臺灣100專案介紹
No. 65
陳維民 台中清水國小教師

國小數學起承轉合教學系統


「數學解題」一直都是數學教學者關注的焦點,但我們社會太過重視應試教育,所解的「題」都變質了,從原本攸關真實世界中生存的問題,變成了考試中的數學問題;為了應付考試,數學知識被拆解成題型、解題技巧,孩子則成為考試的機器。

《國小數學起承轉合教學系統》重視數學學習的本質,以邏輯的架構,搭配教學原理,透過創課啟動孩子的數學思維;重視孩子的認知發展,安排起承轉合的教學節奏,提升孩子的注意力和學習動機,並陪伴著孩子經歷求知–經驗、察覺、了解的過程。為了推廣此教學系統,我更進一步發展《起承轉合教學系統創課模組》協助現場老師進行共備。

專案具體內容:

《國小數學起承轉合教學系統》強調透過創課(也就是課程轉化)來啟動孩子的數學思維;為了協助老師有效的創課,發展《起承轉合教學系統創課模組》。


【理論簡介】

《國小數學科起、承、轉、合教學系統》是模擬數學先賢發明數學知識的過程,讓孩童經歷其中,從中培養孩童數學思維,涵養自學能力,是一個重視孩童數學素養的教學系統。

在「起」的階段,引入孩童熟悉的事件或議題,讓孩童樂於主動參與;
在「承」的階段,以數學化課程、數學方法,讓孩童在嘗試中展現思維;
在「轉」的階段,以核心主題、抽象活動,讓孩童在互動、思辨中有所領悟;
在「合」的階段,讓孩童理清數學概念,奠定基礎,邁向高階思維。

整個系統中,以「診斷」為教學轉變的核心,變化教學風貌,提升教學效能。讓孩童在系統的引導下,啟發思考,分析探究,培養數學自學能力。每個階段的評鑑字訣為「肯、做、悟、練」。


【起承轉合,四階段詳述】

「起」的階段重點在於引領孩子進門,進入學習的脈絡之中,評鑒的標準是孩子「肯」。在這個單元一開始,老師必須去思考孩子的基礎數學能力與其他相關背景知識與經驗,然後從孩子能進行的、熟悉的、生活中的事件或杜撰的小故事做為一個活動的引子。這樣的設計不僅能讓孩子樂於主動的參與活動(Participation),同時也符合「真實數學(Realistic Mathematics)」的原則。

「承」的階段重點在於豐富孩子的學習經驗,是一系列不斷的嘗試錯誤,可以算是「水準的數學化」,評鑒的標準是孩子「能做」。必須說明的是,原先「起的活動」未必是數學的,在此階段,透過活動的修改,使其成為一個「數學化活動」,此活動可能是探究式的、操作式的、程式性的。另外,此階段強調做中學,馬步若要紮穩,就得先蹲低,而在做的過程中,鼓勵同儕的互相協助。

「轉」的階段必須直擊本單元的教學目標 ,是一系列不斷的辯證,可以算是「垂直的數學化」,評鑒的標準是孩子「能說理由」。「轉」是接續「承」的活動的試煉,老師布出「抽象活動(abstract activity)」的任務,進一步要求孩子歸納、比較或發展出新的、精簡的、進階的解題方法。從發表與討論中,進行相同與不同意見的交換與溝通,在討論的過程中,孩子學習互相尊重、彼此欣賞,也從競爭中,獲得成就感。

「合」的階段是活動的總結,透過練習一次又一次的例證化,評鑒的標準是孩子「是否依照本階段的解題方式進行解題」。此階段的任務是多元的,端看該單元的教學目標或數學內容而有所異,可能是針對解題過程的去蕪存菁或節縮、解題技巧的歸納或甚至是概念的重新組織。

最後,在教學過程中,老師採用「假設性學習軌道(hypothetical learning trajectories)」的精神,進行「診斷」。在教學過程中,老師必須監控與診斷全班孩子的學習進度,視情況轉移到下階段的活動。偶爾在40分鐘的一節課中只進行了「起、承」;偶爾在進行「轉」的活動時,因為對學生能力的錯估,而必須再鋪個活動充實經驗;偶爾「起」的活動只是一個簡單的引子,很快就進入「承」;偶爾「合」的活動並不這麼急下結論,改以另一個進階問題作個結束。


【實例分享】

單元:國小五年級線對稱單元
「起」(單槍秀出米蘭大教堂的照片)
師:各位小朋友,你們看這是義大利很著名的米蘭大教堂,……。
師:陳小明,請你站到教堂的正中間
(此時陳小明因為上台後背對照片,所以差一點點,並沒有站到正中間)
師:請大家協助陳小明站到正中間
生:左邊左邊、右邊右邊…(最後終於站到正中間)

Q1:請問你們叫他左邊左邊、右邊右邊,是在對什麼?
(引導孩子說出,教堂的中間線和人的中間線要重疊,此時跟孩子提說,這條中間線,升上五年級,我們稱它為對稱線)
師:陳小明,請你用眼睛看摸住A點的門,接著閉眼,摸摸另一邊
(一開始,陳小明沒辦法摸到B點)
師:請大家協助陳小明摸到另一邊
生:左邊左邊、右邊右邊…(最後終於摸到B點)

Q2:請問你們為什麼會指引陳小明摸到B點呢?
(引導孩子說出,B點是A點的對稱點,並且說出找B點的方法。譬如孩子會說,找一樓外側的門,這時要再引導孩子更具體說出,到對稱軸的距離相等)
(師拿掃把或擦氣窗的長柄刷讓陳小明拿著)

