【按】“估算”應(yīng)該算是數(shù)學(xué)新課程里出現(xiàn)的一個嶄新的內(nèi)容。由此,教師的“陌生感”不言而喻。六七年來,估算教學(xué)出現(xiàn)了不少問題。例如,學(xué)生一看到“大約”就估算;更習(xí)慣于精算而不是估算;教師不知該如何評價估算結(jié)果的優(yōu)劣,等等。這些問題甚至讓人懷疑,是否有必要引入這樣一個內(nèi)容?學(xué)生學(xué)習(xí)估算的價值到底在哪里?
本期刊登兩篇文章,一篇探討估算教學(xué)中存在的突出問題;另一篇探討教師在估算方面本體性知識的缺失,希望引起讀者的關(guān)注。
一、問題的提出。
【案例1】“尷尬”的估算
背景:學(xué)生已經(jīng)有了一定的估算基礎(chǔ),在具體情境中讓學(xué)生用估算解決問題時,出現(xiàn)了以下兩種情況。
情境一:
某校期末考試卷上有這樣一道估算題:
每個足球78元,要買2個足球,請你估計150元夠嗎?
閱卷時發(fā)現(xiàn),學(xué)生幾乎全是用精算算出結(jié)果的,即78×2=156(元),156﹥150,所以不夠。
學(xué)生這樣解答算不算對?給不給分?
對此,教師的意見不一,有人認(rèn)為,雖然學(xué)生采用了精確計算的方法,只要結(jié)果是正確的,就應(yīng)該給予肯定;也有人認(rèn)為,學(xué)生沒有認(rèn)真審題,不能給分。
情境二:
(1)課上通過一個實際問題引入估算。
(2)教師抽象地談在一個算式中,每個數(shù)可以怎么進行估計。
———“388”可以怎么估?
(380,390,400,300)
———在388+120,388+110中,你打算分別怎樣估“388”才能做到不僅計算速度快,而且與實際結(jié)果相差最???
生1:388+110中,388估成390,因為10+90=100,結(jié)果湊成整百。
師:用這個方法計算的結(jié)果是不是最接近實際結(jié)果呢?
生1:是,因為390離388最近。
生2:用四舍五入法。
(教師再次強調(diào)題目要求:又快又與實際結(jié)果相差最小。)
生3:388+120,388估成380最方便,因為相加為整百數(shù)。
師:用這種方法計算的結(jié)果不是離實際結(jié)果最近。388可以估成390。
(3)最后解決一個實際問題:一班學(xué)生238人,二班學(xué)生158人,399個座位夠嗎?
學(xué)生分6個小組進行討論后,有5個小組用了前面所強調(diào)的“不僅計算速度快,而且與實際結(jié)果相差最小”的思路,將238估計為240,158估計為160,240+160=400,所以399個座位不夠;有1個小組進行了精確計算,發(fā)現(xiàn)399個座位夠。面對學(xué)生不同的答案,教師說道:“確實,有些問題是不能用估算解決的,必須進行精確計算?!?/p>
學(xué)生在上完課后,對教師說道:“好像只有在您的課堂中才用到估算?!苯處熛萑肓藢擂沃小?/p>
對此,部分教師認(rèn)為:(1)教師面向全體強調(diào)“好”的估算標(biāo)準(zhǔn),這拔高要求了。(2)習(xí)題的設(shè)計欠妥,學(xué)生感受不到估算的價值。
由以上案例,可以引出以下幾個問題:
(1)在實際教學(xué)中,學(xué)生常常習(xí)慣于精確計算,而不愿意進行估算,學(xué)生為什么會缺乏估算意識?
(2)估算的價值體現(xiàn)在哪些方面?如何培養(yǎng)學(xué)生的估算意識?
(3)在情境二中,教師一直強調(diào)“好”的估算標(biāo)準(zhǔn)是“不僅計算速度快,而且與實際結(jié)果相差最小”,這個標(biāo)準(zhǔn)是否合理?估算是否有“統(tǒng)一”標(biāo)準(zhǔn)?
