何 嘉
(常州市局前街小學(xué)教育集團(tuán)華潤小學(xué),江蘇 常州 213000)
數(shù)學(xué)的本質(zhì)在于引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)量化的方式認(rèn)識世界,數(shù)量化第一個維度是數(shù)感,數(shù)感是思維的結(jié)果。第二個維度是量感,量感是度量的結(jié)果。度量是人創(chuàng)造出來的認(rèn)識事物、進(jìn)而認(rèn)識現(xiàn)實(shí)世界的工具。度量可以因人而異,度量單位就是把不同個體的度量方法標(biāo)準(zhǔn)化,并且能夠得到人們的廣泛共識。本文立足于“度量單位”,剖析其本質(zhì),進(jìn)而探索量感培育策略,以期提升學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)和解決實(shí)際問題的能力。
雖然度量單位都是人為規(guī)定的,但就度量單位的形成過程而言,大體可以分為兩類:一類是通過抽象得到的,是人思維的結(jié)果;另一類是借助工具得到的,是人實(shí)踐的結(jié)果。
1.通過抽象得到的度量單位
在小學(xué)階段,通過抽象得到的度量單位主要指數(shù)量度量,即度量數(shù)量的多少,比如整數(shù)計數(shù)單位、分?jǐn)?shù)單位的學(xué)習(xí)。這類度量單位的學(xué)習(xí)要遵循從感性具體——感性一般——理性具體的思維過程,過程中借助一一對應(yīng)、數(shù)形結(jié)合等方法,逐步拔高數(shù)學(xué)抽象的層次,培養(yǎng)學(xué)生數(shù)感。
2.借助工具得到的度量單位
借助工具得到的度量單位在小學(xué)階段很常見,比如長度單位、面積單位、體積單位等常見的量。這些量的度量方法多種多樣,用不同工具度量得到的精確程度也不同,為了表達(dá)的需要,必須建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),即統(tǒng)一度量單位。這類度量單位的學(xué)習(xí)有助于培育學(xué)生量感,提高學(xué)生不借助工具對這些常見的量進(jìn)行推斷的能力。
本文聚焦于借助工具得到的度量單位,由此談量感培育,因此我們梳理了小學(xué)階段該類度量單位(見下表)。
蘇教版“度量單位”(借助工具)梳理
從表中可見,由工具得到的度量單位主要涉及貨幣、長度、時間、質(zhì)量、面積、體積、容量等方面,其編排呈螺旋上升,比如長度單位的學(xué)習(xí)經(jīng)歷認(rèn)識厘米和米→分米和毫米→千米的過程,前期對于長度單位的掌握程度直接影響后續(xù)學(xué)習(xí),因此教師在教學(xué)這類度量單位時要有長程意識,在教學(xué)中注重學(xué)生量感培育。
量感是對量的感受,是指視覺、觸覺等感官對物體的規(guī)模、程度、速度等方面的感覺,也就是對物體的大小、多少、輕重、厚薄等的感性認(rèn)識。在小學(xué)階段,量感主要是指對長度、面積、體積、時間、質(zhì)量、貨幣等的感性認(rèn)識??梢?,量感是度量的結(jié)果,度量單位(借助工具)的教學(xué)是培育學(xué)生量感的有效載體。
具體而言,度量單位(借助工具)的教學(xué)在量感培育方面主要有以下價值:
1.滿足測量需求
度量單位的產(chǎn)生源于測量的需要,比如長度單位或面積單位,都要選取合適的度量單位去測量適合的物體的長度或物體面的大小。在測量的過程中會得到多樣的測量結(jié)果,出于交流的需要,就會產(chǎn)生統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的需求,而統(tǒng)一的度量單位也就應(yīng)運(yùn)而生了,學(xué)生對量有了初步的感知。
2.發(fā)展空間觀念
空間觀念是指對空間中物體的位置以及位置之間關(guān)系的感性認(rèn)識,為了進(jìn)一步研究,人們構(gòu)建了度量的方法。借助工具得到的度量單位,比如長度、面積、體積等都體現(xiàn)了對圖形的度量。量感是空間觀念在測量領(lǐng)域的精細(xì)化和具象化,關(guān)注度量單位的教學(xué)有助于發(fā)展學(xué)生空間觀念,培育量感。
