任艷
Lesh 提出與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)有關(guān)的五種表征,即“實物、教具模型、圖形、語言與符號,其中前三個表征較為具體,后二個表征較為抽象”[1]。用畫圖方式呈現(xiàn)問題,或在文字題上附加圖畫,是教科書及實踐中教師經(jīng)常采用的一種解題表征方式,這種以視覺手段表征知識的方式,即稱之為可視化表征,它能將文字題當(dāng)中的數(shù)量關(guān)系可視化、具體化。Van Hiele認(rèn)為,利用可視化的表征方法有降低思考層次的效果[2]。在小學(xué)高年級階段,許多問題都是以文字的形式來表征的,因其較為抽象,大多數(shù)學(xué)生尚停留在具體思維階段,問題理解存在一定的困難,而線段圖表征具有內(nèi)在負(fù)荷相對較低的特點,因此成為利用可視化表征解題的良好載體。筆者以線段圖為例,提出運用可視化表征的文字與圖形整合的教學(xué)模式,即把問題情境以線段圖示表現(xiàn)出來,通過線段圖輔助學(xué)生建立一個數(shù)量關(guān)系的心智模式,進(jìn)而克服文字閱讀的困難,降低學(xué)生理解問題的思維負(fù)荷,增加其在“問題解決”的過程中體驗成功的機會。
一、作線段圖表征問題
教材中的例題和習(xí)題,一般鮮有明確給出線段圖的。線段圖有兩種表征方式:無單位的線段圖和有單位的線段圖。研究所指的線段圖是有單位的線段圖,即用二條線段表示題目中各個數(shù)量間的關(guān)系。教學(xué)實踐中,當(dāng)學(xué)生閱讀題目文字時,可能無法理解題目所描述的數(shù)量關(guān)系,因而難以建立一個適當(dāng)?shù)男闹悄J剑€段圖作為外部表征可以嘗試引導(dǎo)學(xué)生去建立此數(shù)量關(guān)系的心智模式。
當(dāng)個體面臨問題時,會在腦海中或在紙上呈現(xiàn)與問題有關(guān)的圖像,以幫助個體進(jìn)行解題思路的可視化表征[3]。關(guān)于線段圖表征,教學(xué)中應(yīng)給學(xué)生厘清:圖中每一條線段表示什么;線段的單位數(shù)量能否體現(xiàn)出問題中各個量的數(shù)量關(guān)系。線段圖表征方式具體,而且易于體現(xiàn)數(shù)量間的倍數(shù)或比例關(guān)系。如圖1所示。
在小學(xué)階段,遇到難度較高的分?jǐn)?shù)問題(例如分?jǐn)?shù)乘法、除法、異分母分?jǐn)?shù)加減等問題)時,適宜引入線段圖來表征這些問題,它可以有效地消解因過多的元素互動造成認(rèn)知負(fù)荷過大的情形。另外,用單位長度表征可以進(jìn)行多次的具體等分及合并活動,實踐中可保留這些活動的痕跡,其優(yōu)點在于:一方面,這些具體操作活動是進(jìn)一步抽象思考的基礎(chǔ),另一方面,保留具體活動痕跡更易于監(jiān)控解題過程及反思解題過程。
二、確定基本量與比較量,找出(計算)比例關(guān)系
線段圖表征需要先確定一個元素作為單位,然后以該單位作為新的測量標(biāo)準(zhǔn),此單位即基本量,再以基本量來詮釋別的元素,即比較量。表征問題情境的線段圖用基本量來刻畫,即線段圖的單位。
三、依據(jù)比較量與基本量的比例關(guān)系,畫出二條并排線段圖
學(xué)生對文字信息進(jìn)行語意處理,一般情況下,都需要納入長時記憶區(qū)中的認(rèn)知結(jié)構(gòu)來理解,即以其已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。但是在問題解決的特有情境下,學(xué)生可能不能及時觸發(fā)其適當(dāng)?shù)恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)來進(jìn)行概念組織。因此,需要對問題中的文字?jǐn)⑹鲞M(jìn)行恰當(dāng)?shù)拿}表征來輔助學(xué)生建構(gòu)心智表征,進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生理解題意。
