老师不让孩子背公式,孩子能学好不?

7月1日起,贞元教育各学科的期末教研将全面对外开放。7月1日,贞元教育初中数学卓越课程负责人赵俊杰老师,分享了八年级数学的课程总结,新教育贞元卓越课程系统的总设计师王志江校长进行了点评。

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贞元教育《贞元教研开放日〡不容错过的期末“大餐”》

赵俊杰老师的分享

分享者:赵俊杰老师


一、面对疫情的课程挑战

疫情对我的课程实施带来三个新挑战:

1.课时减少

2.学生的学习环境、学习状态难调控(疫情隔离、鞭长莫及)

3.课堂节奏、互动反馈难把握

怎么办?

首先是更周密计划、安排。从教研组研讨网课方案,到自己根据课程内容做更加详细的安排,确保网络授课的教学质量。

其次是聚焦问题解决。网课刚开始时,部分孩子课堂互动少,课后作业、订正不及时。于是我们通过网络班会的讨论,重建规则,班级整体状态得到改善,私下的沟通交流也一直是没有间断,甚至比在校期间的单独交流还要多。

第三是家校密切配合。为确保孩子们的学习效果,单元测试时我会邀请有条件的家长关注孩子的答题状态,通过“网课助力群”请一部分家长协助孩子更好地落实。

第四是发挥网络技术的优势。从QQ群授课到CCtalk授课,从QQ群作业到QQ小程序“老师助手”,从电话答疑到录屏讲解,孩子们作为小讲师录制讲题视频,在线问卷调查进行学习评价等等,各种新鲜的技术手段都被我们用来学数学了,这种体验也很好玩。

二、对课程的新的领会

外在环境的不确定从来不能改变内在的成长主题!对我来说,成长的主题不外乎两个:课程领会和教育理解。

对课程新的领会是:把握住一个“结构”,持续地用此结构解决问题,直至它成为孩子的思维工具。

王校长的《论语》课程给了我新的启发。

《论仁》部分,王校通过课堂对话带出了“仁”的结构,随后的《论孝》《论礼》《论政》,这个“仁”的结构不断重新被用来理解“孝”“礼”和“政”。一个看似清楚明了的结构,要真正成为孩子的思维工具,不是一次就能了结的。

而我们的几何课程希望孩子建构的欧式几何思想,也正是这样一个“结构”。

【课程分享一】

在《特殊平行四边形》这一章,我们就不断用同样的结构去研究不同的图形。在孩子们脑图中,可以看到这个“结构”。

研究一个图形的起点是什么?

是定义。在定义的基础上去研究它的性质、判定。而这一切又源于哪里?源于操作化的经验——几何变换。

孩子们早就认识菱形,但以前的认识是偏“静态”的——四条边相等。现在有一个平行四边形ABCD(如上图),怎样可以变成一个菱形呢?

很多孩子的第一反应是通过拉伸,使AD,BC伸长(或者使AB,CD缩短),当四条边都相等的时候,它就变成菱形了。

好像没问题吧!但是,真的需要同时拉伸“两条”边吗?有的孩子会意识到,实际上只要拉伸“一条”边即可,因为“平行四边形两组对边分别相等”,拉伸一条边,它的对边必然同步变换。通过几何画板的演示,我们也可以直观地看到这个过程。

那么,如何给菱形下定义?“四条边相等的平行四边形叫作菱形”显然就不够合理,它有冗余条件,“一组邻边相等的平行四边形叫作菱形”就简洁多了!

这就是由“几何变换”到清晰严谨的“定义”的过程。

研究菱形的性质也是从几何变换入手的。

孩子们当然早就知道菱形具有“四条边都相等”“对角相等”“对角线互相垂直”等性质,但是,如何从几何变换的角度解释呢?

平行四边形是中心对称图形,当然菱形也是,这毫无疑问。但是菱形更特殊,它还是轴对称图形!而菱形的一切特殊性质都直接与它的“轴对称性”有关!

两条对角线所在的直线就是菱形的对称轴,也就是说,沿AC折叠,B与D重合,所以AB与AD重合,CB与CD重合,可以得到两组两边相等;同时∠BAC与∠DAC重合,∠BCA与∠DCA重合,对角线AC平分一组内角的性质就有了。沿另一条对称轴折叠,也是同样的。而两条对称轴之间的垂直关系,也可以通过“折叠-重合”的操作加以说明。菱形的性质不仅仅是通过眼睛看出来的,更重要的是通过几何变换操作得来的,这是最直观的经验。在此基础上,以定义为起点去推理证明,得到可靠的真命题,或者举反例说明猜想为假命题。

如果直接用上述思路去研究菱形的判定,可以吗?当然也是可以的!

