面向高阶思维培养的数字教材应用策略-以《圆和扇形》单元活动课为例

面向高阶思维培养的数字教材应用策略-以《圆和扇形》单元活动课为例

Summary：以沪教版六年级第四章《圆和扇形》单元活动课为例，剖析“数字教材”在教学活动四个环节的用途与意义，从发展学生高阶思维的角度,指出了在具体教学设计中需要突破的问题。其核心是利用“数字教材”创设有效情景，获取问题实质，关注深度学习，发展高阶思维能力。Keys：数字教材教学设计高阶思维核心素养圆和扇形《21世纪核心素养5C模型研究报告》中提出，培养学生文化理解与传承、审辩思维、创新、沟通、合作五大素养，只有具备了这5C学生才有可能适应终生发展。结合以教育信息化带动教育现代化这一基本国策，如何利用好“上海中小学数字教材阅读软件”（以下简称“数字教材”）这一新兴教学手段来提升学生的高阶思维能力培养，是时代对数学基础教育的要求。在实际教学过程中，我们发现处于低阶思维的学生处理数学问题是零碎的，很容易出现课上听懂了课后却不会做的问题；而处于高阶思维的学生对知识的把握是有组织的有结构的，遇到问题也会站在高观点出发去求解。高阶思维的形成必然需要教师合理设计教学活动，选择能够激发学生思维活动的教学辅助媒介。数字教材作为可以实现深度学习的重要手段之一，为师生提供基于数字教材的阅读、笔记流转、诊断与练习等基础功能。不仅是传统意义上的电子书，更兼具了动态性、交互性和开放性，丰富了学习活动方式和课堂评价方式。本文以沪教版初中数学第四章《圆和扇形》中求不规则图形面积为背景的单元活动课为例。剖析“数字教材”在教学活动四个环节的用途与意义，从发展学生高阶思维的角度,指出了在具体教学设计中需要突破的问题。学生学习了圆的周长和面积、弧长和扇形等有关概念的计算公式，对一些几何图形需要综合运用知识进行分析，计算也有一定难度；六年级学生对于图形的认知也处于实验几何的直观经验和初步归纳阶段，空间想象能力和推理能力较弱，自主探究能力有待提高。本次活动课对“数字教材”课本内容和对应习题进行整合拓展，开发适合学生学习提高的活动素材，是学生进行几何知识初步构建以及提升高阶思维的重要载体。基于以上分析，本节课共设计了包括课前、课中、课后三环节在内的四大板块——图形之赏、图形之析、图形之探和图形之究来检测课堂目标的达成度。表1四板块实施策略名称是什么为什么怎么用图形之赏完成课前学习单（课前）课上欣赏美丽的图片激发探索欲望提供课中课后素材设计课前活动推送课前学习单笔记流转收集素材图形之析交流“叶形”面积解法归纳基本图形以任务驱动积极探索方法梳理规范解法上传引导得出基本图形图形之探交流“银杏叶”面积解法，组长检查讨论“孔雀鱼”面积解法，小组交流多元交互启发体会转化的数学思想组织开展活动启发高认知水平思考图形之究课堂小结课后长作业实现自主知识建构延续课堂教学培养高阶思维促成知识建构实施课后检测完善资源中心通过合理安排数字教材与其他媒体结合使用，设计教学活动，引导学生从被动接受知识到主动探索知识，从琐碎的知识点中获得数学主线，从深度学习中发展高阶思维，从一节活动课走向可持续发展的数学学习。图形之赏——运用“创建任务”功能，创设探索情景，彰显学科育人作为一节单元活动课，素材的选取应该整合教材内容又要对教材内容进行合理拓展，激发学生求探索的欲望。课前教师在“数字教材”软件中创建了一个名为“美丽的扇形”文件夹，布置了自主预学任务：一、扇形和圆弧是非常美丽的图形，由它们组合更是可以组合出很多令人惊喜的图形。在大英博物馆所收藏的古巴比伦数学泥版上就发现了由圆弧构造的图案。到了文艺复兴时期，达·芬奇也喜欢用圆来研究面积问题。我国更是在新石器时代就已经知道用圆弧构造对称图形了。达·芬奇笔记本中的图形中国仰韶文化陶盆上的花瓣纹你是不是会感叹几何图形的神奇？聪明的你们也试试在所给的方格中利用圆弧和扇形构造图案，并给作品取一个名字吧【设计说明】课前预习的题目学生可自由发挥，用扇形和圆弧创造出各种特殊的图形。学生完成任务后，点击“共享笔记”将预习内容共享给老师，便于教师对素材的收集与课堂媒体的制作。课中活动一开始教师首先利用PPT展示了包含本章所学图形的图片，包括新石器时代的陶罐、达芬奇的笔记页以及学生最熟悉的放生桥，后又展示了学生课前上传的作品，学生从中感受到了生活中处处有数学，要学会用数学的眼光看待问题。一方面在活动中彰显育人价值；另一方面也想让他们从自己的创作中发现数学本质。