一、围绕数学课程目标,开展游戏教学
课程目标是进行游戏教学设计的重要依据。长期以来,在课堂游戏教学中,教学目标的制定应该说是比较宽泛的,这导致了课堂游戏教学产生了混乱的局面。教师应当对自己的教学有一个基本的目标规划,并用它来指导游戏教学,教师的思路才更加清晰,组织游戏才能更加得力,教学才能更有效。《数学课程标准》中确定了,通过义务教育阶段的数学学习,学生要达到知识与技能、数学思考、问题解决和情感态度四个方面的发展,并且还设定了第一学段(1-3年级)要达到的有关这四个方面的具体目标。我们在进行游戏教学设计和游戏活动组织中,应同时兼顾这四个方面的目标。
1、突出游戏教学对培养学生学习数学的兴趣、增强学好数学的信心
《数学课程标准》要求通过数学知识的学习,要让学生了解数学的价值,提高学习数学的兴趣,增强学好数学的信心。而游戏教学正是以其充满乐趣和探索的特征,吸引学生主动对数学知识的学习,探索数学的奥秘。在对学生感到理解比较困难的课时进行教学设计时,我们可以尝试运用游戏教学来吸引学生的注意力,以达到寓教于乐的教学效果。例如在二年级下册统计时,由于二年级学生对统计的概念理解起来有些困难,很容易上课时走神,因此教师可以设计“小小调查”游戏。例如可以把学生分成几个组,每组派出“调查员”和“记录员”,对组内成员的晚上上睡觉时间进行调查和记录,并且大家一起根据调查结果,做成统计图。在组内评选出画得最好的统计图,最后各组把统计图进行展示,并排除“讲解员”进行讲解,最后教师对几个组的表现进行点评。因为统计的知识,是比较抽象的知识,也是学生在生活中运用的比较多的,如果这节课老师只用“讲授法”进行讲解,学生理解起来比较困难。学生在课堂上积极参加游戏,理解并参与了统计的过程,培养了学生学习数学的兴趣,增强学好数学的信心。
2、突出游戏教学对学生数学知识、思维的培养
“体会数学知识之间、数学与其他学科之间、数学与生活之间的联系,运用数学的思维方式进行思考,增强发现和提出问题的能力、分析和解决问题的能力。”是《数学课程标准》对学生数学知识、思维的培养要求。游戏不仅对激发学生的数学学习兴趣有帮助,并且有利于增加学生的数学知识储备,培养学生运用数学思维习惯。运算能力是在小学低年级阶段学生必须要熟练掌握的一项数学技能,教师可以在课堂上通过设计游戏帮助学生掌握这项技能。例如在小学低年级学习加法运算时,教师可以设计一个“算式找朋友”的游戏来帮助学生进行数学思维练习。
3、突出游戏教学对学生解决问题能力的培养
运用数学知识解决生活中的问题,是我们学习数学的主要目的。《数学课程标准》中指出,要让学生初步学会从数学的角度发现问题和提出问题,综合运用数学知识解决简单的实际问题,增强应用意识,提高实践能力。而游戏教学非常强调学生的参与性,注重培养学生的分析问题、解决问题的能力。学生在参与游戏时,不是单纯地学数学知识,而是参与到整个游戏当中,并通过分析问题解决问题问题,来完成整个游戏过程。通过参与游戏,学生的分析问题和解决问题的能力得到了锻炼和提高。例如在根据一年级《整理房间》设计的“举牌游戏”中,学生通过动手操作,经历了分类过程,懂得要按照分类的标准来整理事物。教师给通过课件演示物品,并且给每个物品进行了编号,从1到12号,并且把这些物品分成三类,一类是玩具,一类是文具,一类是服装鞋帽。然后教师给每个小朋友发三个牌子,三个牌子上分别写着玩具、文具、服装鞋帽。接下来,教师开始给同学们讲游戏的规则,教师指出一个物品,同学们很快想一想它属于哪一类,教师说“举牌”同学们把属于哪一类的牌子举起来,并把它说出来。通过参与这个游戏,学生经历了分类的过程,并学习了有关分类的标准,经历了分析问题解决问题的过程,并且体会到了生活中处处有数学。
二、根据数学教学内容,选择游戏类型
