小学数学探究性教学初探.doc

小学数学探究性教学初探美国学者施瓦布(JJSchwab)提出的探究式教学理论几近走过半个世纪的历程，但探究性教学走向实践的步履却显得蹒跚不前。1在当下的课堂教学实践中，老师们很少甚至不愿意去运用探究式教学，甚至认为探究式教学是“花哨”的东西，这种教学模式只适合公开课、观摩课。2为什么会出现这种现象呢?其原因是多方面的，理论的实践化和一般原理的具体学科化程度不够可能是其中的重要原因。本文想就探究式教学理论在小学数学学科的实践作一点初步的探索。一、教师指导下的探究性教学小学生数学教学的定位有效的小学数学教学方式和方法必须建立在对小学生认知心理和学习内容深刻认识和把握的基础之上。小学生的身心发展规律及其学习数学知识的特点决定了小学数学教学的探究性特征教师指导下的探究性教学。1探究性数学知识及学习建构性的要求问题不在于教学的最好方式是什么，而在于数学到底是什么如果不正视数学的本质问题，便解决不了教学上的争议。3数学学科的性质、数学知识的性质规定着教学的方式、方法。对数学本质的认识存在着绝对主义和可误主义两种观点。绝对主义认为数学是一个静态的永恒不变的真理系统，将数学教学理解为一种传承真理的过程，学生的学习就是无条件地接受这些真理。这在现实中的反映就是：师生将数学知识看成是数学概念、公理、定理、法则等东西的堆砌物，学数学就是不断地进行机械、枯燥的接受、记忆和练习。出于对绝对主义数学观的批判和超越，可误主义数学观则认为，数学知识不是绝对真理，它是可纠正且永远要接受更正的。数学概念、公理、定理、法则等都是一种社会的建构。因为数学知识的基础是语言知识、约定和规则，而语言本身是社会建构的产物；个人的主观数学知识经发表后转化成使人们接受的客观数学知识，还需要人际交往的社会过程；客观性本身应理解为社会的认同。4在这种数学观之下，将数学教学理解为一种师生合作，共同构建数学意义的过程，观察、操作、猜想、归纳、推理等探究活动就成为学习活动的主要环节。在这样的过程中，学生成为数学知识的建构主体，他们自 主建构具有自己独特个性和风格的数学知识，而教师则成为促进学生知识建构的主体。正是基于这种认识，数学菲尔兹奖得主、对基础数学教育关爱至深的法国数学家托姆(ReneThom)才一再强调：数学学习应该是一个自发探究的过程，如果认为只需要通过大量的死记硬背，就会容易地学到数学，那无论如何是一个可悲的错误。 2教师指导小学生认知特点的制约 石中英认为，教学是一种理性的探险，是师生双方借助于理性进行的一次次“探险”，亦即师生双方不断借助于理性将思想的触角伸向远方，超越自我，探索种种“未知世界”的过程，并在这个过程中获得亚里士多德所说的那种“理智的喜悦”。5理性不仅是教学“探险”的基础，更是其目的之所在。 就数学教学而言，其对学生发展的促进作用体现在两个方面：一是能帮助学生获得现代生活和学习所必须的数学知识与技能，二是在培养学生逻辑推理和创新思维方面具有独特的作用。6而这种目的的实现，特别是其中逻辑推理和创新思维能力的获得，非学生亲身经历自主的探究学习过程不能实现。但是小学生的探究学习在具体的方式和方法上必须充分考虑到小学生的身心发展规律和特点。根据皮亚杰的发生认识论原理，小学生认知发展水平处于前运演阶段后期(67岁)和具体运演阶段(712岁)。从前运演向具体运演发展，是从表象性思维向概念性思维过渡的过程，外部的行为活动逐步转化为内部的心理运演，即在心理上进行内部的组合、对应、分类等思维活动。这就要求教师一方面要为学生提供足够的活动以支撑学习，另一方面又要为他们思维的加工活动提供充分的时间和空间。创设富有趣味的问题情境，激发学生探究的热情；组织、开展融操作活动与思维加工于一体的观察、实验、猜想、证明等数学活动，促进其合情推理能力和初步的演绎推理能力的发展，是教师教学职责和智慧所在。二、自主与合作探究方式的辩证统一从教师指导学生“探险”的意义上说，教师教学的全部艺术可以归结为教师教学生“探究什么数学”和“怎样探究数学”。