《以5为桥梁的加减法建模》单元以核心数感的建立为目标,通过一系列游戏化、情境化的活动,引导儿童在具体操作中探究数量的组合与分解。设计强调从动作到思维的转化,让儿童通过物理操作、伙伴互动和语言表达,逐步内化“部分-整体”关系以及数量守恒等关键概念。整个学习过程并非追求计算结果,而是重在发展策略性思维和数学建模的初始能力,最终通过嵌入日常生活的综合性评估,检验儿童对数量关系的直观理解与应用。
时长(分钟):215 设计评估:典范(E) 跨学科:否
适用年级: 学前
适用学科: 数学
文件: 01-MATH-gPreK-以5为桥梁的加减法建模.pdf(60页)
具身认知 数感联结 部分整体 游戏化递进 操作建模
《以5为桥梁的加减法建模》的学前数学单元设计,是一份结构完整、理念先进、高度聚焦于幼儿认知特点的教学方案。其整体关键特征表现为:
首先,以幼儿为中心,采用游戏化和情境化教学。整个单元由14个紧密关联但形式多样的游戏和探索活动构成,如“寻宝游戏”、“课堂商店”、“钓鱼游戏”等。这些活动能够融入幼儿的日常环节,将抽象的数学概念学习转化为幼儿乐于参与、主动探索的具体操作过程。设计强调动手操作、使用具体教具(如数字卡片、计数器、自制道具等),完全符合4-5岁儿童通过感官和互动体验来构建认知的基础。
其次,设计结构清晰,遵循严谨的“逆向设计”框架。方案从“预期成果”(既定目标,理解和基本问题)出发,明确了单元结束后幼儿应达成的知识、技能和深层理解。随后规划了“评估证据”(评估),通过两个课程嵌入式表现性评估(CEPA)——“零食大作战”和“天气报告”——来收集幼儿学习的直接证据。最后才设计“学习计划”,确保每一课时活动都服务于最终的教学目标和评估需求,使教学、学习与评估高度统一。
再者,强调概念的深度理解而非机械记忆。设计稿在前言部分就明确指出,此阶段的儿童尚不理解抽象的数字算式,教学重点是帮助他们建立对“部分与整体”关系的直观理解,以及“增加”和“减少”带来的数量变化。活动设计巧妙地引导幼儿在具体情境中探索“合”与“分”,并鼓励他们使用“向前数”和“向后数”等多种策略,而非强制要求记忆数学事实。
最后,评估方式科学且与教学过程无缝融合。方案采用表现性评估的形式,将评估任务置于真实且有意义的情境中(如零食时间、记录天气)。这种方式不仅能有效考察幼儿对概念的理解和应用能力,还能避免传统测验给幼儿带来的压力。评估工具(如评分标准和检查表)设计细致,关注过程性表现和策略运用,为教师提供了观察和记录幼儿学习进展的实用工具。
1 与课程标准的对齐程度(超越知识点的深度对标):高度对齐
在“单元规划”的“既定目标”部分,明确列出了所对标的数学内容标准(如MA.Math.Content.PK.OA.A.1)、数学实践标准(如CCSS.Math.Practice.MP1, MP4)以及英语语言艺术标准(如MA.ELA-Literacy.SL.PK.5)。单元内的所有学习活动和评估任务都紧密围绕这些标准展开,例如,大量活动要求幼儿使用具体物体进行建模,这直接回应了PK.OA.A.1的要求。
2 以研究为基础的教学设计(源于研究,归于实践):扎实的教育研究基础
首先,它采用了国际认可的“逆向设计”(UbD)框架。其次,其教学理念深刻契合了学前儿童数学认知发展规律,强调通过具体操作和游戏建立数感,避免过早引入抽象符号,这与皮亚杰等儿童发展心理学家的理论一致。设计稿简介中对幼儿数学策略发展(如从全数计数到向前数)的论述也表明其背后有深入的理论支持。
3 促进深度学习(实现从X到Y的深刻转变):通过多种方式促进深度学习
