摘 要:《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(2022年版)》修訂,小學(xué)階段“圖形與幾何”領(lǐng)域有重要的變化,意在讓學(xué)生經(jīng)歷圖形測量的過程,感悟數(shù)學(xué)度量本質(zhì)上的一致性。為此,要切實組織學(xué)生開展度量活動,特別注意:創(chuàng)設(shè)真實情境,促進具身體驗,引導(dǎo)想象推理,引發(fā)統(tǒng)一度量單位的需求,緊扣累加度量單位這一本質(zhì),溝通不同維度圖形的度量。
關(guān)鍵詞:小學(xué)數(shù)學(xué);課標(biāo)修訂;圖形與幾何;度量活動;一致性
與《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(2011年版)》相比,《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(2022年版)》小學(xué)階段“圖形與幾何”領(lǐng)域最重要的變化是,將“圖形的認識”“測量”兩個主題整合為“圖形的認識與測量”一個主題。其用意主要是,突出“測量”方法在“圖形的認識”內(nèi)容中的運用,讓學(xué)生“經(jīng)歷統(tǒng)一度量單位的過程,感受統(tǒng)一度量單位的意義,基于度量單位理解長度、角度、周長、面積、體積。在推導(dǎo)一些常見圖形周長、面積、體積計算方法的過程中,感悟數(shù)學(xué)度量方法”[1]。簡言之,就是讓學(xué)生經(jīng)歷圖形測量(確定圖形大?。┑倪^程,感悟數(shù)學(xué)度量本質(zhì)上的一致性:度量單位的累加。
一、為什么要關(guān)注數(shù)學(xué)度量的一致性
首先看幾何學(xué)中的度量。“圖形的認識”關(guān)注各種圖形的特征與性質(zhì),指向幾何研究的對象與結(jié)果,是“圖形與幾何”領(lǐng)域內(nèi)容的集中所在;而幾何學(xué)起源于圖形大小的度量(測量)[2],度量是幾何研究的基本方法之一,也是小學(xué)階段實驗幾何研究圖形最重要的方法,本質(zhì)上是通過度量圖形的長度、面積、體積、角度等研究圖形及其關(guān)系。因此,小學(xué)幾何教學(xué)要重視度量。
其次看度量的一致性。數(shù)是對數(shù)量的抽象,數(shù)量是度量(測量)的結(jié)果,因此,數(shù)學(xué)起源于度量,度量是數(shù)學(xué)的本質(zhì)所在[3]。一方面,小學(xué)數(shù)學(xué)中有很多關(guān)于度量的內(nèi)容(除了圖形的度量外,還有時間的度量、質(zhì)量的度量等),它們具有本質(zhì)上的一致性;另一方面,度量與計數(shù)也具有本質(zhì)上的一致性(后者是計數(shù)單位的累加)。因此,關(guān)注度量的一致性,有助于進一步體會數(shù)學(xué)內(nèi)在的一致性,充分把握數(shù)學(xué)的本質(zhì)。
二、如何幫助學(xué)生感悟數(shù)學(xué)度量的一致性
相比于計數(shù)(涉及數(shù)的認識和運算),度量具有更強的實踐性。因此,教師在小學(xué)階段“圖形與幾何”領(lǐng)域的教學(xué)中,要切實組織學(xué)生開展度量活動,從中感悟數(shù)學(xué)度量的一致性。具體來說,要特別關(guān)注以下幾個要點:
(一)創(chuàng)設(shè)真實情境
度量是從人類生產(chǎn)、生活的實際需要中產(chǎn)生的,單位和方法的選擇應(yīng)基于實際問題的需要。在真實情境下開展度量活動,有助于學(xué)生感受度量的價值,體會度量的方法,學(xué)會選擇合適的度量單位進行度量。
例如,教學(xué)主題活動“身體上的尺”時,引導(dǎo)學(xué)生運用學(xué)過的度量單位知識,探索發(fā)現(xiàn)藏在自己身體上的“長度單位”,并用“身體尺”作為測量工具,開展實際測量活動;在不同的測量情境中選擇或創(chuàng)造合適的長度單位,進行合理估測。學(xué)習(xí)了面積知識后,還可將這一主題活動進行延伸,估測“教室有多大”,打通一維度量和二維度量之間的關(guān)聯(lián),幫助學(xué)生加深對度量一致性的體會。
(二)促進具身體驗
具身認知理論認為,人腦對知識的理解是通過身體和環(huán)境的互動產(chǎn)生的。該理論符合小學(xué)生以直觀形象為主的認知(思維)特征,更契合“度量”這種實踐性活動的教學(xué)。教學(xué)中,教師要設(shè)計豐富的幾何度量活動,促進學(xué)生的具身(多感官)體驗,觸發(fā)、帶動頭腦想象、思考。
例如,教學(xué)面積單位“平方米”,可以讓學(xué)生借助報紙、米尺等多種工具,自己創(chuàng)造出1平方米;手拉手圍一圍1平方米,看一看1平方米里可以站多少位同學(xué);找一找哪些物體外表的面積接近1平方米。有了這樣的具身體驗,學(xué)生就形成了1平方米的正確表象,在選擇合適的面積單位度量時就不會茫然了。
(三)引導(dǎo)想象推理
通常,事物量的變化或可能幾乎是無窮的,也沒有確定的界限,而學(xué)生需要或能夠具身體驗(直接感受)的量是有限的,也有一定的界限。要充分經(jīng)歷度量的過程,還要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)體驗過的一些基本單位量和常見固定量,借助數(shù)感,通過比較、想象,推算、估測出其他量(包括疊加量和分解量)。