3.提高估測能力
量感是學(xué)生不使用測量工具對某個量的大小進(jìn)行推斷,并用某個單位表示的量與某個實(shí)際物體的大小相吻合的一種感覺??梢?,量感是一種感覺,更是一種能力。這種能力很大程度上指的是一種估測的能力,一種空間想象能力。度量單位的教學(xué)可滲透于基本估測方法,以此增強(qiáng)學(xué)生對度量單位的感知,提高估測能力。
學(xué)生喜愛的實(shí)踐活動可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,促使學(xué)生全身心參與其中。教師要引導(dǎo)學(xué)生在動手操作中真實(shí)感受度量單位的形成過程,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷認(rèn)知沖突,自然產(chǎn)生需要建立統(tǒng)一的度量單位來度量物體的心理需求。在操作實(shí)踐的過程中發(fā)展學(xué)生量感,找準(zhǔn)量感生長的起點(diǎn)。
比如在蘇教版四年級上冊“認(rèn)識升”的教學(xué)過程中,教師可以這樣設(shè)計來激發(fā)需求:
1.借助容器,了解容量的含義
談話:介紹各種容器。
出示三個容器:
提問:你覺得幾號容器盛的水最多?為什么?
介紹:3 號容器盛的水最多,3 號容器的容量最大。
(板書:看一看)
追問:1 號杯和2 號杯,哪個容量大?你能估一估嗎?
交流:可以用實(shí)驗來驗證自己的猜想。
(板書:做一做)
小結(jié):容量是有大小的。
2.設(shè)置沖突,激發(fā)統(tǒng)一單位的需求
交流:3 號容器的容量最大,那它的容量到底是多少呢?你有辦法測量嗎?
出示小明和小紅的測量結(jié)果:小紅倒?jié)M5杯,小明倒?jié)M4 杯。
討論:為什么測量結(jié)果不一樣?
(板書:單位不同,數(shù)據(jù)不同)
明確:為了準(zhǔn)確測量或計量容器的容量,要使用統(tǒng)一的單位。
揭示課題:認(rèn)識升。
“升”這一度量單位對學(xué)生來說還是比較陌生的,雖然“升”在日常生活中并不少見,比如飲料瓶上都會標(biāo)明幾升,但學(xué)生一般不會特意去關(guān)注。因此在上述教學(xué)活動中,教師并沒有介紹完各種容器后直接告知學(xué)生今天學(xué)習(xí)容量單位升,而是設(shè)置多樣的實(shí)踐活動,逐步激發(fā)學(xué)生在活動中體會到統(tǒng)一度量單位的必要性,自然引出“升”這一概念。學(xué)生在認(rèn)知沖突的引領(lǐng)下聯(lián)系自身生活經(jīng)驗反思,認(rèn)識并感受“升”的含義,在實(shí)踐的過程中發(fā)展量感。教師在過程中給學(xué)生提供多種素材,引導(dǎo)動手操作、體驗,找準(zhǔn)了量感生長的“最近發(fā)展區(qū)”,量感得以順利生長。同時,量感的生長也有助于學(xué)生更好地理解“升”這一容量單位在現(xiàn)實(shí)生活中的意義。
激發(fā)度量需求后,學(xué)生量感的培育要從“1個標(biāo)準(zhǔn)的計量單位”開始,即從“單位量感”開始。學(xué)生要對“1 個標(biāo)準(zhǔn)的計量單位”有充分的認(rèn)識,能夠明確“標(biāo)準(zhǔn)”、內(nèi)化“標(biāo)準(zhǔn)”。教學(xué)中教師要引導(dǎo)學(xué)生積極尋找身邊熟悉的物體作為參照,以此豐富“單位量感”。只有學(xué)生形成了正確的“單位量感”表象,量感的發(fā)展才有了基石,之后“疊加量感”的形成才有參照。
比如在“認(rèn)識升”這節(jié)課中,為了幫助學(xué)生建立1 升的實(shí)際量感,教師可以設(shè)計如下操作活動:
活動一:量1 升
①師生合作,用量杯量出1 升水;
②小組合作,用量杯量出1 升水;(用手比劃感受1 升水有多少)
③觀察交流,說說對1 升水多少的感受。
活動二:找1 升
①找一找:小組合作,找出生活中的1 升;
②比一比:和量杯里的1 升比一比,看看找到的1 升有什么不同;
③說一說:生活中的1 升和量杯中的1 升有什么異同。
活動三:想1 升
①想一想:生活中的1 升高矮粗細(xì)各不同,準(zhǔn)確介紹1 升有點(diǎn)難,怎么辦?
