新課標(biāo)明確指出:“學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)生動活潑的、主動的和富有個(gè)性的過程,動手實(shí)踐、自主探索與合作交流是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要方式?!爆F(xiàn)代教學(xué)理論也認(rèn)為:學(xué)習(xí)不是學(xué)生對教師所授予知識的被動接受,而是學(xué)生以自身已有知識和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的主動研究和構(gòu)建活動。那么,如何有效踐行新課程理念,提升學(xué)生動手操作活動的有效性,使實(shí)踐操作活動擺脫表面的熱鬧,由膚淺走向深入呢?下面,就以筆者執(zhí)教的武漢市優(yōu)質(zhì)課《圓的周長》為例,對此問題加以反思和探索。
師:上節(jié)課我們認(rèn)識了圓,感受了圓的神奇,那么這節(jié)課我們來繼續(xù)學(xué)習(xí)圓的有關(guān)知識。(課件出示“圓的周長”主題圖)圓桌和圓形菜板有點(diǎn)開裂,需要在它們的邊緣箍上一圈鐵皮。要求所需鐵皮的長,就是求什么呢?
生:圓桌和圓形菜板的周長。(課件抽象出圓形)
師:這節(jié)課我們就來研究圓的周長問題。(板書課題)
師:對于周長,大家并不陌生,因?yàn)槲覀円呀?jīng)知道了很多平面圖形的周長。那么什么是圓的周長呢?老師這兒有一個(gè)圓形的物體,誰能告訴老師它的周長指的是哪一部分的長?請同學(xué)們舉起你手中的圓片,用手指一指、摸一摸。誰能用自己的話說一說什么是圓的周長?
生:繞圓一周線的長。
師(結(jié)合課件演示):對!我們把圍成圓曲線的長叫圓的周長。
師:圓的周長,怎么測量呢?
【反思】《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確要求數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容的選擇要貼近學(xué)生的實(shí)際,有利于學(xué)生體驗(yàn)與理解、思考與探索。課始,創(chuàng)設(shè)學(xué)生生活中常見的情境——要給圓桌和圓形菜板的邊緣箍上一圈鐵皮,引出圓的周長的概念;再通過用手摸一摸圓的周長、指一指圓的周長的操作,讓學(xué)生在初步感知的基礎(chǔ)上對圓周長的概念進(jìn)行描述。觸摸之后的語言概括,幫助學(xué)生充分而有效地從具體到抽象建構(gòu)了圓周長的概念。這個(gè)課堂導(dǎo)入部分,既讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)來源于生活,也激發(fā)了他們的探究欲望,同時(shí)也引出了本堂課需要學(xué)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容——圓的周長。
師:(出示學(xué)具)老師給你們準(zhǔn)備了直尺、皮尺、線等材料,用這些材料你能想辦法測量圓的周長嗎?同學(xué)們可在小組內(nèi)議一議,也可動手試一試!(學(xué)生自選材料嘗試操作)
師:誰來把你的方法介紹給大家?
生1:我是在圓上繞繩,再把繩子拉直,在直尺上量出這段繩子的長。
師:是這樣嗎?(放課件)圓周是曲線,不方便直接測量,你想到用繩子間接測量圓的周長,把圓周的這條曲線轉(zhuǎn)化成了直線段,你真了不起!誰還想出了其他方法?
生2:我將圓放在直尺上滾一周,直尺所對的刻度就是圓的周長。
師:(放課件)這個(gè)方法也挺有創(chuàng)意!可怎么就知道圓正好滾了一周呢?
生3:我直接將圓環(huán)剪開,圓環(huán)的長就是這個(gè)圓的周長。
生4:我用透明膠在硬幣上繞一周,這樣可以減少誤差!
……
師總結(jié):同學(xué)們真不錯(cuò)!想到了不同的測量方法。不知大家注意到?jīng)]有,這些方法有什么共同點(diǎn)?
生:都是把圓周的這條曲線轉(zhuǎn)化成了直線段。
師:(板書:化曲為直)這就是我們數(shù)學(xué)中研究幾何問題常用到的方法——化曲為直。
師:(激起矛盾)大家想一想,是不是所有的圓都能用剛才的方法測量它們的周長呢?
生:不是的,比如說很大的圓就不方便用線繞法。
生:還有,像電扇轉(zhuǎn)動形成的圓都沒法用線繞和滾動法測量。
師:有道理!看來,我們的方法存在著一定的局限性。那么,你認(rèn)為我們該怎么辦呢?
生:計(jì)算長方形、正方形的周長都有公式。如果我們可以找到一個(gè)計(jì)算圓周長的公式,那就好了!