例如,教學(xué)面積單位“公頃”,學(xué)生很難直接感受“1公頃有多大”,教師可以引導(dǎo)學(xué)生借助對“平方米”的認識進行想象和推理。首先,讓學(xué)生在操場上圍出一個邊長為10米的正方形,直接感受100平方米的大?。蝗缓?,引導(dǎo)學(xué)生想象、推理,認識到1公頃有100個這樣的正方形的大小。此外,借助熟悉的平面的大小想象、推理,也是很好的教學(xué)方式:教室的面積大約是50平方米,操場的面積大約是半公頃,這些都可作為認識1公頃的支架,讓學(xué)生在想象、推理中建立1公頃的表象。
(四)引發(fā)統(tǒng)一度量單位的需求
度量單位是度量的標(biāo)準。雖然度量單位是人為的規(guī)定,但是,人類的交流與社會的發(fā)展要求它取得統(tǒng)一。幾何度量的教學(xué),需要引發(fā)學(xué)生統(tǒng)一度量單位的需求,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷統(tǒng)一度量單位的過程,理解統(tǒng)一度量單位的必要性。
例如,長度的度量是學(xué)生首次接觸的度量,是后續(xù)度量(特別是幾何度量)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。在沒有認識長度單位,了解長度測量工具尺子之前,學(xué)生對“桌子有多長”這個問題,是借助在幼兒園積累的圖形學(xué)習(xí)經(jīng)驗,利用其他物體擺一擺來解決的。教學(xué)長度單位“厘米”時,教師要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn):大家對“桌子有多長”這個問題的答案是不一樣的。進而引導(dǎo)學(xué)生思考:為什么會不一樣?桌子到底有多長?在分析以往測量方法的基礎(chǔ)上,學(xué)生可以發(fā)現(xiàn):是因為借助的測量標(biāo)準,即選取的長度單位不一樣;需要統(tǒng)一長度單位,才能明確桌子的長度。在此基礎(chǔ)上,教師可以引入長度測量工具尺子,引導(dǎo)學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)尺子上有刻度,然后認識尺子上的刻度,進而認識長度單位“厘米”……
(五)緊扣累加度量單位這一本質(zhì)
幾何度量的教學(xué),也要緊扣度量的本質(zhì),讓學(xué)生認識到度量就是“給度量對象一個合適的數(shù)”[4],就是累加度量(計數(shù))單位,看度量對象包含多少個度量單位。在這個過程中,引導(dǎo)學(xué)生選擇合適的度量單位,使其個數(shù)盡可能是整數(shù),并且不特別大。
例如,教學(xué)“面積的度量”時,在學(xué)生發(fā)現(xiàn)無法用觀察法、重疊法直接比較兩個長方形的面積大小后,讓學(xué)生借助長度度量的學(xué)習(xí)經(jīng)驗,自主選擇度量工具(選擇度量單位)進行度量。在活動過程中,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn):不管是選擇小正方形作為度量單位還是選擇圓形作為度量單位,不管是將長方形里鋪滿相應(yīng)的度量單位還是只鋪長的一行、寬的一列,所要達到的目的都是,看長方形中有多少個度量單位,將長方形的面積用度量單位的個數(shù)來表示;統(tǒng)一度量標(biāo)準,得到相應(yīng)的面積單位后,度量長方形的面積就是看長方形里有多少個1平方厘米、1平方分米或1平方米的面積單位。在長度度量和面積度量的比較中,學(xué)生不難認識到度量的本質(zhì)。這也為后續(xù)體積度量的學(xué)習(xí)積累了可遷移的經(jīng)驗。
(六)溝通不同維度圖形的度量
學(xué)生初步認識到不同對象、不同屬性的度量具有共同的本質(zhì)后,還要進一步溝通它們之間的聯(lián)系,從而對“度量”獲得充分的結(jié)構(gòu)化認識。幾何度量主要是對一維圖形、二維圖形和三維圖形(線、面和體)大小的度量,分別得到它們的長度、面積、體積。教學(xué)中,教師要引導(dǎo)學(xué)生充分溝通不同維度圖形的度量,以建立線、面和體及其度量之間的聯(lián)系。
具體來說,要借助直觀的演示讓學(xué)生認識到:點是“零維圖形”,沒有大小,即大小為0;“點(朝一個方向)動成線”,線就是一維圖形,有大小,其度量就是長度,用其包含的長度單位(表征為大小是“1”的線段)的個數(shù)來表示;“線(朝不同于線的方向)動成面”,面就是二維圖形,有大小,其度量就是面積,用其包含的面積單位(表征為邊長是“1”,則大小是“1×1=1”的正方形)的個數(shù)來表示;“面(朝不在面上的方向)動成體”,體就是三維圖形,有大小,其度量就是體積,用其包含的體積單位(表征為邊長是“1”,則大小是“1×1×1=1”的正方體)的個數(shù)來表示。這一教學(xué)可以安排在小學(xué)數(shù)學(xué)總復(fù)習(xí)階段進行,其實是“圖形與幾何”領(lǐng)域的綜合性教學(xué),可以幫助學(xué)生充分感悟數(shù)學(xué)度量的一致性。
參考文獻:
[1] 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(2022年版)[S].北京:北京師范大學(xué)出版社,2022:27.
[2] 吳正憲,劉勁苓,劉克臣.小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)基本概念解讀[M].北京:教育科學(xué)出版社,2014:325.
[3] 娜仁格日樂,史寧中.度量單位的本質(zhì)及小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)[J].數(shù)學(xué)教育學(xué)報,2018(6):1316.
[4] 張奠宙.深入淺出,平易近人——怎樣測量長度、面積和體積[J].小學(xué)教學(xué)(數(shù)學(xué)版),2014(9):46.