单元设置了贯穿单元的“基本问题”,激发幼儿的持续探究和思考。活动设计注重让幼儿在解决真实问题的过程中,自主探索和应用多种策略,并鼓励他们解释自己的思考过程。这不仅培养了幼儿的程序性技能,更构建了他们对加减法背后“聚合”与“分离”等核心概念的深刻理解。
4 内容准确且概念严谨(坚如磐石的专业严谨性):准确严谨
本单元设计精确地聚焦于学前阶段的核心数学概念:10以内(重点是5以内)的计数、基数、比较、部分-整体关系以及加减法的基础模型。在简介部分,设计者严谨地区分了现实世界中的问题类型(如组合、分离)与抽象的数学运算(加法、减法),并明确指出本阶段应避免使用抽象的数学算式,这体现了对学前数学教育的深刻理解和专业性。
第1课:寻找伙伴
孩子们将两部分合并为一个目标数,范围为3到5。(作为后续的变式,孩子们可以进行同样的活动,但从一个较大的数字中减去一些以达到目标数字)。
第2课:跳跃青蛙
孩子们(a)将两个部分结合起来以得到一个五或更小的和,(b)将一个数(2-5)分解成两个部分,以及(c)观察在加上或减去一个给定的数值后,数值变得多大。
第3课:寻宝游戏
孩子们在给定一个起始数字0-5的情况下,确定目标数字2-5的缺失部分。
第4课:课堂商店
孩子们(a)从起始数字2-5中减去1-5,或(b)将两个或更多部分结合起来得到目标数字2-5。
第5课:钓鱼游戏
孩子们(a)配对数量1-5,或(b)将两个或更多部分结合起来得到目标数字2-5。
第6课:妈妈,我可以吗
孩子们在0-5的范围内,通过加上或减去一个给定的数字来调整起始数字。
第7课:建造并改变它
孩子们确定需要加到或从起始数字中减去多少,以使其等于目标数字,同时始终保持在0-5的范围内。
第8课:神秘盒子
孩子们在0-5的范围内,通过加上或减去一个给定的数字来调整起始数字。
CEPA1:零食大作战
孩子们通过加上或减去一个起始数字,达到目标数字(或保持数量不变),同时始终保持在0-5的范围内。
第8课:给薯片小费
孩子们(a)将起始数字分解成两个部分,并(b)比较这些部分以做出“大于/小于/等于”的判断。
第10课:手套配对
孩子们将两个部分结合起来得到一个目标数字,五或更小。(作为后续变化,孩子们可以从起始数字中减去,以得到目标数字)。
第11课:山洞里的熊
孩子们通过在起始数字上加上一个数,以得到一个目标数字,五或更小。
第12课:五瓶保龄球
孩子们将数字五分解成若干部分,并记录这些部分,使其总和等于五。
第13课:瓢虫
孩子们将两个部分组合在一起,等于一个目标数字(5 或更少)。
第14课:多米诺火车
孩子们将两个或更多部分结合起来得到一个目标数字,五或更小。(作为后续变体,孩子们可以从一个起始数字中减去一些数值以得到一个目标数字)。
CEPA2:天气预报
孩子们将各部分组合起来等于 5,确定缺少的部分或 5,对 5 或 5 以下的数字做出多于/少于的判断,并将他们的操作标记为加法或减法。
整体评估情况:
总分:11/12
等级:典范 (E,Exemplar)
各评估维度和评估项评估结果
维度 I – 与CCSS标准的对齐程度
| 本课程单元与CCSS的精神和条文要求保持一致: | 评估结果描述 |
|---|---|
| ✓ 课程单元的目标指向了一套与年级水平相适应的CCSS数学标准,并达到了教学和学习所要求的全部深度。 | 本单元明确对标学前阶段的核心标准(如MA.Math.Content.PK.OA.A.1),要求幼儿使用具体物体为现实世界中的加减法问题(合并与分离)建模,范围在5以内。整个单元的所有活动都围绕这一核心目标展开,达到了学前阶段对此标准的深度要求。 |