【反思】“測量圓周長”是本節(jié)課第一次操作活動。我把操作的主動權(quán)交給學(xué)生,改變傳統(tǒng)教學(xué)中給學(xué)生準(zhǔn)備好材料,讓學(xué)生在老師的預(yù)先設(shè)定下尋找測量方法的做法。在這個(gè)動手操作環(huán)節(jié)中,放手讓學(xué)生探索操作,發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,而學(xué)生也不負(fù)所望,通過自主的動手操作實(shí)踐探索出“繞”“滾”“截”三種方法測量圓的周長。教師則在學(xué)生得出結(jié)論后進(jìn)行引導(dǎo),順勢引導(dǎo)學(xué)生歸納出它們的共同點(diǎn):“化曲為直”,同時(shí)分析反思和評價(jià)不同測量方法的優(yōu)劣,并巧妙地設(shè)置認(rèn)知矛盾:“是不是所有的圓都能用剛才的方法測量它們的周長呢?”這個(gè)提問打破了學(xué)生的思維平衡,使學(xué)生原有的認(rèn)知失衡,進(jìn)一步激發(fā)起他們的探究欲望,開始認(rèn)真思考測量圓周長的一般方法:“要解決所有圓的周長問題,該怎么辦呢?”至此,通過一步步的操作、測量、觀察、思考和表達(dá),學(xué)生的思維也得到一步步的深化??梢哉f,這個(gè)環(huán)節(jié)的操作活動是有效的,它同時(shí)也為第二次的操作——探究圓周長的計(jì)算公式埋下了伏筆。
師:圓的周長會與它的什么有關(guān)呢?
生:直徑。
生:半徑。
生:圓的大小。
師:圓的大小又是由什么來決定的呢?在同一個(gè)圓內(nèi),直徑是半徑的兩倍,圓的周長與半徑有關(guān)系,實(shí)際就是與直徑有關(guān)系。請看大屏幕(課件出示大小不同的三個(gè)圓)觀察一下,你發(fā)現(xiàn)了什么?
生:圓的直徑越長,周長越長;直徑越短,周長越短。
師:看來,圓的周長確實(shí)與直徑有關(guān)。(板書:圓的周長、直徑)今天我們就來研究圓的周長與直徑的關(guān)系。到底圓的周長與直徑有什么樣的關(guān)系呢?同學(xué)們不妨大膽猜一猜!
生:我覺得圓的周長與直徑可能有某種倍數(shù)關(guān)系。
……
生:因?yàn)檎叫蔚闹荛L是它邊長的4倍,而正方形的內(nèi)切圓的周長比正方形周長小一些,所以我覺得圓的周長可能是直徑的3倍多。
師:那你的意思是你感覺到圓的周長與直徑之間可能有某種倍數(shù)關(guān)系,而且是3倍多,是嗎?當(dāng)然,這只是猜想(板書),為了證明這個(gè)猜想,我們必須通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證(板書)。要驗(yàn)證圓周長與直徑的倍數(shù)關(guān)系,你打算怎么研究?
生:我想量出一些圓的周長與直徑,分別用周長除以直徑,看看商是不是固定的值,如果是,那么到底是多少。
師:通過測量、計(jì)算的方法來驗(yàn)證,這個(gè)主意不錯(cuò)!誰還有其它方案?
生:我們直接用繩子繞圓片一周,減去多余的部分,也就是圓的周長。再直接拿這條繩子去量這個(gè)圓的直徑,看看有什么發(fā)現(xiàn)?
