摘要:基于教學(xué)內(nèi)容分析,對(duì)“數(shù)學(xué)運(yùn)算”小初銜接教學(xué)提出建議:注重算理和算法的比較,溝通各種運(yùn)算之間的聯(lián)系;運(yùn)用運(yùn)算定律和運(yùn)算性質(zhì),鋪墊從“數(shù)”到“式”的變化;追溯數(shù)與運(yùn)算知識(shí)的源頭,體會(huì)運(yùn)算思維的發(fā)展性;加強(qiáng)針對(duì)性的專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練,提高運(yùn)算能力。
關(guān)鍵詞:小初銜接;數(shù)學(xué)教學(xué);數(shù)學(xué)運(yùn)算;運(yùn)算思維
一、 教學(xué)內(nèi)容分析
運(yùn)算是數(shù)學(xué)的核心內(nèi)容之一,貫穿于各個(gè)階段的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中。從小學(xué)到初中,數(shù)學(xué)運(yùn)算的有關(guān)內(nèi)容有兩大顯著變化:一是數(shù)的范圍從自然數(shù)、正小數(shù)、正分?jǐn)?shù)擴(kuò)充到有理數(shù)、實(shí)數(shù)領(lǐng)域,數(shù)的運(yùn)算也相應(yīng)地在加、減、乘、除的基礎(chǔ)上引入了乘方、開(kāi)方,實(shí)現(xiàn)了由局部到“全局”(實(shí)際上是更大的局部)的跨越;二是運(yùn)算對(duì)象從“數(shù)”擴(kuò)充到“式”,即從算術(shù)運(yùn)算過(guò)渡到代數(shù)運(yùn)算,實(shí)現(xiàn)了由具體到抽象、由特殊到一般的跨越。具體的變化關(guān)系(銜接內(nèi)容)如下:
關(guān)于有理數(shù)的運(yùn)算,小學(xué)階段學(xué)習(xí)自然數(shù)、正小數(shù)、正分?jǐn)?shù)的四則運(yùn)算,分為加減、乘除兩級(jí);初中階段學(xué)習(xí)有理數(shù)(包括負(fù)數(shù))的加、減、乘、除、乘方、開(kāi)方運(yùn)算,分為三級(jí),一般包括確定符號(hào)、進(jìn)行計(jì)算兩個(gè)步驟。
關(guān)于運(yùn)算律和運(yùn)算性質(zhì),小學(xué)階段學(xué)習(xí)加法交換律、結(jié)合律,乘法交換律、結(jié)合律,以及乘法對(duì)加法的分配律,還學(xué)習(xí)減法的性質(zhì)、除法的性質(zhì)等;初中階段數(shù)系擴(kuò)充后,運(yùn)算律和運(yùn)算性質(zhì)依然適用,但靈活運(yùn)用的要求更高。
關(guān)于代數(shù)式的運(yùn)算,小學(xué)階段學(xué)習(xí)用字母表示運(yùn)算律和數(shù)量關(guān)系,以及簡(jiǎn)單的代數(shù)求值;學(xué)習(xí)倍數(shù)關(guān)系和因數(shù)關(guān)系、公倍數(shù)和最小公倍數(shù)、公因數(shù)和最大公因數(shù);還學(xué)習(xí)從長(zhǎng)方形的面積公式推導(dǎo)出正方形、平行四邊形等平面圖形的面積公式。初中階段學(xué)習(xí)合并同類(lèi)項(xiàng)和去括號(hào)的法則,簡(jiǎn)單的整式加法和減法運(yùn)算,簡(jiǎn)單的整式乘法運(yùn)算;學(xué)習(xí)因式關(guān)系、公因式、提取公因式,以及因式分解;學(xué)習(xí)分式的約分、通分,簡(jiǎn)單的分式加、減、乘、除運(yùn)算;還學(xué)習(xí)由面積公式推導(dǎo)出乘法公式。
二、 銜接教學(xué)建議
上述變化會(huì)讓剛踏入初中的大多數(shù)學(xué)生感到很不適應(yīng),因此,教師需要做好“數(shù)學(xué)運(yùn)算”的小初銜接教學(xué)??偟膩?lái)看,從小學(xué)到初中,雖然數(shù)學(xué)運(yùn)算的內(nèi)容以及形式都有很大變化,但是本質(zhì)上的運(yùn)算思維是一脈相承的。著名數(shù)學(xué)教育家弗賴(lài)登塔爾指出:運(yùn)算的本質(zhì)是計(jì)數(shù),好的方法都強(qiáng)調(diào)計(jì)數(shù)。[1]運(yùn)算思維是指為了更好地計(jì)數(shù),在理解算理、應(yīng)用算法的過(guò)程中產(chǎn)生的一系列類(lèi)比、遷移、歸納、演繹、聯(lián)想、想象等思維活動(dòng)。因此,從運(yùn)算思維出發(fā),突破外在的表象,探索運(yùn)算的本質(zhì),是做好“數(shù)學(xué)運(yùn)算”小初銜接教學(xué)的基本思路。具體地,需要做好以下幾點(diǎn):
