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小学数学老师如何读懂2022年版数学课标?用课例给你讲

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义务教育数学课程标准(2022年版)》(简称“2022版课标”)明确提出了“三会”,指出了“数感”“量感”“数据观念”等核心素养的主要表现,梳理了“三会”“四基”“四能”等的关系,这样的尝试,势必会对新十年乃至更长时间的教学实践产生深刻的影响。

如何帮助一线教师理解课程标准的理念,如何在实际教学中落实课程标准,提高教学实践能力,做好解读是第一步。我们充分调研了一线教师的需求,期待理论讲得简洁一些,实际教学中的应用多呈现一些,以便教师理解、借鉴和模仿,于是就有了这样一本课程标准课例式解读图书。



为什么把数学眼光作为核心素养?

2022版课标的一个重大变化,是根据《课程方案》的要求,把核心素养设定为义务教育数学课程的统领性目标,并具体表述为“三会”:会用数学的眼光观察现实世界,会用数学的思维思考现实世界,会用数学的语言表达现实世界(为叙述方便,分别简称为“数学眼光”、“数学思维”和“数学语言”)。它们中的每一个都在我们与现实世界打交道的过程中必不可少,认识这一点对理解和把握“三会”十分重要。

下面从数学眼光开始,梳理核心素养的形成机制,分析核心素养作为课程目标的意义。

在2002年出版的《全日制义务教育数学课程标准(实验稿)解读》一书的序言中,张孝达先生语重心长地提出:要给我们所有的学生“一双能用数学视角观察世界的眼睛”,在数学课程领域里为“数学眼光”一说开了先河。由于毕竟只出现在课程标准解读的序言里,所以后来并没有产生大的影响,相关的研究与实践进展也不明显。2022版课标第一次让“数学眼光”成为数学课程的内容,并作为核心素养提出,成为中国义务教育数学课程的最新进展,具有里程碑式的意义。

数学眼光之所以如此重要,首先是由数学的学科特点决定的。我们可以通过对比来说明这一特点。

数学以外的其他自然科学学科,如物理、化学、生物、天文、地理等,都是以“真实”为学习和研究对象的。无论是在宏观的世界(如宇宙),还是在微观的世界(如基本粒子),它们的研究对象都以真实的面目出现。就像肆虐一时的新冠病毒,无论它多微小,有多少种不同类型,都可以在显微镜下观察到,都能通过对病毒某种蛋白具体点位的真实表达,让它们原形毕露。

以“真实”为对象,意味着无论是用肉眼还是通过实验设备,这些对象都要被真切地捕捉到,或被实验真实地验证。这种以实践或实验为标志的真实,是数学以外其他自然科学学科检验真理的标准。典型的例子如杨振宁、李政道发现的“弱相互作用下的宇称不守恒定律”,就是在吴健雄对该定律的实验确证之后才获得了诺贝尔奖;牛津大学的彭罗斯(R.Penrose)早在20世纪60年代就运用数学推演发现了一个寻找宇宙黑洞的数学规律,之所以等到2020年才获得诺贝尔物理学奖,是因为随着宇宙观测技术的进步,人们根据这个规律在21世纪真的捕捉到了黑洞的踪迹,这才最终确认了他的结论。

这些著名的例子都形象地说明,自然科学是如何以“真实”为研究对象,直接认识真实世界,解决真实问题,并把实践或实验作为检验真理标准的。数学不是这样的,它并不以“真实”为研究对象,而是以真实世界里并不存在的抽象数量关系和空间形式为对象,通过一种间接的方式,达到认识真实世界、解决真实问题的目的。这是数学独特的教育价值,也是把数学眼光作为核心素养的原因。

那么,数学眼光是如何形成的呢?

人类生活在真实的世界里,数学的对象当然也要从真实中来。不过数学不是以“真实”本身为对象,而是通过“剥离”或“去掉”真实对象中的“真实”,找到代表“真实”的本质属性,进而得到数学的研究对象。这里的“剥离”和“去掉”之所以加引号,是因为这些动作并没有真实发生,而是人们根据解决问题的需要,在观察真实情境时,仅聚焦与数量关系和空间形式有关的要素,在大脑里展开的思维活动。数学眼光就是通过这样的思维活动逐渐形成的。这样的思维活动,如果用神经科学、脑科学、认知科学的原理解释,几乎是几本厚书的内容,但从数学学习的角度看,其实也没那么复杂,大体可以描述为下面这样一个过程。

首先,“真实”通常会表现为一个真实的问题情境,需要用“眼光”“剥离”或“去掉”的,就是问题情境中所有的“真实”,或者说所有的物理属性。如果是一个真实物体,这种“剥离”或“去掉”就表现为“降维”,即通过想象把物体从高维向低维压缩(或投影),即由体到面、由面到线的想象等。经过“剥离”、“去掉”或“降维”之后,剩下的就都是真实生活中并不存在的东西了,如数字或图形等。一个问题情境如果“剥离”了所有物理属性,留下的可能就是一些数字。例如,“第一小队栽了3棵树,第二小队栽了4棵树”中的“一、二、3、4”等。它们可能有的与解决问题有关,有的与解决问题无关。

接下来,在留下的这些元素中继续剥离或去掉那些与解决问题无关的元素。注意,这里的“剥离”或“去掉”没有引号,因为这是真的要剥离或去掉了。如“第一小队”中的“一”就只有标识作用而并无其他数学意义。换句话说就是,用A代表第一小队也可以,但用A代表3就不行。大脑中展开的思维活动至此,剩下的都是有意义的元素或关键元素了,如“第一小队栽了3棵树”中的“3”,“第二小队栽了4棵树”中的“4”,等等。

最后,具体元素就是再“关键”,但如果它们只是一个个孤立地待在那里,就仅仅表现为一个元素的集合。而元素之间如果没有“关系”,一般也构不成什么有意义的数学对象。此时大脑中展开的思维活动,就要回到最初那个真实的问题情境,寻找或发现这些关键元素之间有没有关系、有什么样的关系。一旦找到了,就用已知的或可用的数学语言把这个关系表示出来。

这时候,代表“真实”的本质属性——某种数量关系或空间形式就开始出现了。例如,第一小队栽了3棵树,第二小队栽了4棵树,那么两个小队一共栽了几棵树呢?这就转化为3和4合在一起是几的表示问题了。如果学生还没学过加法的话,那这个过程对学生“学会用数学的眼光观察现实世界”的意义会更大。

上面的叙述是比较粗线条的,但总体上能够形象地说明问题,为如何培育数学眼光提供参照,也为读者进一步举一反三奠定基础。实际上,数学眼光就是一次次地经过这样的思维活动而不断从萌生、积累到形成,并逐渐成为一种素养,嵌入学习者的人格,对他们未来的学业、职业和生活产生影响的。

总之,从教学的角度看,数学眼光的机制并不复杂,形成的过程比较清晰,思维活动的空间也十分开阔。只不过在以应试为目的的教学环境中,一般是舍不得为培育数学眼光留出那么多时间和位置的。

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文章节选自《义务教育课程标准(2022年版)课例式解读 小学数学》,教育科学出版社出版。
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