下面,我們就來討論這幾個問題。
二、估算到底有什么價值?
估算到底有什么價值?這也是許多教師在教學(xué)當(dāng)中不斷遭遇的困惑。如果教師都不能深刻地體會到,那么可想而知教學(xué)如何能到位。在此我們做一個簡單的描述。
1.估算在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。
估算是對運算過程和運算結(jié)果進行粗略估計的一種能力。在現(xiàn)實生活中,很多事實際上不可能也不需要都進行準(zhǔn)確計算。曾經(jīng)有一個學(xué)者做過一個統(tǒng)計,將一個人在日常生活當(dāng)中精確計算的機會和粗略估計的機會進行比較發(fā)現(xiàn),后者多得多。例如,我們每個家庭都要計劃收入和支出,這就需要估計;一個商場,它的營業(yè)額是多少,它的利潤如何,要進行大致的預(yù)測,這也是估計;再比如,現(xiàn)在大城市流動人口很多,到底流動人口是多少,我們在做統(tǒng)計時也要做一些估計,一般來講尾數(shù)就省略不計了。由此可見,生活中離不開估算。因此,估算作為數(shù)學(xué)計算教學(xué)方面的一個新內(nèi)容提出來,是有道理的。
2.估算為判斷計算器、口算和筆算結(jié)果是否合理提供了依據(jù)。
估算為判斷計算器計算得是否準(zhǔn)確,包括孩子們口算、筆算的結(jié)果是否合理,提供了重要的依據(jù)。小學(xué)生開始使用計算器,算出來的結(jié)果一般都是準(zhǔn)確的,但有時候由于操作失誤也可能會出現(xiàn)問題,如果學(xué)生有了估算的意識和能力,就能很快發(fā)現(xiàn)計算器計算的結(jié)果其取值范圍是否合理。過去我們要用加減法的互逆關(guān)系和乘除法的互逆關(guān)系來驗算,現(xiàn)在用估算的方法就可以解決了,這也是估算的重要應(yīng)用。
3.估算有利于人們事先把握運算結(jié)果的范圍,是發(fā)展學(xué)生數(shù)感的重要途徑。
《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗稿)》在發(fā)展學(xué)生的數(shù)感方面明確指出:能估計運算的結(jié)果,并對結(jié)果的合理性作出解釋。估算是發(fā)展學(xué)生數(shù)感的有效途徑之一,也是保證計算正確的重要環(huán)節(jié),尤其對提高學(xué)生的計算能力很有益處。計算前進行估算,可以估計出大致結(jié)果,為計算的準(zhǔn)確性創(chuàng)設(shè)條件;計算后進行估算,能判斷計算有無錯誤并找出錯誤的原因,及時糾正。在學(xué)生的日常口算和筆算過程中,無論是計算前估算還是計算后估算,都有一定的價值。另外,對培養(yǎng)孩子的快速判斷和推理能力也有一定的好處。
4.估算對學(xué)生后續(xù)的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)有重要作用。
總之,作為數(shù)學(xué)教師,我們只有更加深刻地感受估算在生活、工作中的價值,我們才能在教學(xué)中自覺地、適時、適度地培養(yǎng)學(xué)生的估算意識和估算能力。
三、估算教學(xué)該如何進行?