②猜一猜:出示1 立方分米的正方體容器,交流:如果把這1 升水倒入這個正方體容器,會怎樣呢?
③試一試:操作驗證,發(fā)現(xiàn)1 升水正好裝滿1 立方分米的正方體容器;
④說一說:觀察1 立方分米容器里的1升,說一說它的大小。閉眼想象1 升的樣子,再說一說。
教師先通過“量、說、用手比劃”等活動幫助學(xué)生建立1 升的初步表象,此時,學(xué)生對1 升的認(rèn)識還停留在量杯中水有多少的階段。隨后,教師給每個小組提供了大量生活中的容器,通過“找出生活中的1 升”這一活動,促使學(xué)生提取頭腦中剛形成的1 升表象,進(jìn)而充實(shí)前期形成的表象,通過“比較1 升的異同”進(jìn)一步加深對1 升表象的認(rèn)識。到目前為止,學(xué)生頭腦中形成的1 升表象各不相同,教師順勢提出“準(zhǔn)確介紹1 升有點(diǎn)難”這一問題,自然引發(fā)學(xué)生再次“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”的需求。通過量1 升→找1 升→想1 升三次遞進(jìn)活動,學(xué)生充分經(jīng)歷了1 升表象的形成過程,最終形成鮮明的表象,建立了清晰的“單位量感”,并為接下來“疊加量感”的發(fā)展提供了知識基礎(chǔ)。
日常生活中,相比“單位量感”,人們更多的是對“疊加量感”的感知,比如書包有多重、教學(xué)樓有多高、火車站有多遠(yuǎn)等。因此,學(xué)生量感的培育要經(jīng)歷從“單位量感”到“疊加量感”的升華過程,豐富的估測活動在量感建立、完善的過程中就顯得尤為重要。教師要精心設(shè)置各種形式的估測活動,幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)量感從“1”到“幾”的飛躍,讓量感更精確。
比如在蘇教版三年級上冊“認(rèn)識千克”這節(jié)課中,當(dāng)學(xué)生對“1 千克”有了初步感知后,教師可以這樣設(shè)計估測活動引導(dǎo)學(xué)生借助“1 千克”來感受“幾千克”:
活動一:找出1 千克。
四人小組活動:在四件物品(3 塊肥皂、字典、小麥粉、實(shí)心球)中找出最接近1 千克的物品。
①只用眼睛看,找出最接近1 千克的物品;
②只用手掂重,找出最接近1 千克的物品;
③用臺秤驗證,找出最接近1 千克的物品。
活動二:感受2 千克。
問題:怎樣估計出實(shí)心球是幾千克?