教学内容是确定教学目标,选择教学方法的依据。《数学课程标准》中在各个学段中,安排了四个部分的课程内容:“数与代数”“图形与几何”“统计与概率”“综合与实践”,并强调通过课程内容,应该注重发展学生的数感、符合意识、空间观念、几何直观、数据分析观念、运算能力、推理能力和模型思想,为了适应时代发展对人才培养的培养需要,数学课程还要特别注重发展学生的应用意识和创新意识。因此,我们在进行教学设计时,应当根据教材内容和教学要达到的效果,合理地选择游戏的类型。游戏的形式是多样的,但比较贴近小学数学教学的游戏大致分为以下几类:讲故事、观察、猜想、活动和竞赛。只有根据教学内容,选择合理的游戏类型,才能达到良好的教学效果。例如在一年级上册《生活中的数》的学习中,接触1-5的数字学习时,为了让学生在元认知的基础上,让学生体会到数的意义,我们可以设计一个观察的游戏“猜玩具”,来帮助学生体会到数字代表的意义,提高学生的数学感知能力,同时还强化了学生的符号意识。让学生通过观察数学现象,培养和加强对数学的数学感知能力、培养数学意识与敏锐的观察力。
1、数学游戏要具有科学性
首先,在选取数学游戏时,要充分考虑到游戏设计是否具有科学性,是否能反映出数学内容的本质,是否有助于学生对数学的认识和理解。数学游戏的选择要体现数学学习的思想方法和应用价值,并且为学生拓宽思维活动提供空间。游戏内容的选择应从学生感兴趣的点出发,并且要切合学生的实际生活,并通过游戏体现数学的思想和方法,让学生感受到生活中数学无处不在,生活中充满着科学。例如在小学中学习了各种图形以后,教师根据学生爱游戏、爱探索的特点,带领同学们玩儿“七巧板拼图游戏”,在玩游戏之前告诉学生游戏规则,并让同学们自己动手拼出各种图形,用已经学过的图形知识来探索“七巧板”中蕴含的数学知识。
2、选择数学游戏要具有启发性
数学游戏的选择要基于学生已有的知识,充分考虑学生的学习情况,并且能够对学生有一定的启发,让学生通过思考和探索体会到数学学习的过程。因此教师在选择游戏时,应选择对学生有一定的启发性和探索性的游戏,选择的游戏应在学生的最近发展区内,以更加有效地促进学生的发展。
培养想象力的一种基本训练方式,是听故事;在听故事中,措辞的准确是“产生出世界”的基本因素。爱因斯坦说,“想象力……比知识更重要。知识是有限的。想象力囊括世界。”
除过用多媒体演示外,还需要制造许多常用的小型学具,如空间四边形、正三棱锥、正方体等模型,学生可以通过眼看、手模、脑想,直观地看清各种“线线”、“线面”“面面”关系及其所成角和距离,还可以构造出空间基本元素位置关系的各种图形,并进行变化训练,以此来提高形象思维能力。
立体几何的研究对象是空间图形,为了研究的方便,我们需要把空间图形画在纸上或黑板上,由于纸和黑板的表面可以看作是平面,于是就要学习空间图形的直观图的画法。画直观图的目的是为了解决对立体图形的理解和认识,加强对立体图形的性质理解,借助图形推理论证,也以此培养学生的学习兴趣和良好的解题习惯。在教学的全过程中要有步骤地指导学生掌握绘制直观图的一般方法,有计划提高学生的绘图能力,例如,画出三个平面把空间分成几部分的各种图形。实践证明,较好的图形以及作图艺术能激发学生对空间图形的热爱,逻辑推理论证的追求,而且促使他们进一步掌握几何图形的本质特征,达到图形与推理相互渗透,相互促进的理想效果。
转化思想是一个极其重要的数学思想,在立体几何中这一思想显得尤为重要,它是学好本章的关键所在。
模仿法:以某种模仿原型为参照,在此基础之上加以变化产生新事物的方法。很多发明创造都建立在对前人或自然界的模仿的基础上,如模仿鸟发明了飞机,模仿鱼发明了潜水艇,模仿蝙蝠发明了雷达。
想像法:在脑中抛开某事物的实际情况,而构成深刻反映该事物本质的简单化、理想化的形象。直接想像是现代科学研究中广泛运用的进行思想实验的主要手段。
组合法:从两种或两种以上事物或产品中抽取合适的要素重新组合,构成新的事物或新的产品的创造技法。常见的组合技法一般有同物组合、异物组合、主体附加组合、重组组合四种。
