例談核心素養(yǎng)視角下的習(xí)題課教學(xué)策略*
——“五角星的頂角和”的教學(xué)設(shè)計與思考

☉江蘇省如皋市外國語學(xué)校 劉 建

余文森先生說核心素養(yǎng)是一個人精神的源頭.［1］日常教學(xué)中，學(xué)完一個單元或一個章節(jié)后，教師常根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況安排習(xí)題課.隨著網(wǎng)絡(luò)新題不斷涌現(xiàn)，“難以取舍”使習(xí)題課中“題海戰(zhàn)術(shù)”成為常態(tài).為完成任務(wù)，學(xué)生常常缺乏深入思考，不能抓住問題本質(zhì).枯燥繁多的習(xí)題還使學(xué)生喪失學(xué)習(xí)興趣，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒，數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)成為空中樓閣.本文首先呈現(xiàn)“五角星的頂角和”的教學(xué)設(shè)計，然后就核心素養(yǎng)視角下的習(xí)題課教學(xué)策略提出自己一些不成熟的做法，懇請讀者不吝賜教.

一、教學(xué)設(shè)計

原題呈現(xiàn)：圖1是一個五角星，求∠A+∠B+∠C+∠D+∠E的度數(shù).

為表述方便，不妨將∠A、∠B、∠C、∠D、∠E稱為五角星的頂角，并將該問題稱為五角星頂角和問題

圖1

1.以基本圖形為突破，建立模型、解決問題

學(xué)生獨(dú)立思考后，小組交流，得到以下三種方法：

方法1：利用“小紅旗”解決問題.

第一步，抽取基本圖形.

從圖1中可分解出下列圖形：

圖2

圖3

圖4

第二步，定義基本圖形.

通過翻折或旋轉(zhuǎn)讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)上面三個圖形本質(zhì)上是一樣的，于是可給這樣的圖形進(jìn)行定義.

在圖1中，設(shè)AD與CE相交于點(diǎn)G，從圖1中分解出如圖5所示的基本圖形，并給出定義：如圖5，該基本圖形是由三角形及其一邊的延長線組成的，它像一面紅旗，不妨稱它為“小紅旗”.

圖5

第三步，研究基本圖形.

分別用文字語言和符號語言描述基本圖形中蘊(yùn)含的結(jié)論：

文字語言：三角形的外角等于與它不相鄰的兩個內(nèi)角的和.

符號語言：∠CGD=∠A+∠C.

第四步，應(yīng)用基本圖形.

提問：上面將∠A與∠C組合成∠CGD，剩下的三角中是否有兩角也可以利用同樣的方法進(jìn)行組合？

預(yù)設(shè)：比如，設(shè)BD與CE相交于點(diǎn)H，∠B與∠E可組合成∠EHD，這樣所求的五個角都轉(zhuǎn)化到△DGH中，從而解決問題.

追問：利用這樣的方法，你還可以將這五個角轉(zhuǎn)化到哪個三角形中從而解決問題？

方法2：利用“對頂三角形”解決問題.

在圖1中構(gòu)造出如圖6所示的基本圖形，讓學(xué)生類比上面的方法研究.

圖6

圖7

方法3：利用“規(guī)形”解決問題.

在圖1中分解出如圖7所示的基本圖形，讓學(xué)生類比上面的方法研究.

2.以變化圖形為抓手，變式問題、提升素養(yǎng)

方式1：用“拖角”的方式進(jìn)行變式.

將圖1中的某個角或某些角進(jìn)行拖動（包括牽拉、收縮或轉(zhuǎn)動等）得到新圖，利用新圖以小組為單位編題并解題，比一比哪個小組編題編得多、編得好，解題解得對、方法多.