目前的估算教學(xué),從學(xué)生角度來講,主要存在兩個問題:一是學(xué)生不知道什么時候用估算,往往一看見有“大約”就開始估了;二是學(xué)生不知道在什么情況下選擇什么樣的估算策略,也就是怎么能夠合理地應(yīng)用估算策略。因此,估算教學(xué)必須從以下幾個方面入手。
1.培養(yǎng)估算意識。
估算教學(xué),不是單純地教學(xué)生記住一些估算的方法,而是培養(yǎng)學(xué)生近似的估算意識,讓學(xué)生逐步理解估算的意義。在這個過程中,應(yīng)當(dāng)多增加學(xué)生的體驗,不斷豐富學(xué)生這方面的經(jīng)驗。下面提幾條具體的教學(xué)建議。
(1)教師要把估算意識的培養(yǎng)作為重要的教學(xué)目標(biāo)。
如果把教學(xué)目標(biāo)定位在今天就教會往大估,或是見到“大約”就要估算,做一些機械的訓(xùn)練,可能會使學(xué)生形成一種錯誤的思維定式。因此,必須把教學(xué)目標(biāo)拉回到培養(yǎng)估算意識上來。這個意識的培養(yǎng)不是一兩堂課就能解決的顯性目標(biāo),需要在每一堂估算課及與估算相關(guān)的課堂活動中進行滲透,因而需要教師予以特別的關(guān)注。
(2)設(shè)計出好問題,讓學(xué)生體會到估算的必要性。
只有選好題目、提出好問題,學(xué)生才能體會到估算的價值和必要性,他的估算意識才能不斷增強。這對教師來說,是一個挑戰(zhàn)。比如,一家三口去飯館吃飯,當(dāng)時點了一些飯菜,價錢分別是42元、56元、19元、33元、25元、9元,當(dāng)時就大致地估了估,不夠200元。服務(wù)員收費時卻報出了226元。這顯然是錯誤的。經(jīng)查證,服務(wù)員將42元記了兩次,多收了42元。正是因為有了估算的意識才避免了服務(wù)員的錯收費。這就是一個有估算價值的問題。
(3)鼓勵學(xué)生利用估算來驗證計算結(jié)果,養(yǎng)成好習(xí)慣。
現(xiàn)在學(xué)生們有時用計算器計算,有時用精確的筆算,那么結(jié)果對不對呢,特別是積的位數(shù)、商的位數(shù)是否準(zhǔn)確?可以先用估算的方法來確定一下它大致的取值范圍,幫助學(xué)生驗證計算的結(jié)果。有這樣一個例子,231加上416,有位學(xué)生計算得500多,同桌看見后,說你這肯定不對,200多加400多,肯定得600多,怎么也不能是500多。可見,讓學(xué)生感覺到估算的必要性并養(yǎng)成好的估算習(xí)慣,是很重要的。學(xué)生通過不斷地體會估算給他帶來的幫助,就能逐漸提升其估算意識。
(4)引導(dǎo)學(xué)生在問題情境的對比中選擇估算或精確計算。
作為數(shù)學(xué)教師,要想辦法搜集或者捕捉一些好的素材,在具體的問題情境當(dāng)中讓學(xué)生去感受,什么樣的問題解決需要近似值,哪些問題解決一定要算出精確值,比如像剛才一家三口出去吃飯的例子,只要估算即可。但作為飯店的收銀員就需要精確計算,估算顯然不行。
估算教學(xué)是一個新內(nèi)容,我們沒有更多的經(jīng)驗積累。雖然生活中的例子不少,甚至估算比精算用得還多,可是真正好的例子,能夠搬到課堂上來用的,就很少了。特別是適合兒童的、貼近兒童現(xiàn)實生活的例子就顯得有些匱乏。這給老師們提出了一個新的挑戰(zhàn),需要不斷地去積累。
2.形成估算策略。
首先來看下面的課例,再結(jié)合課例來談學(xué)生估算策略的培養(yǎng)。
【案例2】估算
片段一:創(chuàng)設(shè)情境,使學(xué)生感受估算的價值。
(1)師:老師在海報上看中了幾樣商品,準(zhǔn)備去超市購買,請同學(xué)們幫我想一想:帶100元錢夠不夠?(保溫杯:9.80元,巧克力:23.60元,牛奶:16.60元,清潔劑:9.70元,面粉:14.00元,餅干:25.20元。)
(2)學(xué)生用湊整的方法進行估算。教師引導(dǎo)學(xué)生分別站在顧客和收銀員的角度來選擇不同的計算方法(估算還是精確計算)。而后,請學(xué)生回想生活中用到過估算的例子。
片段二:展示不同的估算方法。
(1)師:大家對估算都有一定的經(jīng)驗,下面我們就來試一試:
某校五年級6個班的人數(shù)統(tǒng)計如下:
你能估算出五年級大約有多少名學(xué)生嗎?