移植法:将一个领域中的原理、方法、结构、材料、用途等移植到另一个领域中去,从而产生新事物的方法。主要有原理移植、方法移植、功能移植、结构移植等类型。
音乐是兼有表情性和造型性的艺术,又具有不确定性的特点,在培养情感和联想、想像力方面有很重要的作用。过去的音乐教育忽略了这方面的培养,过多地注重音乐知识和技能的传授,限制了学生形象思维能力的发展。因此,有必要在音乐教学中加强学生的形象思维训练。
形象记忆是右脑的功能之一,加强记忆力的培养可以促进形象思维发展。思维是非常依赖于记忆的,因为音乐具有流动性的特点,所以追踪和理解音乐必须依靠记忆去完成。也就是当音乐的实际音响消失之后,在心里仍然要保留这个“音响”,这就是“内心音乐感”,这种能力的形成对提高记忆力有很大的帮助。
记忆的方式概括起来有两种,一种是抽象记忆,另一种是形象记忆,即把记忆同某种形象联系起来。凡是记忆力强的人,他们的形象记忆能力都很强。如一个高段的棋手能够不看棋盘与人对弈,实际上在他的头脑里有一个棋盘的形象,一幅图胜似千方万语。
学习形式逻辑知识,可以指导我们正确进行思维,准确、有条理地表达思想;可以帮助我们运用语言,提高听、说、读、写的能力;可以用来检查和发现逻辑错误,辨别是非。同时,学习形式逻辑还有利于掌握各科知识,有助于将来从事各项工作。
逻辑推理的学习方法跟抽象概括的学习方法不同。抽象概括的学习方法是直接分析经验或感性知识并予以概括而形成概念。它的思维过程是从生动的直观到抽象的思维。逻辑推理的学习方法是对已知知识的引伸和发展而获得新知识,其思维过程是从抽象的思维到实践,也就是从抽象上升到具体的思维活动。这两种学习方法的思维活动是相反而相成的,它们构成了一个比较完整的学习结构。
Braine等人提出的的“心理逻辑”假设认为人们在推理中常常将逻辑规则运用于心理操作。人类的推理过程应该包括三个组成部分:(1)一组推理模式;(2)一种以图式为工具进行推理的推理程序;(3)一组独立激活的实用原理。它们影响着个体对推理前提表面结构的解释,并且能暗示或抑制某种推断和推理策略。人们在推理中首先要将前提“翻译”成类似语言的心理表征,使其逻辑明确化,这样就可以将推理规则应用于这些表征,从而得出结论,如果前提不能和逻辑规则形式匹配,就不能运用这些规则,从而使推理发生错误。
与之相反,Johnson-Laird则提出了“心理模型”理论,把推理者的推理错误归之于受非逻辑加工因素的影响所致,认为人类在进行推理活动时,整个过程可以分为理解、描述和有效检验三个不同的阶段。首先,建构关于前提的心理模型,即人们利用他们的语言和一般性的知识对前提加以解释,建构一个关于前提所描述的事件状态的内部模型;其次,人们试图形成一个关于所建构模型的简练的描述,这种描述通常提示着某个结论,如果没有这种结论,他们就会做出由此前提得不出任何结论的判断;最后,个体试图通过建构关于前提的其他模型来对这一结论进行证伪,如果不能建构其他的模型,个体就会把最初的结论当做正确的答案。如果能建构其他的模型,谨慎的推理者就会返回到第二个阶段,试图发现是否有在所建构的模型中都正确的结论,这样反复进行下去,以穷尽所有可能的模型。这样一来,推理者在进行推理时其结果的正确性如何便依赖于由推理前提所能建构的心理模型的数量;能建构的心理模型数量越多,推理者就越难得出正确的结论。
相似联想就是由某一事物或现象想到与它相似的其他事物或现象,进而产生某种新设想。如:屎壳郎与耕作机。四川省有个姚岩松,他意外地发现屎壳郎能滚动一团比它自身重几十倍的泥土,却拉不动比那块轻得多的泥土。他曾开过几年拖拉机,他联想到:能不能学一学屎壳郎滚动土块的方法,将拖拉机的犁放在耕作机身动力的前面,而把拖拉机的动力犁放在后面呢?经过实验他设计出了犁耕工作部件前置、单履带行走的微型耕作机,以推动力代替牵引力,突破了传统的结构方式。
