在小学数学教学中,形形色色的线条,棱角分明的平面,错落有致地构成了赏心悦目的图形。图形美包罗万象,又与生活休戚相关,数学教材也抵不住它的诱惑,数形结合的编排与设计,吸引了儿童眼球,成人阅之也是心旷神怡。它的价值远不止这些,在教学过程中,教师运用深入浅出的教学方法,使学生很快地掌握了知识,启迪了他们的智慧。
一、数形结合,助推思维
“今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何。”这是《孙王算经》中记载的古代数学名题之一,主要运用假设法来解决。一般小学五六年级的孩子才有能力运用这一方法准确解决,有些孩子甚至要进入中学用二元一次方程才能迅速而准确地解答。特级教师徐斌独辟蹊径,用 代表鸡,用 代表兔,带领学生探索鸡兔同笼问题,降低了思维难度,二年级的孩子也能轻松
作答。
图形化作一种特殊的数学语言,直观、形象、简洁,能够化繁为简,化难为易,促进学生思维发展。倍数关系包括一个数是另一个数的几倍和一个数的几倍是多少,是认知过程的一次重要飞跃,是整数、小数、分数乘除法计算的重要基础,与因数倍数、图形的放大缩小这类知识密不可分,购物、繁殖、裂变等生活现象无不蕴含“倍”,机械灌输势必导致学生一系列认知障碍,引导他们主动建构“倍”的含义才能为后续学习奠定扎实基础。黄花有3个2朵就是说“黄花的朵数是蓝花的3倍”,学生模仿着说可以对答如流,得心应手,当我们为之欣喜时,学生一而再,再而三地出错,问题接踵而至,给我们当头一棒。倍的含义借助图形来理解才是尽善尽美。通过图形画一画、圈一圈、比一比、说一说的方式来研究,可以加深印象,促进内化,深刻理解,提高思维,呈现一番新气象。
同样是2朵蓝花,左图黄花有3个圈,说明黄花朵数是蓝花的3倍。右图黄花有4个圈,说明黄花朵数是蓝花的4倍。
同样是8朵红花,左图红花是蓝花的4倍,右图红花是蓝花的2倍。
比较过程直视一倍数与几倍数的关系,借助直观图,提炼数量之间的关系,倍的微妙变化尽显其中,再来解释“黄花的朵数÷蓝花朵数=几倍”就根深蒂固了,形成知其然并知其所以然的良性循环。这样分析来龙去脉,知晓前因后果的学习过程,即使暂时遗忘,也能通过画图唤醒记忆,随机应变处理各种问题。
二、形散神聚,构建框架
有时一节概念课林林总总要教学,一堂练习课题广量大很琐碎,一次复习课包罗万象难顾全……教师呕心沥血,学生浮光掠影。如果提纲挈领地举一反三,能聚沙成塔,可高瞻远瞩,游刃有余地解决一些实际问题。
“射线、直线和角”一看课题就非常琐碎,这么多概念,亟需确定一个核心,毋庸置疑它就是——射线。顺着“过点画线”的思路展开教学,简单明了,变化多端,与众不同。
“经过两点只能确定一条直线;经过一点可以画无数条直线;经过一点可以画无数条射线”这些常识不言而喻。
“把线段的一端无限延长可以得到一条射线 ;把射线的一端无限延长可以得到一条直线;把线段的两端无限延长,可以得到一条直线。线段是直线的一部分。”这些结论显而易见。
过一点引两条射线也能丰富多彩,形态各异,尽如人意。“周角就是一条射线,平角就是一条直线”的谬论毋庸置疑,角的分类昭然可见,后面内容,提前预知。
这些对比图引人注目,不但把知识点一一罗列,还有助于他们用自己的语言描述特点。教学过程从一般到特殊,根据内在联系,对教学内容有效地沟通整合,拓展了教学宽度,剖析了教学深度。经常将知识融会贯通,学生耳闻目染,主动地顺藤摸瓜,自觉地触类旁通,想得多,理得顺,记得牢,学得活。这种能力应用于学习与生活,将是一笔巨大的财富,一生受用。
三、图形变换,深化知识
画图既是一种重要的解题策略,也是一种重要的思想方法。它能够实现一定程度的抽象和概括,使知识得到完善和提升。
苏教版四年级下册76页主要是认识三角形的高,虽然直角三角形和钝角三角形只要求画最长边上的高,但另外两条高切切实实地存在,教学动态演示三幅图,利大于弊。
学生有目共睹,更容易达成共识“一个顶点只能作一条高”,因为三角形有三个顶点,所以每个三角形都有三条不同的高。只不过直角三角形的一条直角边是底,另一条直角边是高,不需另画,钝角三角形另外两条高需要延长底边,只能作在三角形外面。这样全面展示各种情况,深化难点,启迪智慧,提高效率。随着年级升高,优势越明显,特别是到总复习阶段,自觉地画出框架图还可以把书本知识由厚变薄,浓缩在大脑中,贮存精华,学得轻松。
