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点·线·面·体:初中数学复习教学的设计与实践

2022-04-28胡柳青浙江省桐庐县分水初中教育集团

教学月刊(中学版) 2022年10期
关键词:代数式四边形三角形

胡柳青|浙江省桐庐县分水初中教育集团

新授课由于受课时、学生学习基础、教学目标等的限制,通常采取“碎片化”的设计.这样的设计割裂知识的内在联系,忽视知识的整体建构,阻断思考的系统性.教师需要通过复习课弥补上述缺陷,将点状、零碎的知识整理成线网状、系统性的知识,澄清疑难困惑,提炼并升华教材的思想和方法.然而,数学复习教学经常存在欠系统、模式单调、学生地位缺失等问题,其以“勤讲授、快节奏、大题量、高密度”为特征,将知识总结、题型归类异化为复习的终极目标.这缘于教师不明晰数学复习的特点.以下,笔者先梳理数学复习的特点,然后从“点·线·面·体”方面提供有针对性的教学策略.

一、数学复习的特点

复习是学生对已学知识再加工,让认知结构更优化的学习过程.复习教学的主要目标在于温故然后知新,查漏进而补缺,从而完善结构、形成方法、提升能力.数学复习教学,在加深学生对数学知识的理解、促进结构的条理化与系统化方面,具有不可替代的作用.

(一)重复性

数学复习中的学习对象是教师已经传授过的、学生已经研究过的,从这个意义上来说,数学复习内容具有重复性.认知心理学表明,任何学习都包括信息的感知、加工与记忆等过程,要使个体的信息从短期记忆进入长期记忆,意义建构与复述是必不可少的.因此,在章节(或单元)中安排一定量的复习,符合学生认知发展螺旋上升的规律.

(二)概括性

数学复习是重复性的学习活动.新知学习注重数学知识的获取过程、感受知识形成的心理经历、体验技能方法的形成过程等;复习则注重对求解过程的合理性进行反思、把相关性质作为知识对象来认识等.二者对信息精细加工的层次与水平有着显著差异,复习时将过程性转化成对象性,提高了概括的层次.此外,单元学习内容中往往贯穿着数学思想,而这很难在某一课时的新知学习中体现,因此复习时需要对这些数学思想方法进行提炼,对问题解决的通性通法进行归纳,对问题解决的策略方法进行总结.

(三)系统性

数学复习通常要求学生在对象化的基础上建构本单元的知识,使其与其他单元或不同学科知识乃至现实生活,建立简约化、多触点、结构性的知识体系.学生要通过学习经验与生活经验间的联系与作用,将单元知识纳入自己的认知体系,建立知识知觉特有意象之间的联系,形成颇具个性化、系统性的认知结构,由此达到梳理与巩固知识的目的.

(四)综合性

数学复习需要完整梳理知识,形成认知结构,需要综合应用知识,提炼思想方法和解决策略.教师可通过应用知识解决实际问题,引导学生进行模式化的提炼,并用数学语义加工新知学习中内隐的程序性体验,使其外显出来,以此解决相关问题,并把经验的语义加工结果重新内隐化,提升解决问题的能力.

(五)反思性

数学复习需要引导学生回顾并梳理知识,初步形成个性化的知识体系.教师要引导学生重新认识知识体系,并在生生交流、自我和他人的评价中反思与改进知识体系.学生在应用知识解决问题时,要对解题过程进行实时评价与自我反思,以发展自己的数学思维和解决问题的能力.

二、初中数学复习教学的“点·线·面·体”

笔者对初中数学复习开展了大量的案例研究,发现利用联系的方法复习知识,将相对单一、分散、零乱的知识与方法,通过变式、引申、拓展等方式联点成线、融线成面、合面成体,可促进学生对知识与方法的再认识、再理解、再提升,使学生从更高层面、更新角度去激活知识、拓展思维、生长智慧.