| ✓ 作为课程单元核心的数学实践标准被明确识别、以与年级相适应的方式处理,并与内容紧密结合。 | 设计稿明确列出了多个数学实践标准(MP1, MP3, MP4, MP5, MP6, MP7)。这些实践标准被无缝融入到各个游戏活动中,例如,在“神秘盒子”中鼓励幼儿解释推理(MP3),在所有活动中都要求幼儿使用具体物体建模(MP4),体现了实践与内容的深度融合。 |
| ✓ 课程单元在数学流程和深层概念理解之间取得了平衡。 | 设计稿在概念理解方面表现尤为出色。它在前言中明确指出,此阶段的重点是建立幼儿对“部分-整体”关系和数量增减的直观理解,而非记忆数学事实或书写算式。所有活动都旨在通过动手操作来构建深层的概念基础,完全符合学前儿童的认知特点。 |
| 评分: 3 – 符合该维度下绝大多数标准 |
维度 II – 在CCSS中的关键转变
| 本课程单元体现了CCSS所反映的关键转变的证据: | 评估结果描述 |
|---|---|
| ✓ 聚焦: 针对本年级主要学习任务的课程单元,提供了特别深入的处理方式和极高的期望。 | 本单元高度聚焦于学前阶段数学学习的核心领域——运算和代数思维的启蒙。内容集中在5以内的加减法建模,这是该年龄段的重点工作。教学内容专注、深入,避免了内容的泛化。 |
| ✓ 连贯性: 内容通过基于已有理解进行新概念的推理来发展。在适当的地方,为学生提供连接集群、领域和学习进程内部或跨集群、领域和学习进程的知识和技能的机会。 | 设计稿在“单元概览”中清晰地说明了本单元的学习建立在幼儿已有的“计数与基数”知识之上。单元内各课时(从简单的“寻找伙伴”到复杂的“山洞里的熊”)在难度上循序渐进,逻辑连贯。同时,评估任务“天气报告”也体现了知识在不同情境中的应用,加强了学习的连贯性。 |
✓ 严谨性: 要求学生参与并展示具有挑战性的数学,并在以下方面取得适当的平衡:
|
本单元在严谨性的三个方面取得了极佳的平衡:
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| 评分: 3 – 符合该维度下绝大多数标准 |
维度 III – 教学支持
| 本课程单元能响应不同学生的学习需求: | 评估结果描述 |
|---|---|
| ✓ 包含清晰、充分的指导,以支持目标标准的教与学... | 单元为教师提供了清晰的教学流程(教学开始、教学中、教学结束),并附有具体的引导性问题和活动说明,教师友好度高。 |
| ✓ 在学科中使用和鼓励精确、准确的数学、学术语言、术语以及具体或抽象的表征... | 设计稿鼓励教师在具体操作中引入并使用“多于”、“少于”、“等于”、“加法”、“减法”等关键数学词汇,并将词汇与幼儿的动作和经验联系起来,促进了数学语言的精确使用。 |
| ✓ 通过相关的、发人深省的问题、难题和任务,让学生进行富有成效的奋斗... | 单元中的任务(如“寻宝游戏”中的缺失部分问题)具有适当的挑战性,能够激发幼儿的思考和探索,引导他们进行富有成效的智力“奋斗”。 |
| ✓ 教学期望清晰,易于理解和使用。 | 教学流程和目标都非常清晰。 |
| ✓ 为广泛的学习者提供适当水平和类型的脚手架、差异化、干预和支持... | 该项有待改进。虽然设计稿在多个课程中提到了“差异化建议”(例如,为高水平学生增加目标数,为有困难的学生提供帮助),但这些建议较为笼统和零散,未能为教师提供一个系统的、支持广泛学习者(如语言学习者、有特殊需要的幼儿)差异化教学的框架和具体策略。 |
| 评分: 2 – 符合该维度下的许多标准,但对其他标准进行修订后会受益 |
维度 IV – 评估
| 本课程单元定期评估学生是否掌握了基于标准的内容和技能: | 评估结果描述 |