Q3:各位小朋友,你們看,陳小明和掃把呈現什麼圖形?
(引導孩子說出十字架,並指出特性,這是用來說明對稱軸和對稱點的連線會垂直)

「承」
「起」的活動大約只需要20分鐘,剩下的20分鐘就讓孩子到校園中去拍照。孩子必須找校園中的對稱圖,並且要站在正中間。

「轉1」
(請各組上台報告,說說看,為什麼你的照片是符合「線對稱」的照片)
(要引導孩子使用線對稱的數學性質來說明)

「轉2」
(重新觀看各組的照片,並要求孩子雞蛋裡挑骨頭,找出「不線對稱」的地方)
(要引導孩子使用線對稱的數學性質來挑骨頭)

「合」
找自己組別的對稱照片,用幾何圖形把外框畫下來。要特別說明的是,原圖因為是實體的照片,不可能是很精準的對稱圖形,但要求孩子在畫下來時,可以做些微調整,使他符合精準的對稱圖形。
接著,將自己畫好的圖形對折,瞬間變成考題,跟其他同學交換,互相學習。


【創課模組與培訓課】

此創課模組包括三個部分,七個次第,協助老師依循次第建立有效的教學,茲分述如下:

1)數學系統:了解數學的內容知識以及數學的本質。
2)書的系統:了解教科書設計的邏輯,分成三個次第──抓出教科書中的階層式數學、抓出教科書中的學習鷹架、了解課程設計脈絡的邏輯。
3)人的系統:在了解教科書設計脈絡的基礎上,踩在巨人的肩膀上進行課程轉化,也分成三個次第──進行課堂的模擬教學之後,進行評估與教師決策;融入學科發生邏輯的概念,輔以數學化活動進行課程轉化;配合起、承、轉、合的教學節奏進行教學。

目前規劃【兩天初階培訓】+【五天進階實作工作坊】




成果與效益:

1、解決教學困境的可能性
(a)課程方面
起承轉合教學系統以知識發源之初所面臨的困境做為引導,提升孩童求知的動機。在起的階段,以孩子熟悉的事件進入討論,讓低成就的孩子在無形中也能進入學習脈絡;在承的階段,引入數學研究法,譬如分類、歸納、拓體活動等等,讓孩子在習得這些方法之後,在後續的課程中可以自學,可以探索,所以失敗成為常態,不會畏懼;在轉的階段,刻意製造孩童靈光乍現,也就是A-HA的經驗,提升內在學習動機;另外,利用引導式探究的方式,讓孩子的探究能夠聚焦,節省時間。

(b)教學方面
在起承轉合教學系統,簡單的基礎知識採用講述教學,進入稍難的課題則轉為全班討論,從討論中,老師進行診斷,當孩子遇到阻擾時,轉而進入小組討論。所以在一堂課中,孩童聽講、操作、討論、分享,透過變化不同的教學風貌,提升孩子的注意力。在小組討論時,以簡單的小組計分和隨機抽籤的方式,透過小組競合,促使知識能量的流動,並學習彼此尊重。

(c)教師在職培訓方面
起承轉合教學系統是以創課為基礎的一個教學系統,老師必須了解教科書設計的邏輯,並考量學科發生邏輯、孩童的概念發展以及班級的現況,所以每練一堂課都是一種精進。而透過功夫的修練,老師的教學變得更自由,也更有自信。

2、對孩童的影響
(a)數學能力
數數可算是國小階段威力最強大的數學研究法了,透過數數幾乎就可以完成加減乘除的所有問題,但很可惜的,在國小階段,鮮少看到其他的數學研究法。起承轉合教學系統在創課之初,深入了解數學的本質。譬如,進入中年級,延續數數活動之後的是記數系統的引入;進入代數單元,需要簡記活動;進入幾何單元,適合進行分類活動;進入統計單元,以數學工具,二維三維表格的需求等等。這些數學研究法,都安排在承的階段進行。

(b)數學素養
108課綱重視數學素養,強調生活的應用和跨單元、跨領域學習。起承轉合教學系統在起的階段強調從孩童生活中的經驗、熟悉的事件或議題著手,然後才轉化成數學問題,這符合真實數學(RME)的精神。在轉的階段,強調釐清孩子的想法,讓孩童能夠真正的了解,同時在了解的基礎上,進行跨單元,跨學科才成為可能。

(c)不同學習風格
起承轉合教學系統在教學中,包含講述、操作、討論、分享、練習等多元學習,可以滿足不同學習風格孩童的需求。

(d)不同數學程度
從孩子的學習日記中,孩子曾寫下:一剛開始一頭霧水,最後老師的講解卻彷彿線似的,愈聽愈懂;我小鹿亂撞,終於開學了,可以上數學課;雖然補習班已經教過了,但老師在課堂上,總會給我們新的看法。





影響力與擴散性:

目前系統和模組雖然沒有接受任何資金與計畫贊助,但影響力已經逐漸擴散。

在實體管道,可區分為三種類型的培訓課程:第一是半天的講座,近兩年(2015/7~至今)半天講座約50場,學員約2千多人。第二類是整天的講座,約五場,學員約2百多人。第三類是兩天和以上的工作坊,已經完成6個梯次,學員約6百多人。另一種模式是示範教學加說課,這兩年在台灣的示範教學有四場,學員約二百多人。在大陸的場次有7場,學員約4千多人。

在網路方面,目前部落格的點閱率超過11萬,FB粉絲頁超過3000人的追蹤人數,所經營的FB社群「System國小數學備課研究室」也突破6000人,影響力逐漸擴散。


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