(一)生成:激活“知识点”,在厘清知识点中寻找薄弱环节

数学教材重视知识学习的整体性,具有清晰的知识图式.学生“不识庐山真面目”,是“只缘身在此山中”.因此,复习教学时,教师要站在系统的角度,视章节重点内容为“点”,审视其在整个学科中的地位与作用,设计利于学生多角度联想的问题,帮助学生突破原有知识的局限,丰富对原有内容的认识,拓展原有方法的深度.所选的习题,往往要求具有代表性、易于说明问题,务必突出重难点,能够体现课程最重要的内容和最基本的要求.

【案例1】代数式复习

问题1:当x=-1时,求代数式x2-2x+3的值.

问题2:(1)若a+b=-1,求3a+3b的值;(2)若x2+2y2+5的值为7,求代数式3x2+6y2+4的值;(3)当x=2时,代数式ax3+bx的值为8,求x=-2时,代数式ax3+bx的值.

问题3:用100米长的篱笆围成一边靠墙(足够长)的长方形养殖场,设养殖场靠墙一边为x米:(1)用代数式表示养殖场的面积;(2)当x分别为5、25、35时,养殖场面积为多少?x可取60吗?(3)当x为何值时,养殖场的面积为1050平方米?(4)当x在什么范围时,养殖场的面积大于1050平方米?(5)你能猜想养殖场的最大面积为多少吗?

案例说明:用字母表示数需要具备一定的抽象思维能力,代数式求值通常涉及多种运算,是方程、函数、不等式学习的重要载体,也是学生学习的薄弱环节.问题1、2关注重点内容,明确代数式求值的步骤与注意事项,尝试运用整体思想代入求值,使学生从数的认识上升到字母的认识.问题3对所学内容进行整体回顾,使学生经由代数式,逐步进阶到由字母变化导致代数式值变化并得到函数,形成知识框架(如图1,见下页),从而有效突破学生思维的局限性.

图1 代数式与不等式、方程、函数、代数式求值的关系及代数式求值的注意事项

“点”式复习教学注重即时反馈、及时检测、随时跟进.教师在指导时应到时到位,重视学生的薄弱环节,帮助学生寻因、纠错、总结、反思.“点”式复习还强调“全覆盖”:复习内容应尽量全面,呈现所有的独立知识点;复习目标应面向所有学生,要求各层次学生均有提高.此外,教师还要注意适当延伸知识,以提升学生的思维品质和创新意识.

(二)生长:联成“知识线”,在梳理知识脉络中进行整合联系

数学教材的章节编排存在着有利于学生感悟的逻辑顺序,在某一章节的众多知识中,总有某一知识是其他知识的源头,统领着其他知识的生成.复习教学的主要任务就是建构全章的知识网络,所以不能简单、零散地再现知识,而要立足于全章的核心知识,遵循认知规律,按知识发生、发展、延伸的“线”型路径梳理、整合知识,帮助学生形成整体认知,培养系统思维.知识之间的联系越紧密,与其他知识的联系越丰富,地位也就越重要,拓展性也就越强大.“线”式复习就是要把某一知识点,遵循知识结构的纵向脉络及递进方向开展习题变换,以达成基础知识、基本技能的深入发展,使学生对重难点知识从基本掌握走向熟练掌握,从基本理解走向深刻理解.

【案例2】相似三角形复习

问题1:△ABC中,D为边AB上的一点,AD=10,DB=5,AC=12.求作点E,使E点在边AC上,使△ADE与△ABC相似.

问题2:(1)移动问题1中△ABC边AC上的点E,使其与点C重合,得到母子相似三角形,则哪些三角形是相似的,有何种线段关系?(2)若E为AC中点,CD⊥AB,延长CB至F点,连接FE,则又有哪些三角形是相似的,有何种线段关系?(3)对母子相似三角形的边进行特殊化,若AB=AC,则∠B多少时,其中两个三角形会相似?强化条件,若CD⊥AB,BE⊥AC,又有哪些三角形会相似?弱化条件,若∠BEC=∠BDC≠90°,上述结论是否仍然成立?

问题3:(1)△ABC中,增加三边中点D、E、F,你能证明△FED∽△ABC吗?(2)改变形状,若是内接正方形或长方形,你能得到什么结论?(3)叠加图形,并进行位置变化(如图2),你又能得到哪些结论?

