【摘要】變式教學有利于培養(yǎng)學生的數(shù)學核心素養(yǎng),提升學生的數(shù)學思維,在初中數(shù)學課堂中得到了廣泛的應用。文章從形式變式、內(nèi)容變式、過程變式、應用變式四個方面,簡要闡述變式教學的一般分類形式,并從概念教學、代數(shù)教學、例題講評、課后作業(yè)四個方面入手,分析在初中數(shù)學教學中開展變式教學的實踐策略,旨在通過變式教學深化學生對數(shù)學知識的認識,讓學生把握數(shù)學知識的本質(zhì)。
【關鍵詞】初中數(shù)學;變式教學;數(shù)學思維
作者簡介:高文青(1977—),女,福建省長樂華僑中學。
隨著課程改革的深入,核心素養(yǎng)成為初中數(shù)學教學的核心導向。數(shù)學教師要準確把握核心素養(yǎng)的要義,結(jié)合學生的實際學情來選擇恰當?shù)慕虒W方法。變式教學是重要的教學方式,要求教師結(jié)合教學內(nèi)容對問題條件、形式進行變式,再輔以恰當?shù)闹笇?,能滿足學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要求,讓學生靈活應用知識,深入理解數(shù)學知識。
一、變式教學的一般分類
(一)數(shù)學形式變式
數(shù)學形式變式,即知識點外在形式變化,但內(nèi)容不發(fā)生變化的變式。展開來說,這類變式又可以分為兩種類型。其一是數(shù)學語言變式,即通過改變表述形式來重新闡述概念、公式,如教材中多以規(guī)范、凝練的語言來闡述概念、公式,學生若要深入理解這些知識點,就要先將書面語言轉(zhuǎn)化為自己的語言,降低理解難度,而轉(zhuǎn)譯后的內(nèi)容本質(zhì)就是數(shù)學語言變式[1]。其二是數(shù)學圖形變式,即對基本圖形進行改編,如學習平行線判定知識時,多會給出正方形、平行四邊形等基本圖形,而非直接給出平行線,學生需要通過既定條件展開分析,猜測其中的平行線并加以驗證。
(二)數(shù)學內(nèi)容變式
概念、公式和定理是初中數(shù)學的主要內(nèi)容,數(shù)學內(nèi)容變式就是數(shù)學概念變式、數(shù)學公式變式和數(shù)學定理變式。在初中數(shù)學教學中,部分學生的思維靈活度不足,在應用概念、公式、定理解題時,形式較為刻板,導致解題中經(jīng)常會陷入思維定式。而數(shù)學內(nèi)容變式能助力學生解決這一問題,提高其解題能力和知識應用能力。
(三)數(shù)學過程變式
數(shù)學過程變式分為類比變式、模仿變式兩種類型,這類變式形式變動不大,更考驗學生的思維邏輯性。具體來說,類比變式能幫助學生理解數(shù)學知識中蘊含的隱性內(nèi)容,如遇到分式的值為零的題目時,很多學生只能想到分子為零,忽視了分母不能為零的情況,影響解題的正確率,而類比變式能提醒學生注意分式分母的特殊性。模仿變式指更改題目中的具體條件或提問方式,能幫助學生更快掌握數(shù)學基本方法[2]。
(四)數(shù)學應用變式
數(shù)學應用變式即解法變式,關系到學生解題能力的發(fā)展。解法變式指“一題多解”“一法多用”,即一道數(shù)學問題存在多種解法,同時,一個數(shù)學方法能應用于多個題目中,如換元法可以應用于方程、函數(shù)等多類題目中[3]。
二、初中數(shù)學教學中開展變式教學的實踐策略
(一)概念教學中應用變式,把握知識關鍵特征
概念、定理是數(shù)學課程中的重要組成部分,也是學生理解知識、應用知識的基礎。初中數(shù)學中存在一些特征類似的概念,如一元一次方程和分式方程、三角形的全等和相似等。不少學生在學習中存在概念混淆的問題,嚴重影響了知識體系的構(gòu)建[4]。對此,教師可以借助變式教學,突出數(shù)學知識的關鍵特征,幫助學生對概念知識形成更清晰的認知。
以人教版初中數(shù)學八年級下冊“特殊的平行四邊形”的教學為例。為了讓學生清晰認識菱形角、邊的特殊性,教師應用變式教學突出菱形與普通的平行四邊形之間的異同。首先,教師利用多媒體展示中國結(jié)、衣帽架、窗戶等實物圖片,借助生活中的菱形創(chuàng)設問題情境:“圖片中的四邊形有什么特點?與普通的平行四邊形相比,它們有什么不同點?”學生在觀察中發(fā)現(xiàn),圖片中的四邊形不僅對邊平行且相等,而且任意兩條鄰邊也相等。教師在學生自主觀察的基礎上講解“菱形”的概念,讓學生在觀察中準確把握菱形的特點。其次,教師借助變式來引導學生猜想菱形的特殊性質(zhì)。教師為學生分發(fā)菱形紙片,并引導學生思考:“菱形是特殊的平行四邊形,具有一般平行四邊形所有的性質(zhì),那么,菱形具有哪些特殊性質(zhì)呢?”學生通過對折菱形紙片、測量邊和角等方式,發(fā)現(xiàn)菱形有兩條對稱軸,是軸對稱圖形,一般平行四邊形沒有對稱軸,不是軸對稱圖形。同時,菱形的四條邊長度相等,而一般平行四邊形只有對邊長度相等。最后,教師指導學生結(jié)合猜想,進行嚴格的邏輯證明,驗證菱形的相關性質(zhì)?;诖耍瑢W生能夠在觀察、探究中掌握數(shù)學概念的本質(zhì),在解決問題時第一時間發(fā)現(xiàn)與特征無關的干擾并順利排除,從而掌握知識。