(一) 注重算理和算法的比較,溝通各種運(yùn)算之間的聯(lián)系
算理決定算法。無(wú)論小學(xué)還是初中,各種運(yùn)算的基本算理是一脈相通的。《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”)指出:數(shù)的運(yùn)算教學(xué)應(yīng)注重對(duì)整數(shù)、小數(shù)和分?jǐn)?shù)四則運(yùn)算的統(tǒng)籌,讓學(xué)生進(jìn)一步感悟運(yùn)算的一致性。[2]因此,我們?cè)诮虒W(xué)中,應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生比較算理和算法的共性和差異,溝通各種運(yùn)算之間的聯(lián)系,形成對(duì)運(yùn)算的整體認(rèn)識(shí)。
例如,在“數(shù)的運(yùn)算”的復(fù)習(xí)教學(xué)中,教師出示如下題組:① 278+1436=;② 37.3+9.92=;③ 3/4-1/6=。對(duì)此,學(xué)生在正確計(jì)算方面應(yīng)該不存在困難。教師要重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)練習(xí)分別復(fù)習(xí)整數(shù)、小數(shù)、分?jǐn)?shù)加(減)法的計(jì)算法則。這三種運(yùn)算表面上看有比較大的差異:整數(shù)加(減)法要求末位對(duì)齊;小數(shù)加(減)法要求小數(shù)點(diǎn)對(duì)齊;分?jǐn)?shù)加(減)法強(qiáng)調(diào)通分(分母統(tǒng)一)。教師可以繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生從表面走向深入:實(shí)質(zhì)
上,三個(gè)計(jì)算法則不是相互割裂的,它們的核心都是相同計(jì)數(shù)單位方可直接相加(減)。如此,返回算理進(jìn)行解釋?zhuān)瑢⒄麛?shù)、小數(shù)、分?jǐn)?shù)加(減)法的計(jì)算法則統(tǒng)一起來(lái),突出本質(zhì),更有利于知識(shí)的理解和保持。
在學(xué)生認(rèn)識(shí)到“數(shù)的加減運(yùn)算就是‘基本單位相同的情況下,‘基本單位個(gè)數(shù)的加減運(yùn)算”的基礎(chǔ)上,可以順勢(shì)拓展。比如2x+6x,“基本單位”是x,就是2個(gè)x加6個(gè)x等于8個(gè)x,即8x;再如7ab-3ab,“基本單位”是ab,就是7個(gè)ab減3個(gè)ab等于4個(gè)ab,即4ab;還如3/m+2/m,“基本單位”是1/m,就是3個(gè)1/m加2個(gè)1/m等于5個(gè)1/m,即5m。如此嘗試運(yùn)用“基本單位”的方法來(lái)進(jìn)行含有字母的式子的加減運(yùn)算,學(xué)生進(jìn)入初中以后,通過(guò)類(lèi)比便能很快掌握和理解式的運(yùn)算,特別是合并同類(lèi)項(xiàng)。
此外,小學(xué)階段的計(jì)算教學(xué),大多通過(guò)生活情境引入。如整數(shù)四則混合運(yùn)算,就是通過(guò)模擬購(gòu)物,先分步,再綜合,最后得出運(yùn)算順序。這樣的編排符合小學(xué)生的年齡特征,也利于他們通過(guò)現(xiàn)實(shí)情境理解先乘除再加減的運(yùn)算順序。進(jìn)入初中以后,引入了乘方和開(kāi)方運(yùn)算,由二級(jí)運(yùn)算拓展到三級(jí)運(yùn)算。因此教學(xué)中,可以結(jié)合情境向?qū)W生說(shuō)明:從運(yùn)算的發(fā)展來(lái)看,加減法是最基本的運(yùn)算,乘法是相同加數(shù)連加的簡(jiǎn)便運(yùn)算,除法則是相同減數(shù)遞減的簡(jiǎn)便運(yùn)算(也是乘法的逆運(yùn)算),乘除法比加減法高一級(jí),因此“先乘除再加減”既是解決實(shí)際問(wèn)題的需要,也是基于運(yùn)算意義的規(guī)定;而乘方可以看作乘法的簡(jiǎn)便運(yùn)算,開(kāi)方則是乘方的逆運(yùn)算,因此乘方、開(kāi)方是更高一級(jí)的運(yùn)算,要優(yōu)先計(jì)算,這是由運(yùn)算的意義以及運(yùn)算之間的關(guān)系決定的。這樣,就便于學(xué)生循序漸進(jìn)地理解和掌握三級(jí)運(yùn)算的意義、關(guān)系以及順序。