|---|---|
| ✓ 旨在引出关于学生能在多大程度上独立展示目标CCSS的直接、可观察的证据。 | 两个课程嵌入式表现性评估(CEPA)——“零食大作战”和“天气报告”——的设计非常出色。它们能在真实情境中直接、有效地观察幼儿对核心概念的理解和应用能力。 |
| ✓ 使用易于理解且无偏见的方法评估学生的熟练程度... | 评估方式以操作和口头解释为主,避免了对读写能力的依赖,对学前儿童来说是无偏见且高度适宜的。 |
| ✓ 包含一致的评分规则、答案要点和评分指南,为解释学生的表现提供充分的指导。 | 每个CEPA都附有详细的评分标准和观察检查表,为教师如何评估幼儿的表现提供了清晰、具体的指导。 |
| ✓ 使用多种模式的课程嵌入式评估,可包括前测、形成性、总结性和自我评估措施。 | 评估与教学过程紧密结合,属于典型的形成性评估。教师通过在真实活动中的观察来收集学习证据,这种课程嵌入式的评估方式非常有效。 |
| 评分: 3 – 符合该维度下绝大多数标准 |
整体优点和改进建议
整体优点:
待改进的方面:
改进建议:
注:本单元设计评估基于EQuIP(Educators Evaluating the Quality of Instructional Products,教育工作者教学材料质量评估框架),它主要由 Achieve牵头开发,并联合了教育官员、教师、以及学术团体共同研制,逐渐发展为全美普遍使用的教学设计与材料质量评估框架,旨在识别符合共同核心州立标准(CCSS)或下一代科学标准(NGSS)的高质量教学材料,包括EQuIP Rubric for ELA(英语),EQuIP Rubric for Mathematics(数学),EQuIP Rubric for Science(科学)。
总体结论:该单元并非一个严格意义上的跨学科学习单元。
它是一个设计精良、以活动为基础的单学科(数学)学习单元,其中融入了其他学科(英语语言艺术)的技能作为支持和表达工具,但并未实现跨学科的核心要求——知识的整合与综合。
包含的学科及其相关内容
数学:这是本单元的核心与主导学科。
英语:这是本单元的辅助与工具性学科。
MA.ELA- Literacy.SL.PK.4:描述个人经历;讲述真实或虚构的故事。MA.ELA- Literacy.SL.PK.5:创建经历或故事的表现形式(例如,绘画、使用积木或其他材料的构造、粘土模型),并向他人解释。跨学科学习要素分析
要素1:学科知识的整合与理解的综合
分析结论:不满足。该单元展示了学科知识的“并置”而非“整合”,未能形成综合性的、更高层次的新理解。
分析依据:
SL.PK.5)来表示数学计算过程。在这里,绘画是一种表达数学思维的工具,而不是将艺术或语言学的概念与数学概念进行有意义的连接和重组。学生并没有被要求去理解“绘画作为一种符号语言与数学符号语言的异同”,或是“叙事结构如何影响一个数学问题的解决”。要素2:这种综合的主体必须来自多个有界限、可识别的不同知识领域
分析结论:基本满足。该单元明确识别了两个公认的学科领域。
分析依据:第4页的“单元规划”中,在“既定目标”一栏下,清晰地列出了“英语”和“数学”两个独立的学科,并引用了各自领域内的具体标准代码。这表明课程设计者识别并尊重了这两个知识领域的边界和专业性。
要素3:几乎所有关于跨学科性的概念定义都包含某种效用的观念——需要明确追求这种综合的理由
分析结论:不满足。该单元的设计目的完全可以通过单学科(数学)的教学来完成,缺乏进行跨学科学习的必要性或“效用”。