(二)代數(shù)教學中應用變式,突破數(shù)學學習困境
代數(shù)是“數(shù)與代數(shù)”模塊中的重要組成部分,也是初中數(shù)學課程中難度較大的部分,學生在學習時常會出現(xiàn)表示不當、運算錯誤等問題。教師借助變式教學開展訓練,能引導學生在思考和探究中掌握代數(shù)表示和運算的正確方法,提高數(shù)學學習效率,助力學生突破學習困境。
1.針對代數(shù)表示開展變式教學
代數(shù)在日常生活中的應用途徑較為廣泛,常常用來代指數(shù)量關系。因此,教師在實施變式教學時,應嘗試以代數(shù)在生活中的運用場景為抓手,通過適當?shù)母木幗o學生布置變式任務,讓學生整合理論知識和生活經(jīng)驗解決問題,深入理解知識。
以人教版初中數(shù)學七年級下冊“平面直角坐標系”的教學為例。首先,教師利用課件向?qū)W生展示校園建筑的鳥瞰圖,引導學生分析校園各個建筑所處的位置,然后鼓勵學生從眾多建筑中找到一個參照物,并以參照物為原點建立平面直角坐標系,描述其他建筑的位置。由此,學生可以掌握用坐標表示地理位置的方法。其次,教師設計變式任務,讓學生根據(jù)給出的條件自行繪制平面直角坐標系,確定事物或建筑的位置。教師布置以下變式任務。小剛、小強和小敏是同班同學,老師想要去家訪,詢問三人的家庭住址。小剛說:“我出校門后,先向東走500米,再向北走2000米,就到家了?!毙娬f:“我出校門后,先向東走800米,再向南走1500米,最后向西走300米,就到家了?!毙∶粽f:“我出校門后向南走1000米,再向西走600米,最后再向南走250米,就到家了。”請根據(jù)描述確定三人家庭的具體位置。在變式任務中,學生要先圍繞參照物建立直角坐標系,再根據(jù)描述內(nèi)容找到對應的位置。最后,教師再設問引導學生探究“小敏家在小剛家的哪個方向”“小敏家與小強家距離多遠”等問題,提高學生的應用能力。
2.針對代數(shù)運算開展變式教學
代數(shù)運算是指對代數(shù)表達式進行操作或運算,包含加減乘除基礎運算,以及一些特殊的運算規(guī)律和技巧,是初中數(shù)學學習中的一大難點。教師在代數(shù)運算教學中恰當融入變式教學,指導學生利用多種方法解決問題,不僅可以提高學生運算的熟練度,還能發(fā)展其代數(shù)運算能力。
以人教版初中數(shù)學八年級上冊“整式的乘法”的教學為例。學生在掌握單項式與單項式相乘的規(guī)律后,教師借助變式教學來講解單項式與多項式相乘的規(guī)律,鍛煉學生的運算能力。首先,教師在屏幕投影上展示3~4個單項式,如-5a2b、-3a、(2x)3、-5xy2等,要求學生結(jié)合單項式設計2~3道計算題,并運用整式乘法法則進行計算。其次,教師借助章節(jié)引言中的問題設計變式問題:“為了擴大街心花園的綠地面積,要將一塊長p米,寬b米的長方形綠地,向兩邊分別加寬a米和c米,請問如何表示擴大后的綠地面積?”學生在解決問題時有兩種思路,一種是先求擴大后的綠地的長和寬,再求面積,即p(a+b+c),另一種是分別求出原來綠地和新增綠地的面積,再求和,即pa+pb+pc。最后,教師在板書上出示兩種解題思路,引導學生分析其中的異同,自行總結(jié)單項式與多項式相乘的方法。通過代數(shù)運算變式教學,學生能深入理解整式乘法運算規(guī)律,提高運用知識解決問題的熟練度。
(三)例題講評中應用變式,促進學生知識遷移
例題在教育和學習過程中具有重要的作用,一方面能為學生提供良好的答題示范,另一方面能助力學生理解知識并學會應用。而數(shù)學例題講評環(huán)節(jié)是應用變式教學的絕佳契機。教師應做好題目分析,以例題為基礎,通過改變題目條件或形式,促使學生在探究中發(fā)散思維,總結(jié)解題技巧,從而提高學生的解題能力和思維能力,實現(xiàn)知識遷移[5]。