(二) 運(yùn)用運(yùn)算定律和運(yùn)算性質(zhì),鋪墊從“數(shù)”到“式”的變化
小學(xué)階段的運(yùn)算主要是數(shù)的運(yùn)算,通常需要從運(yùn)算的意義出發(fā),分析算理、得到算法,程序操作、得到結(jié)果。而初中階段的運(yùn)算主要是代數(shù)式(整式、分式、有理式、根式等)的運(yùn)算,更抽象,更一般,更凸顯數(shù)學(xué)本質(zhì),更適合解決問(wèn)題,通常需要基于普遍成立的運(yùn)算律、運(yùn)算性質(zhì)進(jìn)行,是一種變形,而無(wú)具體結(jié)果。正如項(xiàng)武義先生所說(shuō)的:代數(shù)學(xué)的基本思想就是有效、有系統(tǒng)地運(yùn)用普遍成立的運(yùn)算律(運(yùn)算性質(zhì))去解答多種多樣的代數(shù)問(wèn)題。[3]因此,要做好小初銜接教學(xué),就要加強(qiáng)運(yùn)算律和運(yùn)算性質(zhì)及其運(yùn)用的教學(xué),并做適當(dāng)拓展。
例如,代數(shù)式的合并同類(lèi)項(xiàng)運(yùn)算(變形)其實(shí)就是“根據(jù)乘法分配律把同類(lèi)項(xiàng)合并成一項(xiàng)”。小學(xué)高年級(jí)的教學(xué)中,可以安排這樣的練習(xí):如圖1所示,求這個(gè)場(chǎng)地的總面積。對(duì)此,可以采取兩種方法計(jì)算,即15a+15a+15a+ab=45a+ab=(45+b)a與(15+15+15+b)a=(45+b)a,從而滲透運(yùn)用乘法分配律合并同類(lèi)項(xiàng)的基本方法。
其實(shí),在小學(xué)低年級(jí),學(xué)生也經(jīng)常會(huì)做這
樣的練習(xí):6個(gè)3加4個(gè)3等于10個(gè)3,6個(gè)3減4個(gè)3等于2個(gè)3……這正是乘法分配律歸結(jié)為乘法運(yùn)算意義的具體化算理解釋。進(jìn)而,在小學(xué)階段,還可加強(qiáng)運(yùn)用乘法分配律進(jìn)行簡(jiǎn)便運(yùn)算的各種變式練習(xí),如:4.44×3.3+2.22×3.4=(2.22×2)×3.3+2.22×3.4=2.22×6.6+2.22×3.4=2.22×10=22.2,333×222÷666=(3×111)×(2×111)÷(6×111)=(3×2×111)×111÷(6×111)=(6×111)×111÷(6×111)=111。由此,讓學(xué)生通過(guò)找相同的“數(shù)”(項(xiàng)),體會(huì)“合并”的數(shù)學(xué)思想;借助“數(shù)”的運(yùn)算,體會(huì)“式”的運(yùn)算,從而感悟“數(shù)式相通”的道理。
此外,新課標(biāo)雖然將“方程”的學(xué)習(xí)完全放在了初中,但是并沒(méi)有削弱小學(xué)階段代數(shù)思維的培養(yǎng)。這主要表現(xiàn)為提升了“用字母表示數(shù)”的要求,將其設(shè)置在“數(shù)量關(guān)系”主題下。[4]小初銜接教學(xué)中,教師需要注意引導(dǎo)學(xué)生用字母表示稍復(fù)雜的數(shù)量關(guān)系,體會(huì)其一般性,從而為初中學(xué)習(xí)代數(shù)式及其運(yùn)算(變形)打好基礎(chǔ)。一方面,對(duì)具有一般性的數(shù)量關(guān)系,如運(yùn)算律、計(jì)算公式、常見(jiàn)數(shù)量關(guān)系等,要注意突出字母表示;另一方面,對(duì)一些具體情境中的數(shù)量關(guān)系,如“爸爸的年齡是兒子的4倍,媽媽比兒子大26歲”,也要讓學(xué)生嘗試用字母來(lái)表示——設(shè)兒子今年a歲,則爸爸今年4a歲,媽媽今年(a+26)歲。
(三) 追溯數(shù)與運(yùn)算知識(shí)的源頭,體會(huì)運(yùn)算思維的發(fā)展性
