馮桂群
“小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的核心問題是適度抽象,謀求兒童思維的形象性與數(shù)學(xué)抽象性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一?!盵1]而在實際教學(xué)中,數(shù)學(xué)教師往往比較重視借助動作表征和形象表征培養(yǎng)學(xué)生的動作思維和形象思維,但在如何借助言語和符號表征發(fā)展學(xué)生的抽象邏輯思維方面,還重視不夠、研究不夠,導(dǎo)致在實際學(xué)習(xí)中,兒童的思維總是難以及時地由感性層面提升到理性層面,或是快速地由抽象層面穿梭到形象或是具象的層面,進(jìn)而影響學(xué)習(xí)效果的達(dá)成和數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的提升。
那么,如何借助言語表征和符號表征,有效提高學(xué)生解決實際問題的能力,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維,滲透抽象、推理、建模等數(shù)學(xué)思想呢?下面就結(jié)合相關(guān)教學(xué)實踐,談?wù)勛约旱囊恍┳龇ㄅc想法。
一、言語與符號表征讓數(shù)學(xué)思維的“提升”事半功倍
我們在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)“建模”活動時,首先要通過實物操作或手勢操作經(jīng)歷動作表征過程(已有相關(guān)活動經(jīng)驗積累的,此步可省略),之后通過想圖、畫圖、看圖等操作經(jīng)歷形象表征過程,其間要適時插入言語表述,以及之后的標(biāo)注符號或列表,書寫關(guān)系式、公式、算式等數(shù)學(xué)符號的表征活動,讓學(xué)生經(jīng)歷符號表征過程,使實物、手勢、圖形、言語和符號等直觀、半直觀、半抽象、抽象的多元表征,有序地成為學(xué)生思維的腳手架,使學(xué)生的思維順暢地由動作水平上升到表象水平直至抽象水平,使思維斷層自然消失,使思維的提升“事半功倍”。
1.讓數(shù)量關(guān)系的梳理唾手可得
數(shù)學(xué)是研究客觀數(shù)量關(guān)系和空間形式的一門科學(xué),具有高度概括性、邏輯嚴(yán)密性、應(yīng)用廣泛性等特點。要想讓學(xué)生準(zhǔn)確理解某個具體問題的數(shù)量關(guān)系,借助擺弄學(xué)具或畫圖呈現(xiàn),學(xué)生可能一下子就明白了,但要由此遷移到解決一類問題,尤其是當(dāng)實際問題中的數(shù)據(jù)很大,不可能通過擺一擺或畫一畫解決時,言語與符號表征就顯得特別重要了。
如教學(xué)蘇教版《數(shù)學(xué)》六年級上冊的“假設(shè)策略”例2:在一個大盒和5個同樣的小盒里裝滿球,正好是80個。每個大盒比每個小盒多裝8個,大盒里裝了多少個球?每個小盒呢?學(xué)生借助書上的示意圖和小組合作,很快找到了以下幾種方法:將1大盒看作1小盒,總量少8個,每小盒個數(shù)是(80—8)÷(5+1)=12(個);將5小盒看作5大盒,球總數(shù)會多出5個8,每大盒個數(shù)用(80+5×8)÷(5+1)=20(個);設(shè)每小盒有X個,每大盒有(X+8)個,方程是X+8+5X=80,同樣能算出結(jié)果。此時,筆者沒有讓學(xué)生就題論題、淺嘗輒止,而是引導(dǎo)學(xué)生深入反思:這3種解法都是緊緊抓住大盒和小盒間的什么關(guān)系來列方程或列算式的?于是在師生互動中,抓“總和句”列等式、抓“相差句”來假設(shè)的思路就形成了:
借助列關(guān)系式和標(biāo)注符號,假設(shè)的思路清晰而深刻。之后引導(dǎo)學(xué)生看著“可視化”的符號導(dǎo)圖,用簡潔的言語表述假設(shè)的兩種思路(略)。有了言語表征、符號表征的及時介入,學(xué)生在直觀理解的基礎(chǔ)上將數(shù)量分析符號化、可視化和流程化,使解題方法結(jié)構(gòu)化,并最終甩掉對“直觀圖示和小數(shù)目”的依賴,實現(xiàn)對深藏的和差關(guān)系的精準(zhǔn)把握和形式化表達(dá)。
2.讓算理算法的理解易如反掌
在教學(xué)乘法或除法的初步認(rèn)識時,教師會引導(dǎo)學(xué)生先進(jìn)行擺小棒或做手勢的動作表征,之后借助看圖、想圖和畫圖等圖形表征來理解乘法或除法的具體含義,最后實現(xiàn)概念的內(nèi)化和符號化的表達(dá)。而當(dāng)學(xué)生的經(jīng)驗和知識積累到一定程度后,對算理和算法的理解與建構(gòu)就完全擺脫了現(xiàn)實模型和圖形表征,僅靠數(shù)學(xué)世界里的概念、判斷和推理來實現(xiàn)。此時,讓學(xué)生借助言語和符號表征來進(jìn)行抽象思維和演繹推理,就顯得尤為重要。