接近联想是根据事物之间在空间或时间上的彼此接近进行联想,进而产生某种新设想的思维方式。如:苏东坡当年在杭州任地方官的时候,西湖的很多地段都已被泥沙淤积起来,成了当时所谓的‘葑田’。苏东坡多次巡视西湖,反复考虑如何加以疏浚,再现西湖美景。有一天,他想到,如果把从湖里挖上来的淤泥堆成一条贯通南北的长堤,既便利来往的游客,又能增添西湖的景点和秀美,多好啊。苏公妙计,一举数得。
对比联想是指对于性质或特点相反的事物的联想。例如,由沙漠想到森林,由光明想到黑暗等。对比联想反映出事物间共性和个性的和谐统一,事物在某—种共同特性中却又显示出比较大的差异,从而形成比较强烈的对比。如红与黑都是由于光的折射而引起的,这是共性;但前者是由于物体吸收了其他颜色的光而反射红光的结果,后者则是物体吸收了所有颜色的光的结果,这是个性。
因果联想因果律指对逻辑上有因果关系的事物产生的联想。如:早上看到地面潮湿,会想到可能是夜间下过了雨。在广告中常用这种因果关系揭示某种商品可以满足消费的某种需要,把商品观念和需要观念联系起来,以突出产品的个性。
孩童通常被认为是想象力丰富的群体。因为他们的思维模式尚未形成,思想中的限制与规则比成人要少。故此往往有着丰富的想象力。儿童常常使用故事或者假装的游戏来操练他们的想象力。当儿童创造幻象的时候,他们是在两个层面上游戏的:第一个层面,他们利用角色扮演来演出他们以其想象力创造出来的东西;在第二个层面上,他们又以他们假装相信的情形做游戏,在行为上,他们创造出来的东西好像是真实的现实似的,而那已经存在于故事性的神话里。
幻想小说和科幻小说激发的一种形式的似真,促使读者假装此类故事是真实的,手段是诉诸幻想的书或幻想的年月这样的心灵对象,这样的对象除了在幻想世界里就不存在。
一个人的想象确实违背基本的思想规律,或者违背实际可能性的必然原则,或者违背某种情况的理性的可能性,则被视为精神失常。
构图可说是安排与组合的经验手法。将对比的东西分为主体与客体,或是前景与背景。将协调的物体用三角轴或是斜线来排列,将光与影变成有情感的组合,这些都是构图的手法。在超现实主义画派的构图当中,以不同的透视点来安排物体,是典型的构图风格。
计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。图形通常由点、线、面、体等几何元素和灰度、色彩、线型、线宽等非几何属性组成。从处理技术上来看,图形主要分为两类,一类是基于线条信息表示的,如工程图、等高线地图、曲面的线框图等,另一类是明暗图,也就是通常所说的真实感图形。
皮皮如是说:“蓝图”这个名字表达一种对生命的理解:存在是有意图的,我们的使命是去探索它,并在这个过程中自我完成。我们尊重自己内心的声音,说到底,艺术形式仅是一种交流的工具罢了,比这更重要的是真实地表达自我,保持独立与先锋性,以及单纯、愉悦的状态。
画法几何是机械制图的投影理论基础,它应用投影的方法研究多面正投影图、轴测图、透视图和标高投影图的绘制原理,其中多面正投影图是主要研究内容。画法几何的内容还包含投影变换、截交线、相贯线和展开图等。
在工程和科学技术方面,经常需要在平面上表现空间的形体。例如,我们需要在纸上画出房屋或建筑物的图样,以便根据这些图样施工建造。但是平面是二维的,而空间形体是三维的,为了使三维形体能在二维的平面上得到正确的显示,就必须规定和采用一些方法,这些方法就是画法几何所要研究的。
工程实践中不仅要在平面上表示空间形体,而且还需要应用这些表达在平面上的图形来解决空间的几何问题。例如,我们往往需要根据由测量结果而绘制的地形图来设计道路或运河的线路,决定什么地方需要开挖和填筑,以及计算土方等。这些根据形体在平面上的图形来图解空间几何问题,也是画法几何所要研究的。
画法几何是按点、线、面、体、由简及繁、由易到难的顺序编排的,前后联系十分紧密。学习时必须对前面的基本内容真正理解,基本作图方法熟练掌握后,才能往下做进一步的学习。