分析依据:通览整个单元,其核心目标是“以5为桥梁的加减法建模”(第1页标题)。所有活动的设计都是为了帮助学前儿童建立基础的数感和运算思维。无论是“天气报告”(第51页)还是“五瓶保龄球”(第42页),其情境都是为了解决一个数学问题。文件中没有提出任何一个单一数学学科难以独立解决的复杂问题,也没有试图通过学科结合来创造新知识或获得更深刻的洞见。其“效用”完全指向数学学科内部的目标达成。
要素4:从学生的角度来看,跨学科学习必须有一个明确的目的,以构建学生的 "学习空间"
分析结论:部分满足,但并非跨学科意义上的满足。单元为学生构建了一个清晰的“数学学习空间”,但没有构建一个“跨学科学习空间”。
分析依据:
要素5:跨学科教学和学习以单个学科组和学科为基础,但以综合和有目的的方式扩展对学科的理解
分析结论:不满足。该单元以数学学科为绝对基础,但未能通过综合来扩展或超越学科的理解。
分析依据:
本单元设计在“预期结果(目标)”、“证据(评估)”和“学习计划(教学活动)”三者之间表现出极高的一致性,是“逆向设计”理念的优秀实践。
一致性分析
预期结果 (目标) 与 证据 (评估) 的一致性:
学习计划 与 预期结果/证据 的一致性:
改进建议
尽管一致性很高,仍可以基于学习科学的理论,对教学过程的细节进行优化,使其更加强大。
建议1:更加系统地应用“具体-表征-抽象”(CRA/CSA)教学序列,增强幼儿数学建模能力。
建议2:整合“通用学习设计”(UDL)原则,提供更灵活、更具包容性的学习支持。
数学
数学实践
CCSS.Math.Practice.MP1 理解问题并坚持解决问题。
CCSS.Math.Practice.MP3 构建有效的论证并批评他人的推理。
CCSS.Math.Practice.MP4 用数学建模。
CCSS.Math.Practice.MP5 策略性地使用适当的工具。
CCSS.Math.Practice.MP6 注重精确性。
CCSS.Math.Practice.MP7 寻找并利用结构。
数学内容
MA.Math.Content.PK.CC.C.5 使用比较语言,如多于/少于、等于,来比较和描述物品集合。
MA.Math.Content.PK.OA.A.1 使用具体物体建模现实世界中的加法(合并)和减法(减少)问题,范围到五以内。
英语
MA.ELA- Literacy.SL.PK.4 描述个人经历;讲述真实或虚构的故事。
MA.ELA- Literacy.SL.PK.5 创建经历或故事的表现形式(例如,绘画、使用积木或其他材料的构造、粘土模型),并向他人解释。
一线教师在按照这份优秀的设计稿进行教学时,很可能会因为其高度互动和材料密集型的特点,在实践层面遇到以下困难。
可能遇到的困难或问题:
教学实施的建议:
建议1:采用“数学中心/学习区”模式进行组织管理。
建议2:将“游戏规则和流程”作为明确的教学内容,以降低认知负荷。
建议3:采用“目标观察法”并借助简单的技术工具进行评估。
关键问题1:“我如何才能‘看见’幼儿的数学思维,而不仅仅是他们的答案?”
关键问题2:“在这个以幼儿为中心的单元中,我的‘教’体现在哪里?如何平衡‘引导’与‘探索’?”
关键问题3:“我如何确保幼儿真正理解‘多于’、‘减法’这些数学词汇,而不是仅仅在重复?”
关键问题4:“我如何确保这些独立的‘游戏’能够串联起来,最终形成幼儿连贯的‘数感’?”
关键问题5:“除了数学技能,我如何通过这个单元培养幼儿积极的‘数学思维品质’,如不怕困难、乐于尝试?”
关键或最困难的内容1:数的守恒与数的可分解性
关键或最困难的内容2:部分-整体关系推理(特别是“缺失部分”问题)
关键或最困难的内容3:从“逐一计数”策略到更有效策略(如“向前数”)的过渡