由内向外,单位从小到大,向外扩散时单位转换乘进率
由外到内,单位从大到小,向内浓缩时单位转换除以进率
数学教学主要围绕“数与几何”展开,画图既能化数为形,又是几何思维的重要支柱,是两者之间的重要纽带。“画中学,图中思”成了研究方向,教师乐此不疲,2020年第5期《小学数学教师》发表专题研讨,多角度阐述图形教学的优势。面对乐观的现状,我们不得不忧虑:学生能看懂图,独立思考时却想不到画图,看似会画图,却不知从何下手,错误层出不穷。教师可以从以下几方面努力尝试。
(一)增强画图意识
几何图形需要很强的空间想像力,能力不是与生俱来,需要从小培养。教学不能一步登天,要分阶段实施。低年级学会看图说图,简单涂鸦,中年级渗透技巧,规范作图,高年级大胆尝试,自主建构框架图。画图的范围很广,有示意图、框架图、线段图……几何中有平面图、立体图。行程不会,试试画图,几何不通,试试辅助线,剪拼困难,图形帮忙,关系不明,线段帮忙。视野要开阔,代数几何都可画图示意,总之思维遇到障碍,首先想到画图。
(二)学会分析图意
只有在看得懂、理得清的情况下,画图才能添砖加瓦。要培养学生敏锐的观察力,深刻的洞察力,正确的表达力。观察要全面,思维要缜密,隐含条件充分挖掘,相同部分紧密联系,不同之处仔细琢磨。领会图意后逐步分析条件,能根据两个条件推导一个问题,必要时作为新条件继续使用,逐个击破问题。有些静止的图蕴藏着动态过程,要能够适时剪辑,点断式思考。乍看不明,反复比照,纵横交错地思考。
(三)指导作图方法
有些问题学生望洋兴叹,教师一画完图,学生轻而易举地解决,此情此景是不会画图导致的,说明画图需要指导,要创造机会让学生乐画能画。
1、学会画示意图
例:一个等腰三角形的周长是30厘米,底比腰长3厘米,它的底是多少厘米?(先画示意图再解答)初次画图,学生凭自己的直觉自由散漫地画。
这样画图只是初步表达了某个条件,不能完整体现数量间的关系,不著见效。虽然只要求画示意图,但是也要能够一目了然,标注名称,体现同样多,有效数据必不可少。一般情况下先画出标准量,再表示部分量,最后明确所求问题。
遵守“逐步”制图的规则,井然有序地画,做到准确而清晰。画图要规范,为了便于观察和比较,用好手中的尺,画得方方正正,就好比一个堂堂正正的人。同时,教学时也要防止过度精致,浪费时间。
2、关注比例关系
站在不同的角度看同一个问题,得到的结果就不同。目不斜视可能会误入陷阱,几何知识用图形能帮助我们眼观六路,特别是按正常比例作图,各种状态尽收眼底,一览无余,始料不及的时候也能断事如神,从而有条理的思考。
例:在一个长10厘米、宽8厘米的长方形纸上剪下一个最大的正方形,求剩下图形的周长。如果学生画的比例不当(图1),可能会造成错觉,甚至怀疑自己的正确想法。如果能按比例缩小成长10毫米宽8毫米(图2), 剩下图形的周长=长×2就能洞若观火。若出现无法预料大小关系的图形另当别论,就不要勉强为之。
3、标出重要信息
苏教版四年级下册“解决问题的策略”明确指出:“要根据题目的条件和问题逐步画出示意图,要把条件和问题都在图中表示清楚。”这给我们指明了作图标准和方向。假如题目中有许多数据,只要标出与解决问题有关的重要信息即可,如果眉毛胡子一把抓,图形画得乱七八糟,就会雾里看花,百思难解。
比如:把一张边长20厘米的正方形纸剪成4个同样大小的正方形,直接思考会出现:一个大正方形的周长÷4=每个正方形的周长。如果画图(图3),把问题中的周长描下来,从标出的数据中根据中点的含义用20÷2算出小正方形的边长再计算,正确率明显提升。
数学家华罗庚曾感叹:数缺形时少直观,形少数时难入微,数形结合百般好。无图不成巧,无图难成思,图形利用转化的思想方法,发挥解决问题的优势。画图教学难以量化考核,它作为一种重要的思想方法,贯通各门学科,对数学学习尤为重要。教师要本着“长期育人”的理念,凝心聚力,扎扎实实地教给学生作图方法,提高作图能力,发挥作图效应,让学生终身受益。
参考资料:
1.《小学数学教与学》2020年5月.中国人民大学书报资料中心
2.《小学数学教师》2020年5月.上海教育出版社
3.《美学与小学数学教学》主编:邱念慈 吉荣峰.河海大学出版社
4.《全国著名小学数学特级教师课堂教学艺术》小学教师继续教育丛书编委会.河海大学出版社