(2)反饋。
生1:把這6個數(shù)都看成30,30×6=180(人),我估算的結(jié)果大約是180人。
生2:把這6個數(shù)都看成40,40×6=240(人)。
生3:我把37、35、38和36看成40,把33和32看成30,40×4+30×2=220(人)。
生4:這6個數(shù)都在35上下,如果把這6個數(shù)平均一下大約就是35,所以可以把35看作中間數(shù),35×6=210(人)。
(3)教師評價:同學(xué)們的估算方法都有一定的道理。老師在同學(xué)們估算的同時悄悄算出了精確結(jié)果,你們想不想看一看?
(4)公布年級實際的總?cè)藬?shù):211人。師:看到這個結(jié)果你們有什么新的想法?
(5)學(xué)生開始將精確結(jié)果和自己的估算結(jié)果進行比較,并對自己的估算方法進行反思。
生1:我都看成30,所以就估少了,用中間數(shù)的方法最接近。
生2:我都看成40,就估高了,要比240少。
生3:都看成30,每個數(shù)都少了,所以估算結(jié)果就比實際結(jié)果少;都看成40,每個數(shù)都多了,所以估算結(jié)果就比實際結(jié)果多。用“四舍五入”和取中間數(shù)的方法要好一些。
(6)教師小結(jié):同學(xué)們都發(fā)現(xiàn)了用“四舍五入”和取中間數(shù)的方法得到的估算結(jié)果和準(zhǔn)確結(jié)果比較接近。但都看成30或都看成40的方法也有它的價值。我們可以看到實際的結(jié)果一定比180大,同時它要比240少,也就是在180和240之間,這兩種方法就為我們劃定了準(zhǔn)確值的范圍。
這個課例中,教師給學(xué)生出示的問題情境很巧妙,使學(xué)生產(chǎn)生了估算需要。更為可貴的是,教師能在課堂教學(xué)過程中追問學(xué)生:生活當(dāng)中哪兒還用到估算?這就是對學(xué)生估算意識的培養(yǎng),久而久之學(xué)生的估算意識就會慢慢形成。
這節(jié)課的后半段,學(xué)生用了那么多種不同的策略來進行估算,可謂精彩紛呈。特別是,教師又拋出了一個精確值,讓學(xué)生用自己估算的結(jié)果和這個精確值去比較,學(xué)生有了第二次交流和反思,在這個過程中,學(xué)生所獲得的不僅僅是一種估算的策略,同時也積累了一些估算的方法或者能力,如盡量地逼近精確值、合理地調(diào)整、把握取值范圍等。
本節(jié)課,教師是將估算意識的培養(yǎng)作為一個重要的目標(biāo)來開展教學(xué)的,所以在好幾個環(huán)節(jié)都在用心地去發(fā)展學(xué)生這種估算的意識,包括問題的引入、結(jié)合生活實際舉例等,另外教師還很注重估算策略的調(diào)整。下面就估算策略教學(xué)提出一些建議。
(1)鼓勵學(xué)生解釋估算的思路和理由。
教師應(yīng)鼓勵每個學(xué)生盡可能清晰地表述自己的思路和理由,適當(dāng)?shù)毓膭顚W(xué)生總結(jié)估算的策略,因為這確實是一個經(jīng)驗積累的過程。經(jīng)驗積累是重要的,但需要學(xué)生自己不斷反思和調(diào)整原有的認(rèn)識。凡是合理的估算策略,我們都應(yīng)當(dāng)給予肯定。
(2)讓學(xué)生在對估算和精確計算結(jié)果的比較中不斷提高估算能力。