對于小學(xué)高年級學(xué)生而言,均已具備一定的空間意義和認(rèn)知體驗。因此,可采用可視化的線段圖表征命題,以直觀的線段圖來表征元素間的相互關(guān)系。表征的意義在于利用學(xué)生長時記憶區(qū)中的認(rèn)知結(jié)構(gòu)引導(dǎo)其進(jìn)行模式建構(gòu)與模式識別的活動。模式建構(gòu)是指利用線段圖來表征兩個班級上交作品數(shù)量的大小關(guān)系,模式識別是指這兩條并排的線段能否恰當(dāng)?shù)乇憩F(xiàn)兩個班級上交的作品的數(shù)量關(guān)系。因此,可畫起始點相同、二條并排的線段圖,即描繪性表征,以此來比較兩個量之間的相互關(guān)系。
兩個班級上交作品的數(shù)量間關(guān)系不僅可以用來分析文字與圖象的理解,也可以用來研究從外部表征——可視化的線段圖表征來建構(gòu)內(nèi)部表征——心智表征的過程。這種外部表征可以用來溝通、分享知識的習(xí)得,如實踐中教師會通過線段圖來輔助講解題意,學(xué)生也可將產(chǎn)生的外部表征視為認(rèn)知工具來輔助問題解決,即可以依托線段圖載體思考兩個量之間的相互關(guān)系,同時將問題解決過程中所需的認(rèn)知需求反映到線段圖當(dāng)中。
四、依據(jù)線段圖,列式解決問題
在畫線段圖的過程中,線段圖表征與心智模式會持續(xù)地產(chǎn)生交互作用,進(jìn)而促使學(xué)生對文字和圖象所要表達(dá)的意義理解得更清晰、更深入,并在理解的過程中不斷修正和完善學(xué)生建構(gòu)的心智模式與命題表征。如引導(dǎo)其認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行模式檢測——線段圖能否準(zhǔn)確體現(xiàn)文字表達(dá)的數(shù)量關(guān)系。學(xué)生在描述性表征和描繪性表征的互動過程中,借助線段圖的輔助,完善心智表征,提取有效信息,正確列式,進(jìn)而正確解決問題。
六(1)班上交作品為基本量時,數(shù)量是32,每個單位格是32÷4=8 (件),六(2)班上交作品量是8×5=40 (件)。所以兩個班級一共上交作品:32+40=72 (件)
答:兩個班級一共上交作品72件。
線段圖作為一種常規(guī)的可視化表征手段,教師引入其表征解題策略的目的不僅僅是解題,更多的因素是期待學(xué)生能夠理解表征背后所表達(dá)的關(guān)系,進(jìn)而從表征所建立的模式中提取出新的信息,以此實現(xiàn)問題解決的目的。
值得一提的是,教學(xué)模式中元素間的關(guān)系通常是以“比較量÷基本量=比值”來表達(dá),即“比與比例”。現(xiàn)今各版本的小學(xué)數(shù)學(xué)教科書中,對“比與比例”內(nèi)容,采取不同的呈現(xiàn)方式和邏輯結(jié)構(gòu),教師可將線段圖作為理解分?jǐn)?shù)解法的輔助工具,讓學(xué)困生也能掌握整數(shù)乘除與分?jǐn)?shù)乘除解法之間的關(guān)系,提升學(xué)生在“比與比例”單元學(xué)習(xí)成功的機會。
總之,可視化表征可以使得研究內(nèi)容更直觀化、關(guān)系更具體而清晰,而且能夠“幫助他人正確地重構(gòu)、記憶和應(yīng)用知識”[4]。可視化的線段圖表征目的在于把問題情境以可視化的方式表征出來,并通過線段圖提升學(xué)生的列式和運算能力。因此,可視化表征是輔助學(xué)生“怎樣解題”的一種有效而且高效的教學(xué)工具。
參考文獻(xiàn)
[1] Grouws D A.Handbook of Research on Mathematics Teaching and Learning[M]. New York:Macmillan Publish Company,1992.
[2] Van Hiele,P.M.Structure and insight[M].New York:Academic Press,1986.
[3] 王寬明.可視化表征在工程問題中的應(yīng)用[J].教學(xué)與管理:小學(xué)版,2016(3).
[4] 邱楊,高榮國.以知識可視化表征改善學(xué)習(xí)內(nèi)容的呈現(xiàn)[J].江蘇教育學(xué)院報,2007,24(4).
[責(zé)任編輯:陳國慶]endprint