图2 中点三角形叠加变化

问题4:(1)我们对相似图形尝试了许多变式,上述图形是否存在位似?位似与相似有什么联系和区别呢?(2)在矩形ABCD中,E、F、G在三边BC、CD、AD上,∠AEF=∠EFG=90°,AE=EF=4,FG=2,求AB、BC.(最后还可进一步变化为一线三等角)

案例说明:几何是研究“空间结构”的一门基础科学,其一是图形本身结构,强调定量研究,其二是图形变化形式,强调定性研究.以上案例利用“平行相似”和“斜交相似”基本图形,采用弱化或强化、组合或增删等方式,层层递进,环环相扣,变式得到相似三角形的几乎所有常见而有用的典型图形,并将之全景式、关联性地呈现于学生的视野之下,形成一条完整的知识线.

“线”式复习注重知识的横向拓展,强调由浅入深、从易到难.既注重习题的生长性,要求善于拓展变式,又注重习题的本质,要求善于归类总结;既可通过不同角度,采取不同模型,利用不同命题,指向相同方法、相同本质,又可从单个知识向多个知识延伸,以点带面、举一反三,明晰内涵与外延,寻找方法获取思想,由量变走向质变.如此纵横捭阖、前后连贯,学生才会深入理解知识的生成与发展,进而串起知识点,连成知识线,触类而旁通.

(三)生法:融成“知识面”,在基本问题融合中拓宽认识视角

数学教材把大量的概念、命题和基本原理整编成一个系统,是为了方便学生学习,让他们能在短短几年中学完几十个世纪才完备的知识.虽然高效,弊端却也显而易见:学生知道的只是知识间因生成而拥有的因果关系,认识较为单一,不利于后续学习.数学复习就是要打破学生对原有知识的单一认识,使他们重新组合原有内容,拉近知识间彼此割裂的关系.教师可将章节中最基本的问题视为突破口,引导学生再次探究,在全章乃至全学年(学段)教材的“面”上变换知识的原来顺序,打破内容的固有界限,改变原有的认知方式,帮助他们进一步融合知识,形成体系.由于研究方式有所变化,学生在进一步理解原有知识的过程中,一定会产生新的知识或新的问题,也就是所谓的“温故”而“知新”.“面”式复习要让学生学会发现、学会思考、学会联系、学会总结,在问题解决的过程中逐步领悟思想方法,逐渐明晰知识的横向和纵向联系,形成知识网状体系,使错综复杂的“知识线”有条不紊地形成“知识面”,从而整体把握问题,提升学习能力.

【案例3】中点四边形探究

问题1:(1)中点三角形与原三角形有什么联系?(2)若F、E、D为三等分点,△FED与原三角形又有什么联系?(3)若将三角形变为四边形,所得中点四边形与原四边形有什么联系?

问题2:(1)任意四边形的中点四边形是什么四边形?(2)若原四边形为特殊四边形,中点四边形是否为特殊四边形?你是如何思考的?(3)反向思考,若中点四边形为特殊四边形,原四边形会是什么样的四边形?(4)你能运用其他方法来说明矩形(菱形)的中点四边形是菱形(矩形)吗?(5)若将四边形对角线中点纳入研究视角(如图3),你又有什么想法?

图3 四边形对角线中点变化

问题3:(1)中点多边形和原多边形的周长、面积是否存在联系?运用“几何画板”进行探索,并用恰当方式表示.(2)利用“几何画板”,拖动顶点P(如图4),可产生多种图形,你会研究些什么?想象一下,若点P运动到与△ABC不在同一平面上,你又能发现哪些有趣的结论?

图4 “几何画板”图形变化

案例说明:对“中点四边形”进行探究,是对所学平行四边形(特殊平行四边形)的复习提升,也是三角形中位线性质的运用与巩固.案例从中点三角形的点变化与形变化中自然引申到中点四边形,然后从一般到特殊,从特殊到一般,从静止到运动,从中位线到全等(特殊)三角形再到解析几何,从二维到三维,生成新问题,获得新发现,寻到新途径,带来新思考,走向“思考—发现—研究—解决—再思考……”的研究之路,完美诠释了几何研究的一般方法(如图5).

