数学课程设计中的数学同化迁移与顺应迁移协调教学
字数 2476 2025-12-18 23:09:43
数学课程设计中的数学同化迁移与顺应迁移协调教学
好的,这是一个非常重要的主题,它关注学生如何在已有知识的基础上学习新知识。我将为你循序渐进地讲解。
第一步:核心概念界定——什么是“同化”与“顺应”?
这两个概念源于著名心理学家皮亚杰的认知发展理论,描述了个体如何将新经验纳入到已有认知结构中。
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数学同化迁移:指学生用头脑中已有的、合适的数学认知结构(如图式、概念网络、解题模式)去理解和吸收新的数学信息,将新知识直接整合到原有框架中,原有结构本身基本不发生变化,只是得到了巩固和扩展。
- 通俗理解:像往一个已经分好类的文件夹里放入一份属性明确的新文件。文件夹(原有认知结构)不变,只是内容更丰富了。
- 数学例子:学生已经掌握了“平行四边形面积=底×高”。当学习三角形面积公式时,他认识到两个全等的三角形可以拼成一个平行四边形,从而推导出“三角形面积=底×高÷2”。这里,他将三角形问题“同化”进了平行四边形面积计算的认知框架中。
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数学顺应迁移:指当新学习的数学信息与原有认知结构不一致、发生冲突时,学生无法直接用原有结构去理解,必须修改、重组甚至创造一个新的认知结构来适应新知识,从而实现认知结构的质变。
- 通俗理解:新文件完全不符合旧文件夹的任何分类,你必须建立一个新的文件夹,甚至重新设计整个文件柜的架构。
- 数学例子:学生最初认为“数”就是1,2,3...这样的自然数(正整数)。当引入“0”时,需要少量调整原有观念(顺应1)。当引入“分数”时,需要更大调整,理解“部分与整体”的关系(顺应2)。当引入“负数”时,与“数表示多少”的原有观念发生根本冲突,必须彻底重建关于“数”的认知结构,建立起具有方向性(正负)的数轴模型。从自然数到负数的跨越,是典型的顺应过程。
第二步:理解“协调教学”的必要性——为何要兼顾二者?
在数学学习中,同化和顺应并非孤立存在,而是相互关联、循环发生的认知过程。课程设计需要协调二者,原因在于:
- 顺应以同化为前提:顺应不是凭空发生的。学生总是先尝试用已有知识(同化)去解决新问题。当反复失败(认知冲突)时,才会激发顺应的需要。没有充分的同化尝试,顺应就缺乏基础和动力。
- 同化需顺应来发展:如果只有同化,学生的认知结构会僵化,无法应对复杂的新问题。顺应打破了原有平衡,促使认知结构向更高水平发展,从而为未来同化更广阔的知识领域奠定基础。数学概念的每一次重大扩充(如从算术到代数,从常量到变量),都依赖于顺应迁移。
- 认知发展的节奏:一味追求顺应(颠覆性学习)会导致学生认知负荷过重,产生挫败感。一味进行同化(机械练习)则导致思维惰性。“协调教学”意味着在巩固(同化)与变革(顺应)之间找到动态平衡,引导学生认知结构螺旋式上升。
第三步:课程设计策略——如何设计教学以促进协调?
这需要精心设计学习路径和教学活动。
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诊断与激活前置图式:
- 在新课开始前,通过提问、讨论或小测验,明确激活学生可能与新内容相关的已有知识(无论是正确的还是迷思概念)。这为后续的同化或顺应提供了清晰的起点。
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设计“同化阶梯”:
- 在新知识的初始引入阶段,设计与学生已有知识高度相似的问题情境,让他们能够顺利运用原有方法解决。这建立信心,巩固旧知,并自然过渡到新知。比如,在学解一元一次方程前,先复习算术中的逆运算关系。
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制造“认知冲突”:
- 在“同化阶梯”之后,有意识地设计用已有方法解决不了或解释不通的问题,引发学生的困惑和探究欲。这是激发顺应的关键开关。
- 例子:学生已掌握“长方形面积”,面对“圆的面积”,测量、拼接等方法失效,冲突产生。或从“整数乘法越乘越大”的观念,遭遇“小数乘法(如0.5×0.2=0.1)越乘越小”的冲突。
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搭建“顺应支架”:
- 当认知冲突出现时,不是直接给出新知识,而是提供脚手架,帮助学生主动改造和重建自己的认知结构。方法包括:
- 提供直观模型:如用方格纸、割圆术演示圆面积公式的来源,帮助学生构建“化曲为直”的新思路。
- 引导对比分析:比较新旧问题的异同,明确旧方法的局限性,聚焦新问题的本质特征。
- 促进社会协商:组织小组讨论,让不同观点的学生交流,在争论中调整自己的理解。
- 鼓励元认知反思:引导学生回顾自己的思考过程:“我原来的想法为什么行不通了?”“新方法和旧方法根本区别在哪里?”
- 当认知冲突出现时,不是直接给出新知识,而是提供脚手架,帮助学生主动改造和重建自己的认知结构。方法包括:
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促进“整合与精致化”:
- 在顺应形成新的认知结构后,设计变式练习和应用问题,让学生运用新结构去“同化”各种相关情境,使新结构变得稳固、清晰和可迁移。同时,引导学生梳理新旧知识之间的联系,绘制概念图,将顺应产生的新知识有机地整合到更大的知识网络中。
第四步:教学案例示意(以“从非负有理数到有理数”的过渡为例)
- 同化起点:复习非负有理数的运算、比较大小和在数轴(射线)上的表示。
- 创设冲突情境:提出现实问题,如“零下5度如何表示?”“从账户中支出100元如何记录?”“如何计算2-5=?”让学生用原有知识尝试解决,发现“不够减”“没有这样的数”的困境。
- 顺应建构:
- 意义扩展:引入负数概念,赋予其“相反意义的量”的现实意义。
- 模型支撑:扩展数射线为数轴,建立“原点、方向、单位长度”三要素,将负数可视化。
- 结构重组:重新定义“大小比较”(在数轴上右大左小)、“加减法运算”(如加法为位移,减法为加相反数)。这是认知结构的根本性重组。
- 协调与整合:
- 练习在数轴上表示正负数、比较大小,这是将新数“同化”进新的数轴模型。
- 总结有理数体系,明确它包含了之前学的所有数(自然数、分数等),这就是顺应后形成的新结构对旧知识的包容和整合。
总结:数学课程设计中的同化迁移与顺应迁移协调教学,其核心是遵循学生的认知规律,通过“激活旧知 → 同化试探 → 制造冲突 → 支架顺应 → 整合精致”的循环路径,引导学生的数学认知结构在平衡与不平衡的动态交替中,实现持续、深刻的发展。教师的任务是敏锐判断学生所处的认知阶段,并提供恰到好处的支持,使学习过程既顺畅又富有挑战性。