由于画法几何研究的是图示法和图解法,涉及到的是空间形体与平面图形之间的对应关系,所以,学习时必须经常注意空间几何关系的分析以及空间几何元素与平面图形的联系。对于每一个概念、每一个原理、每一条规律、每一种方法都要弄清楚它们的意义和空间关系,以便掌握这些基本内容并善于运用它们。
不能单纯阅读课本,必须同时用直尺和圆规在纸上进行作图。还可以借助铁丝、硬纸板等物品做一些简单的模型,帮助理解书上所讲的内容和习题。书上的例题在通过自己的作图并获得正确的结果后,才能验证是否真正理解并记住这些作图方法。
首先要弄清那些是已知条件,哪些是需要求作的。然后利用已学过的内容进行空间分析,研究怎样从已知条件获得所要求作的结果,要通过哪些步骤才能达到最后的结果。初学时可以把这些步骤记录下来。最后利用基本作图方法按照所确定的解题步骤一步步地进行作图,作图时力求准确。完成后还应做一次全面的检查,看作图过程有没有错误,作图是否精确等。
由于画法几何所研究的是空间形体与它在平面上的图形之间的关系,因而在培养和发展学生对三维形状和相关位置的空间逻辑思维和形象思维能力方面起着极其重要的作用。贯穿建模思想、加强三维图形的表达及构形训练。
学习是一个由“不知”到“知”,又从“知之甚少”到“知之甚多、甚广、乃至甚深”的过程,在立体几何教学中尽量出示直观模型,运用直观手段,通过展示模型和教师制作的几何课件,引导学生观察,进而在观察的基础上引导学生从不同的角度来作图,并借助图形进行推理论证,帮助学生逐步形成空间概念,有意识地培养空间想象能力及逻辑思维能力。
内容如下:
1、摄影中的运用
几何图形在摄影中的运用是和拍摄者的视角以及想法息息相关。规则几何图案往往在图案形状、颜色及线条上明显重复,呈现某种规律变化的花纹效果。在现实场景中拍摄这样的几何素材时,可就依其像花纹的特性,让图样占满画面,制造无限延伸的感觉。
2、产品设计中的运用(几何图形-圆形)
在建筑上,从建筑学的角度来说,圆形的建筑物更有利于减小风的阻力,从而减小了高楼风的形成的概率,即使形成高楼风,一般强度也要比普通建筑物小很多。另外,圆形建筑物的地基更稳固。
圆形在传热学上讲,更能节省能源,因为圆形是放热最少的形状,为什么保温杯通常都是圆形的就是这个道理,天气很冷的时候猫科动物比如猫和老虎都喜欢将自己的身体蜷缩起来也是这个道理。
圆是轴对称图形,也是中心对称图形。周长相同时,几何形中面积最大。在机械中,磨损最小,阻力最小而且美观,经济也很实用。
因此,由于圆的种种优点,它被广泛应用在生活的方方面面,例如,井盖、水杯、车轮、方向盘、帽子、电风扇、家具、电灯等等。
3、创意家居中的运用(三角形)
三角几何图形所具有的独特线条美感被广泛运用于家居领域。
4、传统编织中的应用
英国设计师 Jo Elbourne使用传统的编织工艺,探索看似简单但有无限可能的几何设计,手工编织出现代风格的编织凳子、家居用品与艺术装饰品。
通过不同色彩的对比,透过色彩与形式的碰撞,简单的编织制品变成现代风格的美丽家居用品,而风格鲜明的几何图案,更让编织制品变成美观的艺术摆设。
因为独特的创意与优秀的设计,并让古老技艺焕发新生,Jo Elbourne获得2017年度ELLE装饰设计奖(Elle Decoration British Design Award)。
5、数学教学中的应用(动态几何图形)
动态几何是在现近代数学思想的基础上发展起来的一种几何思想,它起源于上世纪80年代,最初的目的是利用相应的计算机软件代替圆规和直尺画直线、圆及其交点等几何图形。
正如苏联著名数学家A.H.柯尔莫戈洛夫所指出的:“只要有可能,数学家总是尽力把他们正在研究的问题从几何上视觉化。”动态几何就是为这种“几何可视化”添上了动态的元素。
后来,伴随着计算机多媒体的出现和迅猛发展,再加上教育现代化的新要求,动态几何逐步成为影响二十一世纪几何教育的有力思路,它的应用在中学数学教学中也逐渐突显出了其不可小觑的价值。
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