以人教版初中數(shù)學七年級下冊“一元一次不等式”的教學為例。教師可以在例題中滲透變式教學法,培養(yǎng)學生的知識遷移能力。教師為學生布置例題:“一輛勻速行駛的汽車,在11:20距離A地50千米,要在12:00之前行駛過A地,車速應該滿足什么條件?”教師先指導學生對題目中的未知量、等量關系展開分析,設車速為x千米每小時,從時間上來看,要想12:00之前行駛過A地,代表汽車行駛50千米距離所用時間不能超過40分鐘,即小時,列不等式為<,而從路程上來看,汽車要在小時內(nèi)行駛超過50千米,列不等式為x>50。由此,學生調(diào)動已掌握的方程知識,在類比遷移中掌握不等式的概念及解題思路。接著,教師對例題進行改編:“汽車在11:20時距離A地80千米,在12:00時距離A地不足30千米,請問汽車行駛速度最慢為多少?”變式問題與原題變化并不明顯,但問題要求汽車最慢行駛速度,因此在求出解集后,還需要對結(jié)果進行進一步甄別,剔除不符合條件的答案。學生通過解答變式問題,能進一步強化對不等式的理解和掌握。結(jié)合學生對例題變式的解答情況,教師還應對學生的學習情況展開進一步分析,鼓勵學生歸納和總結(jié)不等式的解題方法和技巧,充分發(fā)揮變式教學的優(yōu)勢。
(四)課后作業(yè)中應用變式,培養(yǎng)學生靈活思維
作業(yè)是檢驗學生學習情況的重要形式,高質(zhì)量的作業(yè)能幫助學生查缺補漏,鞏固所學知識。教師可以在設計作業(yè)時融入變式教學,讓學生在完成作業(yè)的過程中打破思維定式,發(fā)展思維。
1.一題多解類作業(yè)
一題多解類作業(yè)是變式教學的典型形式之一,此類習題能拓展學生的解題思維,引導學生在思考不同解法的過程中回顧相關知識,完成對知識的鞏固和理解。教師可以在為學生設計作業(yè)時融入變式教學,借助一題多解類題目鍛煉學生的解題思維,提高學生解題的靈活性。
以人教版初中數(shù)學七年級上冊“實際問題與一元一次方程”的教學為例。教師可以設計以下作業(yè)內(nèi)容:兩個連續(xù)奇數(shù)的積是323,求出這兩個數(shù)分別是什么?學生在利用方程解決問題時,一般有三種解法。解法一:設較小的奇數(shù)為x,另一個奇數(shù)為x+2,列方程為x(x+2)=323,解得x1=17,x2=-19,所以兩個奇數(shù)可能是17和19,也可能是-17和-19。解法二:設較大的奇數(shù)為x,較小的奇數(shù)為,列方程為x-=2,解得x1=19,x2=-17,同樣可以得出兩個奇數(shù)可能是17和19,也可能是-17和-19。解法三:設兩個連續(xù)奇數(shù)為x-1和x+1,列方程為(x-1)(x+1)=323,解得x1=18,x2=-18,同樣可以得出兩個奇數(shù)可能是17和19,也可能是-17和-19?;诖耍ㄟ^一題多解練習,學生能夠利用多種方法完成作業(yè),多維度思考問題,拓展解題思維。
2.一法多用類作業(yè)
BcESW8pzSbQiblVzgzz5GWlmErz3TzbIr/yJIf8lMoE=在初中數(shù)學學習中,很多題目可以使用同一種方法解決,這就是一法多用類題目。為了鞏固學生對知識的掌握情況,教師在設計作業(yè)時,可以通過改變題目中的條件來鍛煉學生的應變能力,讓學生掌握同一類習題的解題方法和技巧。
以人教版初中數(shù)學七年級下冊“消元—解二元一次方程組”的教學為例?!跋ā边m用于解決二元一次方程組問題,教師可以圍繞“消元法”設計變式習題,具體內(nèi)容如下。
這兩個方程組都可以利用消元法來解決,區(qū)別在于方程組①需要利用代入消元法解決,即根據(jù)x+y=5得出x=5-y,再將x=5-y代入6x+13y=89中,得出y=-,再將y的值代入x+y=5中,得出x=-。而方程組②需要用加減消元法解決,即根據(jù)方程組中y的系數(shù)特點,將x+y=9與x-y=5相加,即2x=14,x=7,再將x的值代入方程組中,解得y=2。在完成作業(yè)的過程中,學生能夠意識到消元法分為加減消元法、代入消元法等多種形式,掌握更多解題經(jīng)驗。
結(jié)語
總的來說,將變式教學應用在初中數(shù)學課堂中,不僅可以助力學生的思維發(fā)展,還能夯實學生的數(shù)學基礎,是實現(xiàn)學生高效學習的重要途徑。教師在實際開展變式教學的過程中,應以教學、練習、作業(yè)等為突破口,設計符合學生認知的變式問題和活動,讓學生參與其中,強化自身的解題能力,真正發(fā)揮變式教學的優(yōu)勢。
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