小学数学模型意识行为表现指标的构建及运用

作  者:

作者简介:
陈勇冰,章勤琼,福建师范大学教育学院(350007).

原文出处:
教育研究与评论:小学教育教学版

内容提要:

根据新课标给出的内涵,可以将模型意识划分为三个维度:感悟数学模型的一般性、使用数学模型表示现实情境、建立数学模型解决现实问题.在上述维度划分的基础上,借鉴新课标解读给出的具体表现,进一步分析拓展每个维度的行为表现,构建模型意识可观测的行为表现指标.以《5以内数的认识和加、减法》单元为例,运用得到的行为表现指标,为单元教学和评价确定有关模型意识的学习目标.


期刊代号:G392
分类名称:小学数学教与学
复印期号:2026 年 01 期

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  《义务教育数学课程标准(2022年版)》(以下称“新课标”)提出的小学阶段数学核心素养的一个主要表现为“模型意识”.本文吸纳现有的研究成果,对新课标给出的模型意识的内涵以及《义务教育数学课程标准(2022年版)解读》(以下称“新课标解读”)给出的模型意识的具体表现进行深入分析,从而划分更合理的维度,构建可观测的行为表现指标,然后指导有关单元学习目标的确定.由此,为模型意识在教学和评价中的落实提供参考.

  一、模型意识行为表现指标的构建

  (一)维度划分

  新课标指出:“模型意识主要是指对数学模型普适性的初步感悟.知道数学模型可以用来解决一类问题,是数学应用的基本途径;能够认识到现实生活中大量的问题都与数学有关,有意识地用数学的概念与方法予以解释.”[1]

  据此,可以从三个维度来理解模型意识的内涵:(1)感悟数学模型的一般性(简称“感悟模型”,记为MX1),即感知和领悟数学模型可以用来解决一类现实情境问题;(2)使用数学模型表示现实情境(简称“使用模型”,记为MX2),即认识到现实生活中大量的问题都与数学有关,有意识地用数学的概念与方法解释这些问题;(3)建立数学模型解决现实问题(简称“建立模型”,记为MX3),即建立(完善)数学模型,将其运用到一类现实情境问题的解决中.

  (二)行为表现指标构建

  新课标解读指出,模型意识具体表现为五个方面:(1)感悟模型是数学与外部世界联系的基本方式.例如,数字“3”可以看作对“3只羊”“3个苹果”“3个城市”……的共同数量特征的抽象结果,数字“3”就是一个简单的数学模型.(2)知道数学中的许多概念、运算、关系都是实际经验数学化的结果,可以用具体的模型解释各种概念、运算及数量关系.例如,用四等分的图形面积表示分数1/4、2/4、3/4,并比较它们的大小;用圆盘、自行车车轮的形状理解圆形.(3)知道解决一类问题时往往可以找到一个典型的模型,解决同类问题时可以转化为这个模型.例如,在计数活动中,可以把“一条直线上的5个点可以构成多少条不同的线段”作为一类计数问题的典型模型,从而把“5支球队两两打一场比赛,一共要打几场比赛”化归为典型模型.(4)在实际情境中发现和提出有意义的问题,并在解决问题后用数学结果解释现实的情境,通过“问题提出→公式计算→结果解释”的过程初步感悟建模的意义.例如,在某个童话故事中,国王将一张牛皮给流浪汉,说“你用这张牛皮圈出一块地,这块地就属于你”;流浪汉把牛皮剪成一丝丝长条后连在一起,然后,通过计算得知,在周长固定的情况下,正方形、长方形和圆这三种图形中,圆的面积最大,于是,选择用牛皮圈出一块圆形的地.(5)在公式、法则的推导过程中感悟模型的普遍意义.[2]

  这里的具体表现,尚未对初步分解的内涵维度做进一步的行为细分,因此,作为可观测的行为表现指标,是不够具体充分的——这里的表现(1)(5)可归为“感悟模型”维度,表现(2)(3)可归为“使用模型”维度,表现(4)可归为“建立模型”维度.笔者在上述维度划分的基础上,借鉴这些具体表现,进一步分析每个维度的行为表现,构建可观测的指标.

  首先是“感悟模型”维度.其核心在于,理解数学与外部世界的联系,知道数学模型可以用来解决一类问题.由此可以构建三个行为表现指标:(1)知道可以用数学符号、关系表示和解决现实情境中的很多数学问题(记为MX1-a);(2)能在公式和法则的推导过程中感悟模型的普遍意义(记为MX1-b);(3)理解基本的数学模型(如运算模型、方程模型、函数模型),在解决一类问题时能找到对应的模型(记为MX1-c).

  这里,可以梳理一下拓展出的第三个行为表现指标中提到的“基本数学模型”,因为学生在数学学习中,需要理解这些模型,才能在解决现实问题时找到它们.参考《美国中小学数学教师实践手册(第10版)》和《美国小学学科能力表现标准》,可以梳理出小学数学课程中包含的基本数学模型的类型,为识别各个单元(模块)中对应的模型提供参考.(1)“数与代数”:位值的十进制模型(可分组模型、预制分组模型、非比例模型)[3]、分数模型(面积模型、长度模型、集合模型)[4]、小数模型(面积模型、长度模型、集合模型)[5]、加法模型(加入模型、比较模型、部分整体模型)[6]、减法模型(拿走模型、比较模型、部分整体模型)[7]、乘法模型(等组模型、面积模型、组合模型)[8]、除法模型(平均分模型、包含除模型、重复减模型)[9]、运算律模型(加法交换律模型、加法结合律模型、乘法交换律模型、乘法结合律模型、乘法分配律模型)[10]、方程模型、线性函数模型、非线性函数模型(增长模型、平方模型等)[11].(2)“图形与几何”:平面图形模型、立体图形模型、比例尺模型、长度、面积、体积等.[12](3)“统计与概率”:图表模型、表格模型、线图模型、图形模型.[1]

  其次是“使用模型”维度.其核心在于,表示现实情境.由此可以构建三个行为表现指标:(1)知道数学中许多概念、运算、关系都是实际经验数学化的结果,能将现实情境中的信息转换为数学语言,把现实情境抽象为数学模型(记为MX2-a);(2)能用抽象的数学模型解释各种概念、运算、关系,感悟数学模型的价值(记为MX2-b);(3)能在复杂的现实情境中反思建模过程,解释建模结果,验证数学模型的合理性(记为MX2-c).

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