如筆者引導(dǎo)學(xué)生借助符號表征和言語表征,巧妙地“視聽”小數(shù)除法的算法和算理。在計算0.196÷0.56時,引導(dǎo)學(xué)生通過畫2組弧線和點3個小數(shù)點,清晰地表征小數(shù)點的處理過程,同時有條理地進(jìn)行言語表述:除數(shù)是小數(shù),先將除數(shù)的小數(shù)點向右移動2位,使它變?yōu)檎麛?shù);要使商不變,被除數(shù)的小數(shù)點也要向右移動相同的位數(shù);商的小數(shù)點和被除數(shù)移動后的小數(shù)點對齊。同時追問:為什么除數(shù)和被除數(shù)的小數(shù)點都要向右移動2位?為什么商的小數(shù)點只能跟被除數(shù)移動后的小數(shù)點對齊?最后,引導(dǎo)學(xué)生用言語概括出小數(shù)除法的一般算法。至此,學(xué)生不僅掌握了小數(shù)除法的算法和算理,還感悟了滲透其中的轉(zhuǎn)化思想,提高了語言概括能力和有序思考能力,增強(qiáng)了用數(shù)學(xué)表征來思考數(shù)學(xué)的信心與技巧。
3.讓數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)水到渠成
在由實際問題抽象成數(shù)學(xué)模型的建模過程中,借助實物或手勢進(jìn)行的動作表征,以及借助想圖、看圖、畫圖來進(jìn)行的形象表征固然重要,但之后借助言語表述、符號標(biāo)注、列表列式等進(jìn)行的抽象表征更為重要。它甚至是建模成敗的關(guān)鍵,是培養(yǎng)學(xué)生抽象思維的重要抓手。
如蘇教版《數(shù)學(xué)》i年級下冊的“長方形和正方形的面積計算”,由于教材中只安排學(xué)生被動地用l平方厘米的方格擺、量、算3個較小的長方形面積,學(xué)生的操作活動一直在低層次打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),做得多想得少,學(xué)生的動作思維跟形象思維、抽象思維間出現(xiàn)了斷層,教學(xué)效果欠佳。為此,我們引導(dǎo)學(xué)生按選方格、擺方格、算方格的步驟,分別去測量郵票、作業(yè)封面、教室地面的面積。測量中,引導(dǎo)學(xué)生由擺滿方格到只擺部分方格,再到用一個方格去擺,直至在頭腦中擺方格,思維難度逐步加大。而每次操作活動中,都引導(dǎo)學(xué)生邊看實物或圖形,邊有序進(jìn)行言語表述與符號填寫——“選面積l平方()的方格去測量,每行擺()個方格,擺()行,一共是( )×()方格,面積是( )”,從而強(qiáng)化了“求長方形面積,就是看一共包含多少個面積單位”的知識內(nèi)核,使面積計算模型的建構(gòu)水到渠成。借助與實物或圖形相對應(yīng)的言語與符號的及時抽象,數(shù)學(xué)思維的斷層瞬間彌合,學(xué)生的空間觀念真正實現(xiàn)由“一維”到“二維”的飛躍,并為以后學(xué)習(xí)用立方格去測量三維空間的物體體積,埋下了思維生長的種子,培育了結(jié)構(gòu)化認(rèn)知、系統(tǒng)性思維。
二、言語與符號表征讓數(shù)學(xué)思維的“穿越”靈動自如
在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中,幫助學(xué)生及時實現(xiàn)由動作思維到形象思維再到抽象思維的提升,是數(shù)學(xué)建模能否順利達(dá)成的關(guān)鍵;而在應(yīng)用模型過程中,則要著重引導(dǎo)學(xué)生借助動作表征、形象表征,尤其是借助言語表征和符號表征,將實際問題由抽象變?yōu)樾蜗?、由繁雜變?yōu)楹唵?,將解題思路由模糊變?yōu)榍逦?、由?nèi)隱變?yōu)橥怙@、由艱澀變?yōu)榱鲿?,讓思維在具象、形象和抽象間順逆穿梭、自由跳躍、靈活轉(zhuǎn)換,進(jìn)而讓學(xué)生在實際運(yùn)用中更好地提升數(shù)學(xué)理解力和執(zhí)行力、培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新精神。
1.讓解題思路的呈現(xiàn)一目了然
蘇教版數(shù)學(xué)教材中安排了解題策略的教學(xué),目的是引導(dǎo)學(xué)生借助畫圖、列舉、列表等策略成為思考的高手。其實,在解答一些老大難問題時,我們還可以引導(dǎo)學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上,用共同約定的符號或言語來“固化”解題流程,讓解題思路的呈現(xiàn)一目了然、耳熟能詳。
比如,在解答“小強(qiáng)用5米長的鐵絲做了8個完全一樣的‘九連環(huán)。做一個‘九連環(huán)需要鐵絲()/()米,1米長的鐵絲可以做()/()個?”等有關(guān)分?jǐn)?shù)除法的