……
【反思】在探索“圓的周長與直徑的關(guān)系”時(shí),很多老師都是直截了當(dāng),讓學(xué)生按教材意圖完成一些指定性的操作:先測量出圓的周長,再測量出該圓的直徑,最后計(jì)算出該圓周長與直徑的商,從而引出“圓周率”。至于為什么要測量圓的周長和直徑,為什么要算出周長與直徑的商,卻缺乏探究,以至于讓學(xué)生感到一片茫然,完全不知其所以然。
本節(jié)教學(xué)中,為了確定研究的方向,提高操作的有效性,我先引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行兩次合理猜想,一是通過對大小不同的三個(gè)圓的直覺觀察引發(fā)學(xué)生猜測,讓學(xué)生猜想出圓的周長與直徑有關(guān)。二是根據(jù)正方形的周長與邊長的關(guān)系而類比產(chǎn)生猜測,猜想出圓的周長與直徑有倍數(shù)關(guān)系。合理的猜想科學(xué)地定位了探究的思路,提高了課堂的實(shí)效。學(xué)生在猜想過程中,新舊知識的碰撞,激發(fā)出智慧火花,也拓展了思維,提高了數(shù)感,發(fā)展了推理能力,鍛煉了數(shù)學(xué)思維。為了使后面的操作更加明晰,在學(xué)生確定圓的周長與半徑或直徑的關(guān)系后,教師再引導(dǎo)學(xué)生自主制定操作方法——要驗(yàn)證圓周長與直徑的倍數(shù)關(guān)系,你打算怎么研究?這樣,學(xué)生知道“做什么”“怎么做”以及“為什么要這么做”,這樣的實(shí)踐操作才是有效的,也是學(xué)生感興趣的。
師:為了配合大家做好研究,老師為每個(gè)小組準(zhǔn)備的一張實(shí)驗(yàn)報(bào)告單就藏在你們的抽屜里,請組長把它取出來。為了同學(xué)們實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行,老師提出兩條建議,請看大屏幕。(課件出示“溫馨提示”)明白了嗎?那就在小組長的帶領(lǐng)下小組合作,動手實(shí)驗(yàn)吧!我們看看哪個(gè)小組能最先證明出圓的周長與直徑之間的倍數(shù)關(guān)系。(學(xué)生分小組動手實(shí)際測量、計(jì)算、填表;師巡視,了解活動情況,及時(shí)指導(dǎo)幫助)
師:哪個(gè)小組來匯報(bào)一下你們測量的周長和直徑的數(shù)據(jù)?(師板書填表)觀察這些數(shù)據(jù),你們發(fā)現(xiàn)了什么?
生:他們的商都是三點(diǎn)多。
師:也就是每個(gè)圓的周長大約是它直徑的3倍多一些。其他小組計(jì)算的圓的周長與直徑也有這樣的關(guān)系嗎?請四人小組相互交流一下。(生小組交流)你們手中的圓的周長與直徑的關(guān)系又是怎樣的?
生1:我們小組每個(gè)圓的周長也大約是直徑的3倍多一些。
生2:我們小組圓周長與直徑的關(guān)系也是這樣。
……
師:凡是通過測量計(jì)算發(fā)現(xiàn)你的圓周長是直徑的3倍多一些的同學(xué)請舉手。(生都舉起了手)其實(shí),關(guān)于圓周長和直徑之間的這種關(guān)系,人們在一千多年前就開始研究了。我們的數(shù)學(xué)家們早就發(fā)現(xiàn)任意一個(gè)圓的周長都是它直徑的3倍多一些,它是一個(gè)固定的數(shù),我們把它叫做圓周率,用π表示。請看大屏幕。(課件介紹圓周率及祖沖之)
【反思】合理的猜想,只有經(jīng)過科學(xué)的驗(yàn)證,才能彰顯智慧的光環(huán)。在驗(yàn)證中,教師應(yīng)留給學(xué)生足夠的時(shí)間,讓學(xué)生的腦、手、眼、口等多種感官參與到探究過程,并在此基礎(chǔ)上通過觀察、計(jì)算、分析、歸納和概括尋找出結(jié)論。由于測量的誤差,學(xué)生只能計(jì)算出圓的周長是直徑的3倍多一些,對這樣的測量結(jié)果,教師給予了應(yīng)有的尊重。教師這種實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,不僅能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生探究的熱情,同時(shí)對學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)也有不可估量的作用。
在教學(xué)過程中對祖沖之的一段內(nèi)容介紹后,我并沒有對學(xué)生進(jìn)行思想教育,而是提了這樣一個(gè)問題:“讀了這則小故事,你有何感想?”讓學(xué)生自己談?wù)勼w會與感觸。正是由于教師充分信任學(xué)生,把教學(xué)的主動權(quán)還給學(xué)生,讓學(xué)生自己教育自己,起到了事半功倍的作用。學(xué)生們通過學(xué)習(xí)、比較,不但感受到我國源遠(yuǎn)流長的古代文化,也感受到古人勤奮努力、積極探索的精神;同時(shí)通過史話的介紹,也讓學(xué)生感覺到圓周率發(fā)現(xiàn)的不易,由此從小培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)、堅(jiān)韌不拔的探索精神。
師:我們知道了圓周長與直徑的關(guān)系,你會求圓的周長了嗎?如果用字母C表示圓的周長,用d表示直徑,用字母怎樣表示圓的周長公式?
生1:只要測量出圓的直徑再乘圓周率就行了。
生2:用圓的半徑乘2再乘圓周率也行。
生 1:C=πd。
生2:C=2πr。(教師根據(jù)學(xué)生回答板書,并提問:第二個(gè)公式為什么要乘2?)
