安徽省馬鞍山市山南小學 俞潔文
華羅庚先生在一首小詩中寫道:“數(shù)缺形時少直觀,形少數(shù)時難入微。數(shù)形結合百般好,割裂分家萬事休!”“數(shù)形結合”思想對基礎教育界產(chǎn)生了深遠的影響,成為教育者思考問題的模式。小學是培養(yǎng)學生“數(shù)形結合”思想的良好階段,培養(yǎng)學生數(shù)形結合應用意識,讓學生認識到生活中蘊含著大量和數(shù)量與圖形相關的問題,能運用數(shù)形結合方法將二者相互轉化。
梳理人教版(2015)小學數(shù)學教材涉及的“數(shù)形結合”內(nèi)容,精選典型教學素材加以歸類,通過對內(nèi)涵以及價值取向深度思考,形成了數(shù)形結合思想課堂表達的特點,逐一闡述如下:
教材涉及的“數(shù)形結合”內(nèi)容大致分類如下:①數(shù)的認識。如借助數(shù)軸、直尺、圖形、統(tǒng)計圖認識分數(shù)、小數(shù)等;②計算算理。如筆算乘法、分數(shù)加減乘除計算等;③運算定律。如乘法運算律等;④認識圖形。如平面圖形、幾何體面積、周長計算公式等;⑤函數(shù)思想。如正反比例函數(shù)圖象的發(fā)展趨勢、彎曲程度等;⑥典型問題。如植樹問題等;⑦探尋規(guī)律。尋找數(shù)與形的變化規(guī)律,如和的奇偶性、數(shù)與形等。
小學數(shù)學數(shù)形結合是通過數(shù)和形之間的對應關系和相互轉化來解決問題的思想方法。(1)研究的基本對象。即“數(shù)”與“形”,利用“數(shù)形結合”方法能使“數(shù)”和“形”統(tǒng)一起來,借助于“形”的直觀來理解抽象的“數(shù)”,運用“數(shù)”與“式”來細致入微地刻畫“形”的特征,有效地解決問題。(2)研究的基本方法。“數(shù)形結合”方法的實質(zhì)是把數(shù)學問題中的運算、數(shù)量關系等與幾何圖形結合起來進行思考。以形解數(shù)——借助形的生動和直觀來闡明數(shù)與數(shù)之間的聯(lián)系,形為手段,數(shù)為目的;以數(shù)助形——借助數(shù)的簡潔性和概括性來提煉事物(圖形)的本質(zhì),數(shù)為手段,形為目的。
小學數(shù)學課堂通過具體知識內(nèi)容的教學,學生能看到什么?感悟到什么?小學數(shù)學課堂應該讓學生帶走哪些能力?運用“數(shù)形結合”教學追求“培養(yǎng)學生敏感主動的數(shù)形結合意識,發(fā)展學生的形象思維與邏輯思維,增強學生解決問題的靈活性,全面提升學生的數(shù)學素養(yǎng)”。
數(shù)形結合的課堂表達如何突顯“數(shù)與形”的密切聯(lián)系?如何實現(xiàn)形象思維向抽象思維的轉化?
起始年段的數(shù)學教學中,學生往往通過實物數(shù)量、幾何圖形個數(shù)、數(shù)字符號逐步抽象概括出數(shù),把握好由形象直觀到抽象概括的“分寸”尤為重要,教學中應該有坡度逐步過渡。如:一年級“大于號、小于號的認識”。大于號、小于號形狀相似,方向相反,難以記憶。除了用口訣 “大于號,開口朝著大數(shù)笑;小于號,尖尖快把小數(shù)找” 記憶之外,圖1由“實物呈現(xiàn)”,到圖2轉變?yōu)橛伞靶未鎸嵨铩钡摹皥D形呈現(xiàn)”,最后轉為“符號呈現(xiàn)”。在圖2中,大于號的“形”與用數(shù)描述的式子“5>4”完美結合,實現(xiàn)了思維的質(zhì)的三度飛躍。
問題解決往往需要從眾多信息中選取有效信息,分析思考信息之間的關系。用數(shù)學語言畫圖的方式描述問題信息,可以把信息的抽象敘述變?yōu)橹庇^呈現(xiàn),達到化繁為簡、化難為易的目的。(1)線段圖表達形式。如:上午賣出雞蛋總數(shù)的一半多10個,下午又賣出余下的一半多10個,最后還剩下65個雞蛋。李奶奶原有雞蛋多少個?
圖3用線段圖形象生動地描述還原了問題,使問題的解決得以簡單化。
如圖4,把正方形看作1,幾何圖形描述等比分數(shù)和的求法,體現(xiàn)極限思想。
引導學生在任務情境中提出和形成問題,通過數(shù)形結合有機融合解決問題。如《多邊形的內(nèi)角和》通過目標不斷轉化發(fā)現(xiàn)、收集和利用信息,權衡不同方案,產(chǎn)生新想法解決問題,將多邊形轉化成已經(jīng)學過的三角形求內(nèi)角和。以下以探究五邊形內(nèi)角和為例。
方法1:在五邊形中心取一點,與五邊形的頂點相連形成5個三角形,觀察五個三角形的內(nèi)角和,與原來五邊形內(nèi)角和相比多出了一個周角,所以五邊形內(nèi)角和為180°×5-360°=540°。
方法2:在五邊形任意一條邊上取一點,與這條邊不相鄰的三個頂點相連,形成4個三角形。觀察4個三角形的內(nèi)角和,與原來五邊形內(nèi)角和相比多出了一個平角。所以五邊形的內(nèi)角和為180°×4-180° =540°。
方法3:從五邊形任意一個頂點出發(fā),與這個頂點不相鄰的兩個頂點連接,將五邊形分割成3個三角形。觀察3個三角形的內(nèi)角和就是這個五邊形的內(nèi)角和。所以五邊形內(nèi)角和為180°×3=540°。
比較三種方法,將五邊形轉化成三角形,3個三角形的內(nèi)角和就是這個五邊形的內(nèi)角和,直接用180°×3=540°,得出多邊形的內(nèi)角和=180°×(邊數(shù)-2)。
數(shù)形結合是培養(yǎng)學生數(shù)學素養(yǎng)的有效途徑,課堂中的教學實踐是數(shù)形結合思想落地的保障,而課堂表達的實質(zhì)是創(chuàng)造,我們期待數(shù)形交融,引領學生研究與交流、引領學生的思考與實踐。