實(shí)驗:和1 千克比一比、掂一掂,估計出實(shí)心球是幾千克。
稱一稱,驗證實(shí)心球的重量。
活動三:感受3 千克。
觀看視頻,了解書包的重量與體重的關(guān)系。
實(shí)驗:在書包內(nèi)裝書,比比哪個組的書包重量最接近3 千克。
用稱驗證,評選出最接近的一組。
書包重量調(diào)整到大約3 千克后背一背。
當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)“千克”這一單位后,教師要引導(dǎo)學(xué)生通過多種感官去感知“1 千克”,建立“1千克”的單位量感,而且要逐漸疊加數(shù)量,讓學(xué)生建立“幾千克”的量感。
在活動一中,學(xué)生先是用眼睛看,用手掂,估測出最接近1 千克的物品,緊接著用臺秤驗證,在動眼、動手、動腦的過程中建立了“1 千克”的清晰量感。
活動二和活動三的開始都是引導(dǎo)學(xué)生以“1千克”為參照標(biāo)準(zhǔn),通過用手掂和“1 千克”做對比,以此估測“幾千克”。而且三次活動在估測完后都會用臺秤驗證,看看誤差有多少。活動三更是讓學(xué)生進(jìn)行調(diào)整,將書包重量調(diào)整到3 千克后再背一背感受真實(shí)重量。
三次活動的設(shè)計讓學(xué)生經(jīng)歷了嘗試→估測→驗證→矯正→感知的全過程,他們的估測能力得以螺旋上升,量感得到進(jìn)一步完善。
量感本質(zhì)上是一種感覺,它看不見、摸不著,因此有其抽象性。量感又是度量的結(jié)果,度量結(jié)果的表達(dá)能夠反映量感的發(fā)展情況。對于小學(xué)生而言,能夠清晰表達(dá)度量結(jié)果很重要,因為這證明他們真正經(jīng)歷了度量的過程并有所得。教師在教學(xué)過程中要尊重學(xué)生對于度量結(jié)果的多樣化表達(dá),在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)規(guī)范,讓學(xué)生的量感可表達(dá)。
比如在蘇教版三年級下冊“面積的含義”這節(jié)課中,對于“面有多大”這一問題,教師可以這樣設(shè)計教學(xué)活動:
活動一:測量課桌面積
談話:老師現(xiàn)在想給桌面鋪上一層桌墊,需要買多大的呢?
小組討論,明確:要找一個標(biāo)準(zhǔn)來測量。
要求:教師給大家準(zhǔn)備了A4 紙和數(shù)學(xué)本,同桌兩人每人各選擇一種量一量。
交流測量結(jié)果:課桌面大約是4 張A4 紙那么大,課桌面大約是6 本數(shù)學(xué)本那么大。
明確:選好標(biāo)準(zhǔn),用幾個什么來說清楚課桌面有多大。
(板書:數(shù)+標(biāo)準(zhǔn))
活動二:測量黑板面積
啟思:如果想知道黑板面的面積有多大,你有什么好方法?
反饋:數(shù)學(xué)本、A4 紙都小了些,那可以怎么辦呢?
明確:可以用大一點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn),比如報紙測量。
測量:黑板面大約是11 張小數(shù)報那么大。
總結(jié):想說清楚面有多大,只需要選擇合適的標(biāo)準(zhǔn),用數(shù)+標(biāo)準(zhǔn)說成幾個什么那么大就行了。
三年級下學(xué)期“面積單位的認(rèn)識”這節(jié)課的重要學(xué)習(xí)目標(biāo)之一就是發(fā)展學(xué)生量感,而量感的培育在教學(xué)其前一課時“面積的含義”時就可以讓學(xué)生有所感受。
“課桌面到底有多大”這一問題怎樣用語言告訴別人呢?學(xué)生如何去表征“面有多大”這件事?可以找一個“標(biāo)準(zhǔn)”去說明,可以是4 張A4紙、8 本練習(xí)本等。選定一個參照物,用“幾個什么”來說明“面有多大”這件事情。用“數(shù)+標(biāo)準(zhǔn)”作為數(shù)學(xué)化路徑來刻畫“面有多大”,在此基礎(chǔ)上才有接下來統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的需要。
刻畫“面有多大”這件事就是在幫助學(xué)生建立量感,標(biāo)準(zhǔn)越熟悉、數(shù)值越小就越能想象面有多大。因此,“面積”的本質(zhì)是在培育量感,學(xué)習(xí)“面積”是發(fā)展學(xué)生量感的過程,教師要幫助學(xué)生規(guī)范度量的結(jié)果,讓量感可以表達(dá)出來。而且在量感培育方面教師要有長程意識,目光不僅僅局限于“度量單位”,要關(guān)注“度量單位”的前言后續(xù)對于量感培育的價值。
綜上所述,教師要高度重視度量單位,尤其是借助工具得到的度量單位在培育學(xué)生量感方面的價值。教師可從激發(fā)需求、清晰標(biāo)準(zhǔn)、估測疊加、規(guī)范結(jié)果等方面培育學(xué)生量感,讓學(xué)生的量感可生長、有參照、更精確、易表達(dá)。讓我們立足度量單位,重視學(xué)生量感培育,從而提升學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)!