預(yù)設(shè)：可能出現(xiàn)以下圖形：

圖8

圖9

圖10

圖11

圖12

圖13

圖14

圖15

圖16

引導(dǎo)學(xué)生分析得出：圖8與圖1的本質(zhì)一致；通過旋轉(zhuǎn)或翻折可發(fā)現(xiàn)圖9與圖10、圖11與圖12、圖13與圖14本質(zhì)一致.當(dāng)然，上課時還可能出現(xiàn)其他情況，可做類似分析.利用上述圖形可編制下列例題：

例1求圖9和圖12中∠A+∠B+∠C+∠D+∠E的度數(shù).

例2試探究圖14、圖15、圖16中∠A、∠B、∠C、∠D、∠E之間的數(shù)量關(guān)系.

方式2：用“截角”的方式進(jìn)行變式.

第一步，截去一個角.

例3如圖17所示，求∠A+∠B+∠C+∠D+∠E+∠F的度數(shù).

請利用上面所給的三種基本圖形解題.在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生仿照例1對五角星變式的方法，自編一些題目并練習(xí)，下面摘錄幾道題：

練習(xí)：求下列圖形中∠A+∠B+∠C+∠D+∠E+∠F的度數(shù).

圖17

圖18

圖19

圖20

第二步，截去多個角.

例4（1）在圖21中，求∠A+∠B+∠C+∠D+∠E+∠F+∠G的度數(shù).

（2）在圖22中，求∠A+∠B+∠C+∠D+∠E+∠F+∠G+∠H的度數(shù).

（3）在圖23中，求∠A+∠B+∠C+∠D+∠E+∠F+∠G+∠H+∠M的度數(shù).

（4）在圖24中，求∠A+∠B+∠C+∠D+∠E+∠F+∠G+∠H+∠M+∠N的度數(shù).

研究發(fā)現(xiàn)，圖21和圖22還可以按照上面的方法去做，但圖23和圖24按原來方法做比較困難.

圖21

圖22

圖23

圖24

提問：你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？

預(yù)設(shè)：通過前面的計算可發(fā)現(xiàn)，五角星按圖示方法每截去一個角，所有頂角的和就增加180°.用這個規(guī)律可解決（3）和（4）這兩問.

追問：為什么有這個規(guī)律呢？

自然而然產(chǎn)生下面的解法：

第1種方法：還原成五角星來解決.

以例3為例：如圖25，延長FB、EC交于點(diǎn)P.要求∠A+∠CBF+∠BCE+∠D+∠E+∠F，由于∠A+∠P+∠D+∠E+∠F=180°，所以我們只需要探究∠FBC+∠BCE比∠P大多少度.

提問：你能分解出合適的基本圖形來解決問題嗎？

預(yù)設(shè)：這里仍可以用本節(jié)課將復(fù)雜圖形轉(zhuǎn)化為基本圖形的思想方法解決，可分解出如圖26所示的基本圖形，并可證得結(jié)論：∠FBC+∠BCE=∠P+180°.利用這個結(jié)論就可得出上述規(guī)律了.

圖25

圖26

圖27

第2種方法：分解出新的基本圖形來解決.

現(xiàn)在以例4（4）為例，圖中充滿了如圖27所示的基本圖形，師生共同探索出結(jié)論：∠1+∠2=∠5+∠6.利用這一結(jié)論就可以將圖24中所有頂角轉(zhuǎn)化為中間五邊形的內(nèi)角，從而解決問題.

3.以動手操作為路徑，激活思維、激發(fā)興趣

提問：學(xué)到這里，愛動腦筋的小明同學(xué)意猶未盡，他說：“我不需要計算，只需要動手操作，就能求五角星的頂角和！”小明同學(xué)是怎么做的呢？

預(yù)設(shè)：如圖28，師生共同動手操作，將一支筆看作一條射線，與五角星中的線段AC重合，然后依次逆時針旋轉(zhuǎn)∠A、∠D、∠B、∠E、∠C，觀察這支筆最終的方向.