在学生观赏好这两个部分的图片后，教师挑出了五幅包含“叶形“的图片提问学生这几幅图片的共性。通过大量材料感知，让学生自己经历从情境中抽象出数学知识，发现本节课要探索的图形——叶形，利用发现式教学开启师生共同积极探索的高效课堂。图形之析——获取问题实质，推动知识建构，将板书通过“笔记”功能流转给学生学生发现“叶形“后，教师开展课堂第一个探索活动如下：例一：如图已知，正方形边长为1，试求图中阴影部分面积.（结果保留π）变图1式：如上图已知，正方形边长为1，试求图中空白部分面积.（结果保留π）【设计说明】本题安排了学生写出分析思路上台讲解。交流过程中产生了三种不同解法。解法一：；解法二：；解法三：。教师在点评不同解法时让学生对应解法一、解法二归纳出两个基本图形“弓形”和“弯角”的计算公式作为本节课的重点之一，同时对应每一种解法，总结求不规则图形面积常用的方法“直接求阴影”、“间接求白”以及“找重叠部分”。本环节设计了区别于一般教学直接给出基本图形再解题的活动，而是让学生从探索中自己归纳。如果先安排认识基本图形再求“叶形”面积只是教师提炼规律让学生模仿，缺少思维过程达不到探究的目的。让学生发现共同部分“叶形”，展开“叶形”面积计算的教学，将知识的构建在课堂上重现、还原，获取问题实质。通过三种不同的解法，板书归纳基本图形“弓形”和“弯角”，作为图形的“析”。通过三种不同解法，也顺理成章解决了变式问题。教师课后将基本图形的板书拍摄上传到“数字教材”，师生可以共享笔记，学生在课后还能感受完整的知识建构过程图形之探——整合“数字教材”与其他信息技术，关注深度学习，促成能力发展这一环节旨在让学生深入运用本节课基本图形“弓形”和“弯角”；通过丰富的课堂活动引发学生深度思考，为此设计了以下活动：例二.还记得达·芬奇的“银杏叶”吗？如图2图已知每一小格正方形边长为1，试求图中阴影部分面积.（计算结果保留π）【设计说明】本题是求“弯角”面积的深入探究，体会一题多解的思想，也解决了课前数学史中的一个问题。教师点评完学生做法后，通过与学生反思式的对话，引导学生总结本节课的重点：利用割补法将不规则图形转化为规则图形，目的是把没有直接求解公式的不规则图形转化为有公式求解的规则图形，从而达到深度学习的作用，促进学生知识的条理化。例三.同学的画作“孔雀鱼”的面积可以计算吗？如图3图已知每一小格正方形边长为1，试求图中阴影部分面积.（计算结果保留π）【设计说明】本题是求“谷形”面积的深入探究，素材来源于课前学生上传的课前学习单。在学生自主思考后，教师安排了小组讨论环节，让每个小组出两种以上解法。利用“希沃白板”将学生的做法上传到大屏幕大家一起讨论。在有限的时间里，小组开展脑力风暴，许多好的方法被创造出来。教师既要引导学生创造，又要引导学生类比推理，迁移图一中的不同解法，对数学知识的积极创造，促成能力的发展。课后也能将课上拍摄较好的做法上传到“数字教材”，供学生课后学习。图形之究——设置反馈练习，挖掘思维深度，丰富“数字教材”教学资源解决完“孔雀鱼”问题后，教师将“孔雀鱼”图像左翻折后再整体向下翻折，得到了一张完整图片。学生惊喜地发现就是课前学习单上出现的“蘑菇图”，并且在这幅图上找到了本节课所求的“叶形”、“银杏叶”、“孔雀鱼”所有图形，再次提升学生对数学课堂的兴趣，也看到了部分与整体之间的关系。通过这幅图的呈现，顺理成章布置课后作业:1.你还可以计算出“蘑菇图”中哪些图形的面积与周长？2图4.你能计算出自己所画图形的面积与周长吗？【设计说明】学生计算自己设计的图形面积和周长时，会遇到六年级阶段还无法解决的问题，可以作为贯彻整个初中阶段可持续发展的长作业，进一步将学生的思维引向深度发展。将课后作业上传到“美丽的扇形”文件夹中也便于学生长期对此做修改补充。课的最后让学生结合本节课的学习内容，谈谈学习体会，通过回顾促进知识内化，将零碎的知识点进行整合。教师截取“数字教材”电子课本功能中的本章框架图让学生对将一整章节的知识进行有机的串联，巩固好本章基础知识也是本节复习拓展课的目标之一。课后教师还能将精心制作的教学媒体上传到“数字教材”的资源中心。随着“数字教材”的不断开发与推广，将有越来越多的优秀资源供师生参考。整个一节课大量运用“数字教材”各项功能和学生亲身操作完整的形成了对本章图形的“赏”、“析”、“探”、“究”，