前者是探究的内容问题，后者是探究的方式、方法问题。1自主是探究性教学的灵魂从理论上讲，探究式学习可以分为接受式探究(自主接受式学习)和发现式探究(自主发现式学习)两种类型，而自主性则是它们共同的本质特征。7小学数学的探究性教学可能因具体的学习内容和学习对象的不同具有多种模式，但其中引人问题、提出猜想、实施验证则是三个主要的环节，这三个环节必须充分体现学生的自主性，否则探究性教学就会名存实亡。(1)自主地引入问题 学生探究的问题不应是“天上掉下来的林妹妹”，而应是有来龙去脉的数学知识，它是师生互动过程中自然而然地“生长”出来的，必须与既有的知识具有某种联系和相似性。唯其如此，学生才能感觉到它是与自己有联系的，是自己“想”出来的，否则终究是被迫接受。既然问题与已有关，研究它也就理所应当。 教师要创设一种情境，让学生探究的问题从无到有地生成出来。例如，在“乘法交换律和结合律”的教学中，教师通过要求学生解答旧问题两道加法式题(86+177+14+82+41+59)，开始了探究的引入历程。因为是旧知，学生解决得很轻松。正当学生沉浸在解题成功的喜悦之中时，教师适时地抛出了一个新问题“你能又对又快地解答两道连乘式题(125178、32254)吗?”虽是新问题，但学生并不拒绝，因为它与刚才解答的问题很相似形式上都是三数连加(乘)、要求上都是“算得对又快”，解答起来似乎很容易。这样的问题是似曾相识不相识，看似不难却有难，使学生处于明知是新不怕新，纵使有难想克难的心理状态。(2)自主地提出猜想 事实上，在数学家的工作中，猜测几乎总是走在证明的前头。8数学探究性教学中最关键的环节是猜想，教师创设各种情境，为学生提供观察、操作等机会的目的也在于帮助学生提出合理的猜想。提出猜想的基本路径有两条归纳和类比，不论学生走哪一条路径，教师都要激发学生强烈的欲望，为其提供充分的操作和实验机会以及足够的观测材料。在学生自主地进行猜想时，教师可以进行适当地暗示，由远及近地启发，但决不能直接指出。猜想只能是学生自己的“事”，别人无法替代。仍以“乘法交换律和结合律”教学为例：教学中，教师为学生设计了一条类比猜想路径，并为此作了精心的铺引。首先是充分的铺垫。通过加法算式的简算；回顾了加法运算律相关知识；其次是精心的引导。教师通过提出了一个看起来与先前成功解答的问题十分相似的问题乘法算式的简算，来引导学生进行类比的猜想。既然问题的形式相似，要求相同，那么解决的方法想来也应差不多都是利用“凑整”的方法进行简算。但两者也有不同：一个是加法运算，一个是乘法运算。既然加法运算有交换律和结合律，那么乘法运算也有交换律和结合律吗?(3)自主地实施验证小学数学探究性学习是一种融合情推理与逻辑推理于一体的学习方式。其猜想不是依赖于逻辑推理，而是借助于合情推理。合情推理的结果只是一种可能性，必须通过严格的逻辑推理来论证。但是囿于小学生的知识储备，严格的逻辑推理只能让位于合情推理。就“乘法交换律和结合律”的教学而言，只能用简单枚举法举例说明来论证。但是，这里必须突出所举例子应该具有一定的数量和普遍意义。学生自主实施验证，首先体现在具有寻找验证方法的自觉意识上。许多教师在学生提出了合理的猜想之后，往往会不由自主地说：“那我们就开始用方法进行验证吧。”其实让学生自己想到去验证，自己去主动选择合适的验证方法，比验证的具体过程更重要，因为前者是一种创造性活动，而后者是一种技术性工作。 其次体现在自主进行验证活动上。在学生自己提出验证的需要和选择了合适的验证方法之后，教师要让学生进行自主的验证，通过操作、试验、观察、合作、讨论等环节证明自己提出的假设正确与否。2合作形成学习共同体尽管学生的独立自主建构在探究性学习中具有决定性的作用，但是我们也不能因此而忽视合作在探究性学习中的重要地位。社会建构主义认为，意义的形成是一个持续协商的过程，学生在课堂上获得的数学知识是师生双方“协商”的产物。没有各成员间的充分交流、对话、协商与合作，学生仅靠个人的力量是难以承担起知识建构的责任。所以，有效的数学学习活动不能单纯地依赖模仿与记忆，动手实践、自主探索与合作交流是学生学习数学的重要方式。