生知道：一個問題有的可以用多種思維方式從不同角度解決，有的要用多種思維方式協(xié)同解決。

在圖形面積計算的綜合復習中蘊含著很多知識點，在問題解決中也蘊含著不少解題策略，如圖形分割、圖形拼組、圖形變換等。因此，這個階段的數(shù)學思維題設計就不是就題論題，而是授之以“魚”后更要授之以“漁”。

如圖2，第一題的設計在于考查學生圖形變換的解題能力，要求用不同的方法，于是有的學生通過添加輔助線將原有圖形轉(zhuǎn)化為兩個扇形，利用兩個扇形的面積減去兩個三角形的面積就能解決問題。也有的學生利用方中圓的固定比關系（方外圓：圓內(nèi)方=π：2）求解問題。第二題的設計一開始難度很大，學生對題意的理解也存在思維困難。在教師補充說明“相切”的大致含義，同時通過圖示的轉(zhuǎn)化引導學生與圓環(huán)的面積計算聯(lián)系起來后，學生一下子豁然開朗。這時，解題的關鍵在于勾股定理的運用，這成為部分學生理解上的一個“挑戰(zhàn)”，但作為六年級畢業(yè)班學生，這樣的“挑戰(zhàn)”也是可以完成的。綜合復習的“數(shù)學思維題”設計更強調(diào)數(shù)學相關知識之間的聯(lián)系，并以適當?shù)姆绞綄?shù)學思想方法加以概括，突破知識難點，學生才能真正意義上領會和掌握。

4.在從放到收的專項設計中提煉頓悟

“數(shù)學思維題”的設計是為學生設置“疑問”或者用變換的例題教學或者收集學生的典型錯誤加以變式對比，當然還可以針對某一個問題組織學生進行討論并探究，這均屬于專項設計與訓練的范疇。在激發(fā)學生學習興趣的同時發(fā)揮學生體悟與反思概括能力，再進行正確的思維引導。

學生是探究的主體，所以要設計可供學生探索的“學”材，并給學生留有時空，讓他們經(jīng)歷思維碰撞的過程。根據(jù)條件補充問題，給學生開放思考的空間。如教學“相遇問題求時間”應用題，練習時設計了這樣的開放題：一輛客車和一輛貨車從相距700千米的兩地同時相向而行，客車的速度為每小時80千米，貨車的速度為每小時60千米，（? ? ）？學生根據(jù)條件來補充問題，出現(xiàn)了以下幾種情況：行駛幾小時后兩車會相遇？行駛幾小時后兩車相距300千米？行駛3小時后兩車相距多少千米？行駛4小時后兩車相距多少千米？其余同學快速列式解答。但“行駛8小時后兩車相距多少千米？”這一問題一出，大部分學生紛紛議論起來。有學生提出：總路程減去兩車的行駛路程不夠減，不能做。于是，教師引導學生進行小組討論，行駛時間應該在什么范圍之內(nèi)，并追問6小時后為什么就不行了。在理解相遇前和相遇時這兩種情況后，教師再次提出疑問：難道兩車就不能行駛7小時甚至8小時，9小時？這個問題的解決關鍵在于兩車位置的變化，分析并畫出三種情況的線段圖后，學生一下子感悟到要用行駛的路程減去原來兩車相距的路程。

在非常規(guī)的問題面前，學生總會存在認知的盲區(qū)，如果點到為止，避開問題，就會錯失進行知識拓展和思維訓練的好題材。在開放的題目設計中，教師針對學生當時的思維狀況，可以暫時擱置類似“不能計算”“超出理解”的錯誤認識，由放到收，學生在已有認知水平的提煉中配以線段圖的直觀演示，頓悟問題的錯誤本質(zhì)。在類似這樣的專項設計中，沿著學生的思路把學生的思維帶入到“錯題”中，激起學生的探究欲望，學生通過知識螺旋上升的認知過程，思維能力得到提高，知識外延得到拓展。

三、“數(shù)學思維題”實施監(jiān)控和成效

在一項“遇到難題的處理方式”的調(diào)查中，選擇“等老師講解”的占12%，選擇“問同學或問老師”的占52%，選擇“繼續(xù)思考”的只有16%，選擇“等以后再解決”的占20%。為更好地實現(xiàn)“數(shù)學思考題”由學生的內(nèi)需外化為行動，對“數(shù)學思維題”就有必要進行全程監(jiān)控，落實“數(shù)學思維題”的成效機制。

1.師生達成共識，形成審題常規(guī)

在“數(shù)學思維題”的解題過程中，師生之間要形成這樣的共識：教師不輕易透露解題思路，但要“搭橋鋪路”;學生絕不能輕易放棄解題，更要“反復讀題”。也就是說在審題常規(guī)中教師要讓學生認真仔細讀題、逐一檢查糾錯，學生要強化審題意識。師生共同建立審題常規(guī)的同時也可樹立“審題之星”，捕捉學生審題閃光點并進行積極鼓勵，激起學生的競爭意識，發(fā)揮榜樣的引領作用。

2.多元評價機制，形成制度保障

興趣的持續(xù)關鍵在于不斷積極地評價。抓住學生對“數(shù)學思考題”的內(nèi)在需求，配合老師的及時評價和活動安排，讓學生盡力去完成自己感興趣的事情，主動去探索、研究，努力尋找方法，使問題得到解決。在學習過程中，結(jié)合老師、家長、伙伴的評價設置思維對對碰、解題小明星、智慧小達人、編題小能手、思維大挑戰(zhàn)等稱號或活動。這樣的積極評價讓自己的行為得到別人的認可，得到家長的認可，得到老師的認可，讓學生對數(shù)學學習更感興趣。

3.建立研討小組，懲罰與激勵并行

小組是學生學習的精神家園。組長是小組的核心和靈魂，是教師得力的助手。日常管理中教師可以先確定好數(shù)學思維題研討小組組長，由組長自選組員組成4到8人不等的團隊。每個團隊在完成教師思維題的同時也可自編一些數(shù)學思維題進行組內(nèi)和組間交流，形成團結(jié)協(xié)作地完成各項任務的激勵機制。

如果將學生的數(shù)學核心素養(yǎng)看作一個坐標系，那么數(shù)學知識、技能就好比橫軸上的因素，而數(shù)學思想方法則是縱軸的內(nèi)容。數(shù)學思維題的設計切忌求難、求新，而是要用一個個充滿數(shù)學味的數(shù)學問題在思維缺席處、在深度匱乏處、在模糊歧義處窮追不舍，直到學生出彩地解決問題。我們期待數(shù)學思維題成為坐標中牽線的橋梁，教師成為這座橋梁的設計師。滿足學生的內(nèi)在需求，增強學生的數(shù)學觀念和數(shù)學意識，形成良好的思維素質(zhì)，依托數(shù)學思維訓練把學生這種思想內(nèi)化成自己的觀點并外化應用到問題解決中，努力把各種知識所表現(xiàn)出來的數(shù)學思想方法表層化，這也是未來數(shù)學教育改革的趨勢。

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編輯 趙飛飛