提問：你發(fā)現(xiàn)了什么？你能得到什么結(jié)論？

追問：你能用動手操作的方法，解決本節(jié)課中的其他問題嗎？

預(yù)設(shè)：以例2中的圖14和圖16為例，學(xué)生發(fā)現(xiàn)在操作過程中，既有順時針旋轉(zhuǎn)，又有逆時針旋轉(zhuǎn).

追問：順時針旋轉(zhuǎn)和逆時針旋轉(zhuǎn)具有相反意義，那我們該怎么辦？

預(yù)設(shè)：可利用正負(fù)數(shù)表示具有相反意義的量，比如，規(guī)定逆時針旋轉(zhuǎn)為正，順時針旋轉(zhuǎn)為負(fù).

圖28

圖29

圖30

二、核心素養(yǎng)視角下的習(xí)題課教學(xué)策略

1.精選習(xí)題，精準(zhǔn)定位

以單個的、孤立的、缺乏聯(lián)系的“知識點(diǎn)”呈現(xiàn)出來的東西，最終大多會成為無意義、機(jī)械性和被動式接受的東西.因此容易出現(xiàn)“一教就懂，懂而不會”或“一教就懂，一做就錯”的慣常情形.［2］從這個意義上講，習(xí)題的選擇需要?dú)w類，逐類研究，逐類突破，切忌胡亂堆砌.本節(jié)課圍繞五角星頂角和問題展開研究，通過“拖角”和“截角”的方式將本節(jié)課中所有問題有機(jī)串聯(lián)起來，從“交給學(xué)生一大堆零亂的葡萄粒”走向“教給學(xué)生摘取一串串葡萄的方法”，［2］實(shí)現(xiàn)了對于該類問題的突破.

對于學(xué)生掌握情況不好的習(xí)題，肯定需要不斷重復(fù)，但這種重復(fù)不是相似題的簡單堆砌，而是圍繞同一目標(biāo)的、基于同一思想方法的、遞進(jìn)式的、深層次的重復(fù).如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？對于幾何習(xí)題課來講，適當(dāng)增加非標(biāo)準(zhǔn)圖形就是一種有效策略.有研究表明，學(xué)生不能完成幾何證明的原因之一是對標(biāo)準(zhǔn)圖形的思維定式.如果在教學(xué)中教師總是使用標(biāo)準(zhǔn)圖形表示知識，那么學(xué)生在碰到非標(biāo)準(zhǔn)圖形時就會無所適從.［3］本節(jié)課通過“拖角”和“截角”的方式提出變式問題，既讓學(xué)生了解問題的產(chǎn)生過程，又能有效防止學(xué)生對標(biāo)準(zhǔn)圖形的思維定式.

不難發(fā)現(xiàn)，本節(jié)課中習(xí)題的選擇及其呈現(xiàn)方式讓學(xué)生從機(jī)械做題變成自主編題、解題，提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力，教學(xué)目標(biāo)定位從“雙基兩能”轉(zhuǎn)變?yōu)椤八幕哪堋?，直接指向?shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

2.活化課堂，活躍思維

習(xí)題課往往會變成做題和講題，枯燥乏味，毫無生機(jī)，常常事倍功半.本節(jié)課中，讓學(xué)生用類比的方法進(jìn)行研究、通過“拖角”和“截角”自主編題、通過動手操作解決問題等從形式上使課堂氣氛變得活躍，從實(shí)質(zhì)上使數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落地生根.本節(jié)課中，類比研究、自主編題、動手操作等無疑活躍了學(xué)生的思維，使學(xué)生思維高速運(yùn)轉(zhuǎn)起來的還有“一題多法”和“一法多題”.首先利用三種方法解決了五角星頂角和問題，最后利用動手操作的方法也解決了這一問題，可謂“一題多法”.這三種方法又都體現(xiàn)了由繁至簡的轉(zhuǎn)化和用簡解繁的解題思路，都經(jīng)歷了抽取—定義—研究—應(yīng)用的過程，因此，這三種方法又可統(tǒng)一起來.“一法多題”的例子也很多.比如，本節(jié)課主要體現(xiàn)了可通過分解或構(gòu)造基本圖形的方法解題，所以本節(jié)課中的所有題目都可以這樣做.再如，利用動手操作的方法也可解決本節(jié)課中所有問題.這讓學(xué)生在體會到這些方法具有的一般性和普適性的同時，還體會到其可貴和奇妙.