教师应激发学生的学习积极性，向学生提供充分从事数学活动的机会，帮助他们在自主探索和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的数学知识与技能、数学思想和方法，获得广泛的数学活动经验。学生是数学学习的主人，教师是数学学习的组织者、引导者与合作者。9 但是，从小学数学教学的现实看，合作学习并没有得到真正的实施。在许多公开课上我们常可以见到合作讨论的“身影”，但这种合作往往出于公开课的“观赏需要”，追求表面上的热闹，往往流于形式，缺乏真正意义上的协作、协商和意义建构。教师们的惯常做法是：问题一抛出，接着就说“请同学们开始合作讨论”。合作讨论既不是产生于需要，又没有基于学生个体的独立思考，过程中更缺乏有针对性的指导。合作中往往是少数优秀学生主宰学习的主动权，而其他学生则处于听命状态。而在众多的平常课中，教师们又往往很少采用这一方式，原因是浪费时间，难以管理。10实践如此，理论研究的情形又怎样呢?从国内外的一些研究看，迄今为止并没有科学实验数据表明合作学习比独立学习优越。11合作学习在实践和理论两方面遭遇的困境迫使我们更深入地进行思考，或许数学家陈省身的意见能够给我们提供借鉴。他在回答张奠宙关于合作讨论的提问时说：“数学是自己思考的产物。首先要能思考起来，用自己的见解和别人的见解交换，会有很好的效果。但是，思考数学问题需要很长的时间。我不知道中小学数学课堂是否能提供很多的思考时间。” 12显然，独立思考，形 成自己的意见是合作讨论的前提和基础，而独立的思考需要充分的时间，离开时间的保障，合作讨论就不能得到真正的实施。 探究性教学中合作的意义不仅在于解决具体的问题，更在于建立起学习的共同体。作为学习共同体，强调的是只有在探究活动中不同个体之间真正发生实质性的交往、对话、交流和合作，并通过社会协商形成共同的探究目标，分享共同的探究计划，并协同行动，共同反思(包括相互质疑)，最终使知识得到社会建构，共同体才真正生成。13 三、围绕“大-观点”探究内容的选择与组织 正如前文所述，数学教学的全部艺术就在于教学生“探究什么数学”和“怎样探究数学”。就前者看，应以“大观点”来选择和组织教学内容。当今的学习理论认为，专家的知识不仅仅是相关领域的事实和公式的罗列，相反它是围绕核心概念或“大观点”(big ideas)组织的，这些概念和观点引导他们去思考自己的领域。大观点其实是数学 知识的系统化，是数学知识的精华数学的思想和方法，它具有广泛的迁移性。数学知识领域有许多大观点，例如，代数的观点、函数的观点等，它们可以用来统整许多相关的知识，将它们纳入自己的统一观点之中。如，解方程在初中数学里学习了很长时间，而到函数里则可以看成是函数零点问题，只是函数的一个小方面，变成了简单的问题。14小学数学知识相对较少，然而也可以从中梳理出一些相对的大观点，例如，在学习了长方形、正方形、平行四边形、三角形和梯形的面积公式之后，可以将梯形的面积公式S=(a+b)h2看成一个大观点，它可以用来计算这五种图形的所有面积。长方形和平行四边形可以看成是a=b的情形，正方形可以看成是a=b=h的情形，三角形可以看成是a=O的情形。可见，梯形面积公式可以将其他的几个公式包容其中，当成是自己的一种特殊情形，这样就可以以简驭繁，以少统多。应该说，“大观点”是小学数学所有教学模式都应重视钓，但对于探究性教学模式来说有特别的意义。首先“大观点”可以成为导引学生探究行为的向导，为学生提供类比型猜想的依据。加法有交换律和结合律，那么乘法有没有交换律和结合律呢?既然加法和乘法都有交换律和结合律，那么学生自然会去推想减法、除法是不是也有交换律和结合律、加法和乘法是否还有别的运算律。其次，发现“大观点”的过程就是一个探究的过程，“大观点”可以构成探究性教学的内容和目的。加法有交换律和结合律，乘法也有交换律和结合律，减法和除法没有交换律和结合律，这就帮助学生形成交换律和结合律只对某些运算封闭的更大的观点。