不过我们先研究了菱形的性质,再去研究判定。

证明了两个猜想为真以后,“前途”似乎变得“迷茫”起来。

我们已经证明了“四条边相等的四边形是菱形”,“对角线互相垂直的平行四边形是菱形”。

“除了这两个猜想之外,你还有哪些猜想?请证明你的猜想。”

这个问题让很多孩子望而却步。

但是有个机灵的孩子就想到“四边形的对角线满足什么条件时,它就是菱形呢?”于是提出了猜想“对角线互相垂直平分的四边形是菱形”,并且证明为真!

短暂的兴奋之后,对话又陷入了“迷茫”,接下去还能猜想什么呢?

我们回到探索地图寻找方向:

大家发现,前两组性质与判定有互逆的关系,而第三条性质还没有与之互逆的判定,那我们是不是可以顺着这个方向去猜想呢?

两个不同的猜想被提了出来:一条对角线平分一组对角的平行四边形是菱形;两条对角线分别平分两组对角的平行四边形是菱形。

经过一番论证,大家发现两个猜想都有冗余条件,平行四边形只要满足“一条对角线平分一个内角”,它就一定是菱形啦!

结束了吗?

你还可以继续猜!几条对角线平分几个内角的“四边形”是菱形呢?这个问题就可以延伸到课下自由探索了。

这是菱形的“探索地图”,矩形、正方形的探索是不是可以循着同样的思路去展开了?

是的,每个新图形的研究都是用这样一个“探索地图”(结构)去解决问题的过程,最终孩子头脑中建构的是欧式几何图形研究的思想方法,而不仅仅是几条定理。这样的学习是不是让孩子很有力量感?领会了其中的奥秘,孩子就会感受到,我头脑中的观念是有力量的,我可以用它去解决无穷无尽的新问题!

【课程分享二】

我们的代数课程也一直在改革,突破仅仅通过记方法、背公式去解题的思路,实现内在逻辑的打通。这一点在《一元二次方程》这一章让我体会颇深。

孩子们在脑图制作时呈现出两种典型的思路:

思路一(左图):把“一元二次方程根与系数的关系”独立作为二级分支,与“解一元二次方程”并列。

思路二(右图):把“一元二次方程根与系数的关系”作为“综合(应用)”下面的三级分支。

备课的时候,我回看自己制作的两版脑图,吃惊地发现,孩子们的思路也恰恰是我的两版脑图的思路。

但是,此时此刻,和孩子们一起穿越了这一章探索之后,我发现这两种思路都不合适,我的观念又被刷新了!“一元二次方程根与系数的关系”应该是“解一元二次方程”的一个重要分支。

为什么这么说?

我们的整个课程设计都不是在孤立地教给孩子一元二次方程的解法,而是始终引导孩子建立不同解法之间的联系。

本章大浪漫阶段的时候,孩子们已经初步感受到解一元二次方程的方法和思路:如果一元二次方程是“两个因式相乘等于0”的形式,我们就可以运用实数的性质“0乘任何数都得0”,将原方程转化为两个一元一次方程,实现“降次”,这就是因式分解法的本质;同样,也可以通过直接开平方来实现“降次”,这就是配方法的本质。

随后,我们在精确阶段先聚焦了因式分解法,首先是提取公因式法进行因式分解。当孩子们被要求用因式分解法解时,大部分孩子有点懵,两边开方不就行了吗?怎么因式分解呢?

但是也有人发现了,移项后,可以用平方差公式进行因式分解,转化为!

哇!所有直接开方求解的方程,也都可以用平方差公式因式分解啊!这样,配方法和因式分解法就联系起来啦!

把不能直接开方求解的方程两边“配”成平方形式,再两边开方求解,这就是配方法。二次项系数是1的方程轻松解决了,二次项系数不是1的怎么办?这也难不倒孩子们,把二次项系数化为1不就OK了!大家惊奇地发现,配方法可以解任何一元二次方程!当然,配方后等号右边如果是个负数,就说明该方程没有实数根。

配方法的神奇就在于它更具有一般性,而让我们感到更加简洁的因式分解法反而显得有点“高冷”,因为有些方程我们找不到因式分解的办法。那就先把它放下,继续顺着配方法的思路往前走走看吧!

当我们用配方法对一元二次方程( )求解的时候,我们就得到了一个可以用来求解一元二次方程的“通用公式”,一元二次方程求根公式就被我们推导出来了!同步,我们还发现了根的判别式,不解方程也可以判断根的情况。再进一步,我们把求根公式得到的两个根相加、相乘,又惊奇地得到了如此简洁的结果:。就这样,一元二次方程根与系数的关系就被我们发明创造出来了!当孩子们把一个“庞大”的式子一步步化简,得到这个清爽的结果时,他们惊叹到:“哇!太爽了!”

请注意,历史性的重要时刻就要来了!

对于那些我们不会因式分解的方程,我可以用公式法求解。逆过来呢?只要它有解,就说明什么?说明方程左边的二次三项式完全可以因式分解!分解成什么呢?如果方程的两个根分别是,那么原方程就一定可以化为!

没错,就是这样!

再利用因式分解与整式乘法的互逆关系,二次项系数是1的十字相乘法就呼之欲出了!