實際問題時,學(xué)生一開始很容易出錯。因為他們將這類問題跟“求A是B的幾分之幾”的問題混為一談,常用問題中先出現(xiàn)的量,去除以后出現(xiàn)的量。為此,我們先以學(xué)生幼兒園時就會解答的問題“平均每人分得幾塊糖”為例,讓他們明確:最終求的是每份幾塊糖,不是每份幾個人,所以要將“糖的總塊數(shù)”平均分,關(guān)系式是“總塊數(shù)÷總?cè)藬?shù)”;同時讓學(xué)生用畫圈來關(guān)注問題中的計量單位,用交叉的箭頭進(jìn)行符號標(biāo)注(如圖3中的標(biāo)注),提醒自己是用后面的總數(shù)量去除以前面的總份數(shù);同時引導(dǎo)學(xué)生用言語表述:做一個‘九連環(huán)要鐵絲多少米,關(guān)鍵的單位名稱是“個”和“米”,要求每份是多少米,要用“總米數(shù)÷總個數(shù)”;1 米長的鐵絲可以做多少 ,關(guān)鍵的單位名稱是“個”和“米”,要求每份是多少個,要用“總個數(shù)÷總米數(shù)”。有了以上的符號標(biāo)注與言語表述,學(xué)生頓時醒悟,再想出錯也不可能了。
2.讓分率含義的解讀一清二楚
在小學(xué)數(shù)學(xué)中,分?jǐn)?shù)常常被認(rèn)為是最復(fù)雜的數(shù)。有研究者認(rèn)為,分?jǐn)?shù)是一些小學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中出現(xiàn)困難的實際起點,并由此在小學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中出現(xiàn)了兩極分化[2]。為了幫助學(xué)生攻破這一學(xué)習(xí)堡壘,尤其是幫助學(xué)生精準(zhǔn)解讀表示關(guān)系的分?jǐn)?shù)——分率的含義,除了做手勢、畫圖形等方法外,筆者引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地用符號標(biāo)注和言語表述來理解分?jǐn)?shù)的含義,使學(xué)生在“守本分、抓份數(shù)“中思路澄澈、心如明鏡。
如在解答蘇教版《數(shù)學(xué)》六年級上冊的分?jǐn)?shù)乘法問題:吳大伯家去年收白果520千克,收的核桃比白果多2/5。收的核桃比白果多多少千克?收核桃多少千
克?筆者引導(dǎo)學(xué)生借助符號清晰解讀分率2/5的含義,
即:( ) ;言語表述:2/5是把白果的千克數(shù)看作“單位1”的量,平均分成5份,核桃多這樣的2份,共7份。之后讓學(xué)生以白果的千克數(shù)為標(biāo)準(zhǔn),寫出多個乘法或加法的關(guān)系式。在獨(dú)立思考與全員互動的基礎(chǔ)上,學(xué)生找到了4個關(guān)系式:白果千克數(shù)×2:多的千克數(shù),白果千克數(shù)×(1+2/5):核桃的千克數(shù),白果千克數(shù)+多的千克數(shù)=核桃千克數(shù),白果千克數(shù)×(1+1+2/5):它們一共的千克數(shù)。有了這
樣的深刻解讀,之后的問題解答就輕松多了。
3.讓數(shù)學(xué)推理的展開順暢自如
人們在登山時,總要借助石階、扶手,甚至是套在身上的繩索。同樣,解答復(fù)雜問題時,言語與符號表征尤如救命的繩索,會讓學(xué)生的抽象思維和邏輯推理安全行進(jìn),進(jìn)而成功地培育他們的抽象思維與理性精神。
解答蘇教版《數(shù)學(xué)》六年級下冊的雞兔同籠問題,教材上的方法一般有畫圖調(diào)整法、列表調(diào)整法、列方程解答法和直接列式解答法。筆者教學(xué)時,引導(dǎo)學(xué)生在頭腦中想圖的同時,借助符號標(biāo)注與言語表述,及時地進(jìn)行合情推理與逆向推理,讓學(xué)生在符號世界里成功地完成理性推演,獲得難題的破解和理性思維的提升。圖4是一位學(xué)生上臺板演的解題過程(題目:雞兔同籠,共有頭35只,腳94只。求雞、兔各幾只?)。板演后,向全班交流了他的思路:將其中的兔全部假設(shè)為雞,那1兔看成l雞,腳數(shù)就會少2只,那么腳數(shù)一共會少24只;24里有12個2,所以兔的只數(shù)就是12只,雞的只數(shù)是23只。以上過程中的標(biāo)注和列式,直擊知識內(nèi)核和思維要害,幾乎被所有學(xué)生內(nèi)化與活用;同時還無痕地滲透了抽象、推理、建模等數(shù)學(xué)思想,培養(yǎng)了理性化、結(jié)構(gòu)化的思維方式和認(rèn)知圖式。
總之,我們要創(chuàng)造性地借助言語表征和符號表征,使學(xué)生的動作思維、形象思維和抽象思維得以生動、和諧、全面地獲得發(fā)展,讓學(xué)生的思維在具象、形象和抽象間自如提升、自由穿梭,從而培養(yǎng)學(xué)生的多元思維和理性精神,使數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的培育落地生根。
參考文獻(xiàn)
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[責(zé)任編輯:陳國慶]