【反思】有效的操作,通過語言的表達(dá)才能得以內(nèi)化。學(xué)生在進(jìn)行動手操作的過程中,在觀察、分析、猜測、比較、綜合、概括、反思等一系列活動的基礎(chǔ)上,結(jié)合語言的表述,才能完成從感性到理性的內(nèi)化過程。這樣才能讓學(xué)生透過動手操作活動的表面去深入思考,使知識得到內(nèi)化,使能力得到發(fā)展。
師:同學(xué)們,這節(jié)課你們有什么收獲?
生1:我不僅知道了什么是圓的周長,還知道了要想求圓的周長既可以用測量的方法,也可以用計(jì)算的方法。
生2:我還自己動手推導(dǎo)出了圓周長的計(jì)算公式呢!
生3:我知道了我國古人在研究圓周率上的驕人業(yè)績。它們太了不起了!我一定要學(xué)習(xí)他們刻苦研究的精神。
生4:我知道了驗(yàn)證猜想最好的辦法是動手實(shí)驗(yàn)。
……
師:同學(xué)們很了不起!這節(jié)課我們不僅學(xué)到了圓周長的有關(guān)知識,還一起經(jīng)歷了曲線圖形的研究方法——化曲為直;除此以外,還通過猜想、驗(yàn)證的方法找到了圓的周長計(jì)算公式,這都是很重要的方法,也是我們以后學(xué)習(xí)中常用到的方法。那同學(xué)們還有什么疑問嗎?
生5:老師,我很想知道我國古人劉薇、祖沖之他們當(dāng)時(shí)是用什么方法計(jì)算出圓周率的。跟我們今天研究的方法一樣嗎?
生6:圓的周長不是圓直徑的3倍多一些嗎?那為什么我國的數(shù)學(xué)專著《周裨算經(jīng)》中卻是“周三徑一”的說法?
生7:我還想知道圓周率小數(shù)點(diǎn)后上萬億位后的數(shù)是多少?
師:同學(xué)們善于動手、肯于動腦、敢于提問,太好了!關(guān)于圓周率的知識還多著呢!古人是怎么研究出圓周率的?又正是由于圓周率是一個(gè)無限不循環(huán)小數(shù),人類對它的探究遠(yuǎn)沒有停止!它的小數(shù)點(diǎn)后上萬億位后的數(shù)究竟是多少,還有待在座的同學(xué)們?nèi)ミM(jìn)一步探索和研究。若感興趣,就上網(wǎng)或查閱相關(guān)資料吧!
【反思】葉圣陶先生有句名言:“教是為了不教?!苯處熢诮虒W(xué)中不僅應(yīng)該注重?cái)?shù)學(xué)思想方法的滲透,培養(yǎng)學(xué)生主動獲取知識的學(xué)習(xí)能力,更應(yīng)幫助學(xué)生總結(jié)歸納學(xué)習(xí)方法,在發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)思維的同時(shí),掌握科學(xué)的探究方法?!皩W(xué)無止境”,讓學(xué)生帶著疑問離開課堂,體現(xiàn)了“學(xué)起于疑,又終于疑”的教學(xué)理念?!罢n已盡,而意無窮”,我們要不斷激起學(xué)生對知識繼續(xù)探究的強(qiáng)烈渴望,因?yàn)檫@種渴望才是他們進(jìn)一步學(xué)習(xí)的動力。
案例反思
本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容是新課標(biāo)人教版小學(xué)數(shù)學(xué)六年級上冊第62—64頁“圓的周長”?!皥A的周長”計(jì)算方法的教學(xué),是學(xué)生初步研究曲線圖形基本方法的開始,又是后面學(xué)習(xí)“圓的面積”以及今后學(xué)習(xí)圓柱、圓錐等知識的基礎(chǔ)。因此它起著承前啟后的作用,是小學(xué)幾何初步知識教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。這個(gè)內(nèi)容不僅是學(xué)生第一次研究平面上的曲線圖形的周長,也是第一次化曲為直方法的滲透,更是接觸極限思想的第一次。
本節(jié)課教師確立了知識和能力并重的教學(xué)目標(biāo),教學(xué)中以“問題”為導(dǎo)向,引導(dǎo)學(xué)生通過“觀察——發(fā)現(xiàn)——猜想——驗(yàn)證”等方式來開展知識的探究活動,促使學(xué)生主動探索,讓學(xué)生真正成為數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的探索者。
l.?dāng)?shù)學(xué)知識的探索,貫穿于課堂教學(xué)的始終
著名的美國數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)教育家喬治·波利亞認(rèn)為,學(xué)習(xí)任何新知的最佳途徑是由學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn),因?yàn)檫@種發(fā)現(xiàn)理解最深,也最容易掌握內(nèi)在的規(guī)律和聯(lián)系?!稊?shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》也指出:學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)并非單純的依賴模仿和記憶,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過程實(shí)質(zhì)上是學(xué)生主體富有思考性的探索過程。