图5 几何研究的一般方法

“面”式复习不仅注重章节本身的知识,更重视知识的迁移使用,力求全景式地呈现概念、内涵和外延.通常可着眼于思想方法的某个层面进行教学,而不只是知识的简单运用.教师应重视数学理解和问题探究的互相支撑、和谐发展,强调直觉、试验、归纳、猜想等思维训练,让学生经历探索过程,获取成功体验.教师还要为学生理解、分析与解决问题提供模型和范式,归纳与概括常用的思想方法、解题策略.

(四)生慧:合成“知识体”,在项目化学习中提升核心素养

孙晓天教授认为素养不是通过灌输,而是经过教师引导、学生经历和过程体验养成的.因此,要让数学素养真正成为学生的素养,必然要改变传统的课堂教学方式.而要促使学生尝试数学思考、拓展思维空间、学会推理证明,数学学习的“生活味”“活动味”务必浓厚.学生的幸福感正是源自“丰富多彩的活动”,学生最喜欢的学习方式恰恰就是实践操作、互助交流.因此,数学复习不能只考虑知识的发生、发展、发散,更要关注形成技能方法、探究数学思考、优化问题解决、养成情感态度,直至提升核心素养.“体”式复习以课题研究、项目化学习为主要载体,学生围绕某个支点积极探索并扩散到不同领域,以此提升综合实践能力及数学核心素养.

【案例4】怎样选择较优方案

情境创设:小男孩与妈妈来缴话费,看到“移动畅打无忧”优惠活动(略),母子经过商量选择某一方案,每月100元左右话费可节省20元.

合作探究:(1)理解优惠方案;(2)明确选择原因;(3)理解话费计算;(4)建模解决问题.

学生解题:(1)组建学习小组,解读、研究优惠活动,形成方案1;(2)对具体话费计算进行探究,形成方案2;(3)建构方案1、方案2的函数解析式,画出图象,比较哪一个更优惠.

展示评价:学生展示研究成果,教师作出合理评价,并让学生进一步思考:(1)小男孩妈妈节省20元钱是选择了哪种方案?月通话时长大概是多少分钟?(2)你能将此方案的函数解析式及图象表示出来,并联系上两个方案思考应该如何选择吗?(3)你能否给移动公司提些好的建议,改进“移动畅打无忧”优惠活动,使其更加“以人为本”?

成果运用:利用周末寻找出租车阶梯收费、旅行社优惠、公司工资待遇等相关问题,用今天所学的方法完成最优方案的选择.

案例说明:“怎样选择较优方案”是一次函数简单应用之后的拓展提高.上述案例利用项目化学习进行复习,很好地诠释了“问题驱动—制订计划—探索交流—成果展示—归纳应用”的学习理念.在这个富有挑战性和趣味性的研究中,充满了学生的直觉与猜测、尝试与验证、合作与争论.如此,学生不仅能获得知识技能,而且能获得研究问题的方法和经验,获取成功的体验和克难的经历,增强学好数学、运用数学的信心.

“体”式复习重视知识的有效融合、课内外的有机联系、校内外的相互沟通,能引导学生综合运用数学知识发现问题、研究问题、解决问题、反思问题.“体”式复习是以实践活动为基础的课堂教学,学生在活动中去发现、认识、理解和发展数学.教师要给学生提供实践、思考、交流、互助的空间与时间,要关注不同层次、不同品质的学生的合作,尽可能地发现、挖掘他们的潜能,引导他们形成共同认知,提升综合实践能力,达成全面发展.

综上,运用联系的观点进行数学复习,使点动成线、线动成面、面动成体,既可提高复习效率,又能促进学生对学习兴趣的重建.复习有法,但无定法,贵在得法。不同的复习内容,相异的教学对象,必然要求不同的教法与学法.教师只有在充分理解教材、学生、教学的基础上,重视复习教学的落脚点与生长点,有效厘清局部知识与整体知识的结构体系,才能引导学生实现由显性学力到隐性学力的转变,提升数学核心素养,实现可持续发展.□◢

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