二次项系数不是1的呢?也好办,我们知道它也一定可以因式分解,只不过两个因式中的一次项系数不是1了,同样利用因式分解与整式乘法的互逆关系,技巧性极强的十字相乘法就这样被创造出来了!

至此,一元二次方程的解法探索才基本收官。

脑图分享课上,我们一起回顾整个探索历程,孩子们清晰地意识到,“根与系数的关系”就是我们在探索方程解法的过程中发现的一个规律,并且这个规律又帮我们探索出十字相乘法。那么,它当然应该属于“解一元二次方程”这个二级分支啦!

每一章课程的穿越,观念得到刷新的不仅是孩子们,就连我自己的数学观念也同步在生长!这种感觉实在太美妙!

同样给我强烈生长感的还有“数形结合”观念,它协助我们在《一元二次方程》一章的综合阶段可以整体感受“三个二次”的魅力!

三、对教育新的理解

对教育新的理解是:不用外在客观标准去生硬地衡量、要求孩子,要研究如何“转化”。

我为每个孩子在数学学习上的点滴进步而欣喜,为他们创造出的作品而自豪!

但是这就够了吗?

我希望自己可以协助每个孩子找到自己生命的意义和方向!

我希望我们的孩子道德人格是挺立的!

然而这一切不可能以外在强加的方式实现。

我去“行”,却也未必“成”,我将如何处之?


王志江校长的点评

点评人:王志江校长

今天赵老师的分享有三个突出的特征:

第一:聚焦于问题解决。在与孩子互动过程中,遭遇问题,解决问题,这一点,我们可以很清晰的感受到。网课不同阶段出现不同的问题,虽然也会有焦虑,但是总会去寻求各种方式、途径去解决问题。

第二:聚焦于自己的专业发展。赵老师对初中课程领会得越来越好,在过程中肯定会有各种各样的困惑,毕竟我们的改革力度非常大。比如几何,我们要教给孩子的不是简单的公理、定理、解题技巧,仅仅停留于此,不是最高境界。欧式几何究竟是一门怎样的学问?能不能让孩子拥有欧式几何的核心素养?也就是把欧式几何公理化系统作为一个核心的思维工具,这才是最重要的。

研究全等三角形的时候,我们已经把整个欧式几何的公理化系统走过一遍,研究平行四边形的时候,整个欧式几何公理化系统又走过一遍,公理化系统就是一个逻辑链条,逻辑链条起点在哪里?起点就是定义、公理,起点也不是死记硬背,而是基于操作化的经验。先要有起点,然后从起点出发,借助几何变换,能得到什么样的猜想?接着再去证明或者证伪这个猜想。先去探讨性质还是判定,其实本质上都是一致的。无非就是,从条件到结论,这个出发点不同。

在这个过程中建构生成的是一个非常有用的欧式几何观念系统、思维工具,将来到高中研究欧式立体几何,在思维的本质上没有任何差异,只不过把欧式几何公理化系统从平面拓展到立体几何。甚至到将来的拓扑几何、非欧几何,从公理化系统这个角度来讲仍然是一致的。我们要教给孩子的,一定是让孩子终身受益的东西。

实际上代数更简单,如果把前面实数域的推广看作一个自然而然的过程,初中的核心就是三个一次、三个二次,三个一次观念建构好了,直接影响三个二次,三个二次观念建构好了,实际上整个高中数学全明白了。不是初中,是整个高中,因为他习得了学习高中数学应该拥有的思维方式。就像小学生自然数的建立、比大小、四则运算建构好了,小数的、分数的就可以用研究的方式地学习了。所以观念建构要赋予孩子内在的思维上的能量,让他的思维有力量!

大家可以感受到赵老师的领会,在专业发展上持续在进步。但是专业发展也没有止境。我们的本体性知识不是写在教材里面的客观知识系统,而是本体性知识的发生学,也就是从发生学的角度去分析它。

当然,要想协助孩子去很好地建构,老师就得搞清楚儿童认知发生发展的过程,也就是认知心理学。同时,赵老师的生命与儒家有某种天然的契合。我们做基础教育,孩子们的生命正好在蓬蓬勃勃地生长过程中,你不能说这么“生长”那么“生长”都没关系。我们也会去领会“道”“佛”,但是对于年轻的生命而言,他是充满勃勃生机的,所以儒家也应该是我们的基本取向。这也正是赵老师的第三个特点——专注。自身方向很明确,做事比较专注。跟孩子互动的过程中,金刚怒目,还是和风细雨,是一个分寸感的问题。哪怕是“小舟从此逝”也是儒家的“小舟从此逝”,内在精神上,自己的生命王国里面往后退一步,但哪怕退也是进,以退为进。这就是儒家的基本方向,我们做教育也是如此,只不过在具体情境中,你是猛地往前精进一步,还是退一步守望,是个分寸感的把握,没有标准答案,值得细细领会。感谢赵老师今天的分享。


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对游戏误解越深,学生遭罪就越大——贞元卓越课程研讨实录

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