所以,數(shù)學(xué)知識的探索軌跡,作為學(xué)生是否主動參與的標(biāo)志,展現(xiàn)于課堂教學(xué)的全過程。在本課例中,無論“圓的周長”的引出,“圓周長意義”的理解,還是“圓周長公式”的建構(gòu)都是來自于學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)、親身體驗(yàn)和自由表達(dá)。每個(gè)知識點(diǎn)的發(fā)現(xiàn),都是學(xué)生自主探索的成果,而不是學(xué)生被動接受的結(jié)論。探索,作為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要方式,在本節(jié)課的教學(xué)中得到了最大的體現(xiàn)。
2.讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生主動探索的精神
教師在本節(jié)課先創(chuàng)設(shè)一個(gè)問題情境,使學(xué)生感悟到:要知道圓的周長,可以直接測量,包括滾測、繩測、截?cái)嗟确椒?,而問題“是不是所有的圓都能用剛才的方法測量它們的周長”讓學(xué)生感受到直接測量圓的周長有時(shí)很麻煩,有時(shí)根本不可能,“要解決所有圓的周長問題,該怎么辦”的提問促使學(xué)生去尋找解決問題的辦法。大家通過猜測,提出“圓的周長可能和它的直徑或半徑有關(guān),而且有倍數(shù)關(guān)系”的猜想,再通過小組合作驗(yàn)證猜想,發(fā)現(xiàn)圓周長的計(jì)算方法。在學(xué)生“興趣點(diǎn)”“關(guān)鍵點(diǎn)”“新舊知識的鏈接點(diǎn)”處激疑、質(zhì)疑,無疑能激起和鼓舞學(xué)生的探知、求知精神。這次課后,我深切地感受到以學(xué)生為主體的本質(zhì)就是激發(fā)和喚醒學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與思考。
3.注重思維方式和學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo),在探究中培養(yǎng)學(xué)生思維能力,滲透數(shù)學(xué)思想
“圓的周長”這節(jié)課教學(xué)是重知識還是重思維方式、學(xué)習(xí)方法?我個(gè)人認(rèn)為,思維方式與學(xué)習(xí)能力的提升是更高層次的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),而單一化的歸納呈現(xiàn)知識目標(biāo)應(yīng)是基于思維后的知識產(chǎn)物。展示學(xué)生數(shù)學(xué)思考的過程,更多的還是在培養(yǎng)和展現(xiàn)學(xué)生多維分析問題的能力?!皥A的周長”是在學(xué)生已經(jīng)掌握了長方形、正方形周長的基礎(chǔ)上開展的學(xué)習(xí),學(xué)生完全有能力自主探究這部分知識。同時(shí),圓作為小學(xué)階段第一個(gè)平面上的曲線圖形,圓的周長計(jì)算方法的探索,對學(xué)生也存在一定的挑戰(zhàn)性?!盎鸀橹薄钡乃枷?、“猜測、驗(yàn)證”的方法都是學(xué)生研究中最常用的方法,也是最重要的方法,對研究圓的周長有效,對發(fā)現(xiàn)其它知識也有效。“授人以魚,不如授人以漁。”掌握這些思想和方法并應(yīng)用到其它知識的探究中,這比單純學(xué)到知識更重要。同時(shí),讓學(xué)生在親身經(jīng)歷數(shù)學(xué)知識的探究過程中發(fā)現(xiàn)知識、理解知識、應(yīng)用知識,這樣,學(xué)生獲取的并非純粹的知識本身,而是數(shù)學(xué)的態(tài)度、思想方法,更是一種探究的品質(zhì)。
4.在探究操作過程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和方法
新課程標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)中明確指出:“讓學(xué)生通過操作實(shí)踐,學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法,使學(xué)生具有初步的創(chuàng)新意識和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度?!北竟?jié)課中,學(xué)生親身經(jīng)歷探究的過程,從提出猜想——實(shí)踐驗(yàn)證——分析判斷——得出結(jié)論,就是科學(xué)研究的過程。在這個(gè)過程中尊重學(xué)生由于實(shí)驗(yàn)誤差找到的“周長是直徑的3倍多一些”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,就是實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度……學(xué)生從探究操作過程中獲得了數(shù)學(xué)活動經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),更收獲了科學(xué)研究的方法和實(shí)事求是的科學(xué)精神。