以上面“估算”這節(jié)課為例,一般教師看到學(xué)生用多樣的方法、策略來進行估算,可能就很高興了,往往就在這兒要收尾了。而此時授課教師卻提出了一個很有價值的問題:“老師在同學(xué)們估算的同時悄悄算出了精確結(jié)果,你們想不想看一看?”又一次引起了學(xué)生熱烈的討論,當(dāng)把自己的估算結(jié)果和精確值進行比較,同時也和其他同學(xué)的估算結(jié)果進行比較的時候,學(xué)生就發(fā)現(xiàn)了有的取值范圍可能更加合理,有的估計得遠了些。怎樣使估算結(jié)果更接近準(zhǔn)確值呢,學(xué)生開始了反思,自覺地進行二次估算方法的選擇,這種經(jīng)驗的積累,對不斷提高判斷能力、選擇能力乃至估算能力會有重要的幫助。
(3)讓學(xué)生掌握具體的估算策略。
這些策略主要有:①湊整的方法。②取一個中間數(shù)。比如32,37,30,39這四個數(shù)求和,這些數(shù)都很接近35,有的比35多一點,有的比35少一點,就取一個中間數(shù)35,直接用35×4就大約地計算出了這幾個數(shù)相加的結(jié)果。③用特殊的數(shù)據(jù)特點進行估數(shù)。如126×8,就可以想到125×8,得1000。④尋找區(qū)間。也就是說尋找它的范圍,也叫做“去尾進一”,“去尾”就是只看首位,估得的結(jié)果就是它至少是多少,“進一”就是首位加一,假如說278,我們就將其看成300,首位加一,也就是它最多可能是多少,這樣得到一個范圍,就是它的區(qū)間范圍。⑤兩個數(shù),一個數(shù)往大里估,一個數(shù)往小里估,或者一個數(shù)估,一個數(shù)不估。⑥先估后調(diào)。
四、如何評價估算?
關(guān)于估算的評價,我們先來看一個案例。
【案例3】TIMSS測試
TIMSS(為“國際數(shù)學(xué)和科學(xué)評測趨勢”的縮寫)測試是由國際教育成就評價協(xié)會發(fā)起和組織的國際教育評價研究和評測活動,也是有史以來最大、最全面、最嚴(yán)格的國際比較研究項目。曾于1995年、1999年、2003年做過3次測試。這3次測試是當(dāng)代青少年數(shù)學(xué)教育和科學(xué)教育的重要的國際比較研究,對我國的數(shù)學(xué)教育和科學(xué)教育有一定的啟發(fā)和借鑒意義。
在TIMSS測試中,也有考查學(xué)生估算能力的題目,下面是其中的一些:
1.史密斯家每星期的用水量是6000升,他家每年的用水量大約是多少升?
A.30000B.240000
C.300000D.2400000
E.3000000
2.約翰想在磁帶上錄5首歌,每首歌所用的時間如下表所示:
估計一下他錄完這5首歌需要多少時間,并解釋你的結(jié)果。
(正確答案:①將每段時間正確地按分鐘取整。如:3+3+3+3+4或3+3+3+3+3;②將每段時間正確地近似到5秒,10秒,15秒或30秒,然后相加;③沒有顯示計算過程,但有類似于“四舍五入”或“化為整分鐘”的表述;④將各段時間都按3分鐘相加,然后用15分鐘加上14秒;⑤其他合理的答案。錯誤答案:①每段時間都進行四舍五入,但其中出現(xiàn)了一些錯誤;②將13分134秒改寫成14分34秒;③其他錯誤答案。)
3.保羅用$5去購買牛奶、面包和雞蛋。當(dāng)他到達商店時,發(fā)現(xiàn)這三種食品的價格如下圖所示:
在下列哪種情況下使用估算比精算有意義?
A.當(dāng)保羅試圖確認(rèn)$5是否夠用時;
B.當(dāng)售貨員將每種食品的價錢輸入收銀機時;
C.當(dāng)保羅被告知應(yīng)付多少錢時;
D.當(dāng)售貨員數(shù)保羅所付的費用時。
這些題目究竟能給我們什么重要的啟示呢?
