数学问题的解决是学生从事数学学习的一个重要内容,它是培养学生思维能力的一条重要途径。面对一道实际生活中的图形与空间的数学问题,学生的思维活动会经历一个特定的、程式化的过程。在此过程中,学生从弄清问题、明确目标到寻找方法、解决问题,尽管我们外人似乎无法看到学生的内在思维过程,但整个思维过程是真实地存在于学生的头脑中的。当我们静心研究学生数学思维的具体过程,我们还是能够把握学生思维的过程,并从中想办法解决学生思维过程中存在的种种问题,不断培养学生思维活动的良好品质。下面是我在教学关于体积问题的练习课上时的具体情景:

 

一、我给学生们出了下面一道习题:

在一个长24厘米,宽9厘米,高8厘米的长方形水槽中注入6厘米深的水,然后放入一个棱长6厘米的正方体铁块,水面上升了多少厘米?

因为这是学完长方体、正方体体积计算后的练习课,所以对班里绝大部分学生来说,是第一次见到此类体积问题。尽管如此,我并没有给予学生相应的提示,而是让学生们进行自主探索、尝试解答。10分钟后,学生们相继解决了这个问题,当然还是有一部分学生存在困难,仍在冥思苦想而不得其解。从学生的交流讨论中可以看出学生具体做出了以下一些思考:

1.读了题目之后,明确了题中的条件、已知数,弄清了要求的问题。从表面上看,学生已经知道了条件和问题,其实还只是文字层面的。

2.根据平常生活中的经验,当铁块放入水中时,水面就上升了。

3.水在有形的容器中也是有形的,上升的高度其实就是什么呢?就是上升的‘长方体水形’的高度。此时,学生已经弄清楚了问题的实质。

4.要求长方体的高,这是一个与体积有关的问题。长方体的体积÷底面积=高,这是一个重要的公式。然而,上升的水的体积是多少呢?

5.上升的水的体积也就是放入铁块的体积,这样就找到了一个至关重要的关系。

6.正方体铁块的体积可由棱长×棱长×棱长求得,这也就是上升的水的体积。

7.上升的水的体积(即铁块的体积)÷水槽底面积=水上升的高度。此时学生已经在头脑中实现了体积的转化,找到了解决问题的好办法。

面对一个新问题,学生依照解决问题的基本思路,进行分析思考,运用相关生活经验和已有知识基础,成功地找到了解决新问题的方法。

 

二、在后来的期末复习课中,我再次拿出了这道习题,并在其中做了一个小手脚,形成了“一数之差”:

在一个长24厘米,宽9厘米,高8厘米的长方形水槽中注入4厘米深的水,然后放入一个棱长6厘米的正方体铁块,水面上升了多少厘米?

学生一看到这题,似曾相识,毫不犹豫地解答起来,由于已经有了上次成功的解答经历,这次解题可以说是毫不费劲,一会儿工夫都做完了。学生的解答过程都如下:6×6×6÷(24×9=1厘米

解答思路仍是:上升的水的体积(即铁块的体积)÷水槽底面积=水上升的高度。然而“水面上升1厘米”这个答案恰恰是错误的。学生们的答题情况是在我意料之中的。怎样让学生认识到这个答案是错误的?是直接指出,还是学生通过反思自己主动意识到呢?我采取了后者。因为在一次完整的解题过程中,自我回顾反思也是必不可少的,而这一个环节往往是学生们所忽略的,借此机会正好可以让学生体会到回顾反思的重要性。让学生们反思什么呢?为了引领学生的思路,我提出这样一个问题:上升后水面有多高,你们发现了什么?

学生们讨论开了:“上升后水面高度为5厘米(41)。铁块的高度是6厘米,铁块并没有被水浸没。上升的水的体积并不是铁块的全部体积,再用铁块的体积去除容器的底面积就不对了。”

那又该如何解决这个新问题呢?首先还是要重新认识问题,要从生活与数学的角度的还原出问题。我提问:既然没有浸没铁块,那么想象一下,这是怎样的一种形态?

学生讨论交流:“能不能把它看作是一种特别的容器,它的底面形状变成怎样的了?容器的底面积变小了,变成24×96×6=180平方厘米了。在这个特别的容器中水的高度是多少呢?水的总体积没有变化,只是底面积变了,根据体积÷底面积就可算出现在水的高度了。上升的高度可以用后来水的高度减去原来水的高度求得。”

至此,新问题的解决方案已经基本拟定了,接下来就是学生去实施计划、解决问题了。解决问题后,我再次引导学生回顾整理解题过程:这个问题与原来的问题有什么本质区别?

学生们反思道:“最根本的区别是水有没有浸没铁块。浸没的情况可以用上升水的体积÷原来容器的底面积求得答案。没浸没的情况下可以把容器想象成一个特殊容器,求出后来水面的高度,再减去原来高度就是上升的高度。”

 

从上述两个表面上相似的问题的解决过程中看,我们数学教师是能够把握学生的思维脉搏的,当我们不断引导学生弄清问题、分析问题时,还能够有意识地培养学生的思维品质,促进学生思维的发展。

当学生通过对比意识到原来的解题计划存在问题后,就重新对问题的条件进行了分析。在拟定新计划的过程中,转化思想发挥了决定性的作用,当学生想象着“原来的容器形状变了样,底面积变小了”时,一条新的解题思路也就逐渐形成了,他们找到了一个好念头。

其实,学生思维的各种良好品质是相辅相成、相互促进的,良好的思维品质必定会促进思维能力的大幅提高。数学教师肩负着培养学生思维能力的重任,这就需要我们在平时的教学过程中悉心钻研、精心设计、巧妙引导,促进学生数学素养和思维水平的全面提升。