無論是類比研究、自主編題、動手操作，還是“一題多法”“一法多題”，對學(xué)生的思維都極具挑戰(zhàn)性.散發(fā)著思維光芒的課堂是培養(yǎng)數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的理想場所.

3.提煉規(guī)律，提升素養(yǎng)

習(xí)題課中提煉解題規(guī)律至關(guān)重要.規(guī)律是變化中的“不變”，是老子口中的“道”，是萬變不離其宗的“宗”，它像種子一樣能夠生根發(fā)芽.提煉規(guī)律的過程能有效培養(yǎng)數(shù)學(xué)抽象、數(shù)學(xué)建模、邏輯推理等數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng).

李尚志認(rèn)為：數(shù)學(xué)抽象核心素養(yǎng)就是善于掌握不同數(shù)學(xué)問題的共同點(diǎn)，將這個問題的解決方案用來攻克許多別的問題，這就叫舉一反三.［4］例如，讓學(xué)生觀察圖2～4，通過圖形變換發(fā)現(xiàn)它們的本質(zhì)是一樣的，都是由三角形及其一邊的延長線組成的，都像一面紅旗，從而抽象出“小紅旗”的概念.據(jù)此，學(xué)生就能找到更多的“小紅旗”.再如，本節(jié)課中還能抽象出利用分解或構(gòu)造基本圖形解題的一般規(guī)律：抽取—定義—研究—應(yīng)用，這個一般規(guī)律可以用來解決許多其他問題.數(shù)學(xué)模型是通過數(shù)學(xué)抽象得到的，所以數(shù)學(xué)建?？偸呛蛿?shù)學(xué)抽象交融在一起.比如，在研究三種基本圖形時，不僅給它們形象地命名，給出描述性定義，而且結(jié)合圖形利用文字語言和符號語言概括出其中蘊(yùn)含的普遍規(guī)律，因此這三個基本圖形實(shí)際上變成三種數(shù)學(xué)模型.再如，上面抽象出利用分解或構(gòu)造基本圖形解題的一般規(guī)律：抽取—定義—研究—應(yīng)用，這個規(guī)律實(shí)際上是有關(guān)解題方法的數(shù)學(xué)模型.另外，在規(guī)律提煉過程中，少不了歸納、類比，少不了演繹推理，這些無疑培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯推理核心素養(yǎng).

作為幾何習(xí)題課，本節(jié)課還在培養(yǎng)學(xué)生的直觀想象核心素養(yǎng)上下足功夫.平時教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生剛會解決的問題，只要圖形一變就不會了.本節(jié)課通過角的拉伸、收縮、轉(zhuǎn)動及截角產(chǎn)生許多新圖形，通過翻折和旋轉(zhuǎn)等變換尋找圖形間的聯(lián)系，在此過程中培養(yǎng)了學(xué)生的直觀想象素養(yǎng).另外，本節(jié)課還通過分解和構(gòu)造基本圖形提高學(xué)生的畫圖能力、識圖能力、用圖能力，進(jìn)一步培養(yǎng)直觀想象素養(yǎng).從復(fù)雜圖形中提取基本圖形可以用多媒體動畫很直觀地演示抽取過程，也可以用不同顏色的筆描出該基本圖形或者將這部分基本圖形用筆加粗，熟練之后，不需要任何演示或描摹，自然能在頭腦中有選擇性地想象出這部分基本圖形，這需要一個過程，這個過程正是在培養(yǎng)學(xué)生的直觀想象核心素養(yǎng).