在估算或估測過程中,由于每個學(xué)生都有自己的想法,面對同一問題所采取的策略不盡相同,因而估算結(jié)果往往不是唯一的,是不是估算的值離精確值越接近越好呢?如何評價估算?上述第2題的評價標(biāo)準(zhǔn)是很寬松的,只要學(xué)生的想法合理就可以了,這與我們平時對于估算的評價有些不同,我們對于估算結(jié)果的接受范圍過窄。
保羅購物的題目更是讓人耳目一新。我們平常見到的估算題目模式比較單一,大多都是估一估價錢夠不夠,而這道題的問法卻是“在下列哪種情況下使用估算比精算有意義”。這樣的提法使我們很受啟發(fā)。這樣的問題可以測量出學(xué)生的估算意識和估算能力。
那么我們在實際教學(xué)中該如何對估算進行評價呢?
首先把估算分為兩種:一種是根據(jù)實際問題進行的估算;一種是脫離實際問題的情境、純算式的估算。
1.根據(jù)實際問題選擇合理的估算策略,結(jié)果合理方為正確。也就是說,學(xué)生只要能夠解決實際問題,那這個估算結(jié)果就應(yīng)該是合理的。
2.純算式的估算,結(jié)果落在區(qū)間內(nèi)方為正確;但要根據(jù)不同年齡學(xué)生的認(rèn)知水平,給予有針對性的評價。有一些題目,脫離了實際問題情境,屬于純算式的估算,在這種情況下,我們提出:不能簡單地把估算結(jié)果是否與精確值最接近作為唯一的標(biāo)準(zhǔn),只要落在區(qū)間內(nèi),就視為是合理的。這個區(qū)間也就是它的取值范圍。
同時,對不同年齡的學(xué)生要有不同的評價標(biāo)準(zhǔn)。如低年級學(xué)生剛剛接觸估算,它的估算結(jié)果落在區(qū)間內(nèi),但是范圍比較大,我們覺得也是可以的。高年級的學(xué)生已經(jīng)有了一定的估算經(jīng)驗,就要引導(dǎo)他們不斷地進行反思、調(diào)整,使估算的結(jié)果能落在更合理的位置上。舉個例子來說:78×365的結(jié)果大約是多少,剛開始學(xué)習(xí)的時候,學(xué)生可能這樣估:70×300,80×300或者80×400,我們都可以視其為合理的。等有了一定的計算技能以后,老師要引導(dǎo)學(xué)生不斷地進行反思,例如,可以估成80×350,這時候的范圍就比原來要小多了。
另外,從命題的角度來看,能不能讓題目更適合學(xué)生用估算的方法來解答?這樣有利于學(xué)生估算意識的培養(yǎng),提升估算策略的選擇能力。
3.只要估算結(jié)果落在合適的數(shù)量級中,視為合理。如上述TIMSS測試的第1題,就是在考查學(xué)生的數(shù)量級概念掌握情況。只要學(xué)生的估算結(jié)果落在合適的數(shù)量級中就可以視為合理。
總之,關(guān)于評價的問題還有待于進一步研究。但我們認(rèn)為,學(xué)生們估算的策略不同,只要是合理的,就應(yīng)當(dāng)鼓勵他們大膽地嘗試,積極解釋自己的觀點。在這個過程當(dāng)中,肯定會有很多有價值的東西涌現(xiàn)出來,教師要小心翼翼地去呵護這種探究精神,不要輕易地用一兩句話否定一種方法,而應(yīng)給他們一種寬松的氛圍,讓他們不斷地學(xué)會調(diào)整,學(xué)會反思,提升判斷能力。教師要不斷地站在學(xué)生的角度去思考、挖掘這些方法的思維價值,利用這種近似的意識來發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)思維。
(參與本文撰寫的有:吳正憲、張秋爽;參與本文討論的有:張丹、周玉仁、許淑一、姚建、張嶺、王彥偉。本文由教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心新課程遠程研修小學(xué)數(shù)學(xué)課程團隊提供的講稿改編而成。)