從自然數(shù)開(kāi)始,每擴(kuò)充一次數(shù)的集合都是為了滿(mǎn)足某種運(yùn)算的需要。[5]數(shù)與運(yùn)算關(guān)系密切,相關(guān)知識(shí)是交叉遞進(jìn)發(fā)展(螺旋上升)的。因此,在小初銜接教學(xué)中,要梳理整體觀念,注意引導(dǎo)學(xué)生回到數(shù)與運(yùn)算知識(shí)的源頭去思考問(wèn)題,主動(dòng)對(duì)接小學(xué)與初中知識(shí)體系,體會(huì)運(yùn)算思維的發(fā)展性。
例如,蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)五年級(jí)上冊(cè)《用字母表示數(shù)》單元中表示正方形的面積公式時(shí),提到了“平方”的概念:“a×a可以寫(xiě)成a·a,也可以寫(xiě)成a2。a2讀作a的平方?!绷昙?jí)上冊(cè)《長(zhǎng)方體和正方體》單元中提到了“立方”的概念:“a·a·a也可以寫(xiě)成a3,讀作a的立方?!倍K科版初中數(shù)學(xué)七年級(jí)上冊(cè)《有理數(shù)》單元對(duì)“有理數(shù)的乘方”進(jìn)行了系統(tǒng)的教學(xué),并指出:“特別地,一個(gè)數(shù)的二次方,也稱(chēng)為這個(gè)數(shù)的平方;一個(gè)數(shù)的三次方,也稱(chēng)為這個(gè)數(shù)的立方?!边@就溝通了前后知識(shí)的聯(lián)系,明確了“平方”和“立方”實(shí)質(zhì)都是“求相同因數(shù)的積的運(yùn)算”。
實(shí)際上,小學(xué)學(xué)習(xí)“平方”和“立方”主要是了解它們的意義、讀法和寫(xiě)法,以及作為計(jì)量單位(如m2、cm3)的表示方式和含義;初中學(xué)習(xí)“乘方”則作為一種運(yùn)算直接參與有理數(shù)的混合運(yùn)算。對(duì)此,在小初銜接教學(xué)中,我們可以加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的指導(dǎo):
首先,讓學(xué)生在對(duì)比中理解a2和a3的意義,如a2=a×a表示2個(gè)a相乘,與2a=a+a表示2個(gè)a相加,在“形”與“意”方面相通。
其次,適當(dāng)安排簡(jiǎn)單的乘方運(yùn)算,如32=3×3=9,43=4×4×4=64……在運(yùn)算中,強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生寫(xiě)出過(guò)程,即幾個(gè)幾相乘,以加深對(duì)乘方意義的理解。除了求整數(shù)的乘方之外,還可以安排小數(shù)和分?jǐn)?shù)的乘方運(yùn)算,如0.1 2=0.1×0.1=0.01,0.23=0.2×0.2×0.2=0.008,(2/3)2=2/3×2/3=4/9……
再次,滲透含有乘方的混合運(yùn)算的運(yùn)算順序。對(duì)比初中和小學(xué)的混合運(yùn)算,不同之處是初中增加了乘方運(yùn)算的優(yōu)先權(quán)。含有乘方的混合運(yùn)算雖然是七年級(jí)的全新內(nèi)容,但是在小學(xué)階段其實(shí)也有所涉及。例如,圓的面積計(jì)算公式S=πr2,圓柱的體積計(jì)算公式V=πr2h。教師可以強(qiáng)調(diào)類(lèi)似含有“平方”的式子需要優(yōu)先計(jì)算,并安排一些計(jì)算練習(xí)讓學(xué)生體會(huì),如32-23,82-14,8+22等。需要注意的是,含有乘方的混合運(yùn)算,除了乘方運(yùn)算之外,其他運(yùn)算以一步為宜。
最后,在六年級(jí)總復(fù)習(xí)階段,復(fù)習(xí)到“平方”和“立方”的知識(shí)時(shí),也可以適當(dāng)拓展,如:10×10寫(xiě)作102,10×10×10寫(xiě)作103,那么10×10×10×10可以寫(xiě)作怎樣的形式呢?讓學(xué)生以找規(guī)律的形式合情推理,為后續(xù)學(xué)習(xí)科學(xué)計(jì)數(shù)法(乃至其他進(jìn)制進(jìn)率的表示方法)做好鋪墊。
此外,在知識(shí)銜接的過(guò)程中,還要抓住“變與不變”的辯證關(guān)系進(jìn)行滲透,這是思維發(fā)展(學(xué)習(xí)遷移)的基本特征——無(wú)論類(lèi)比、歸納、演繹還是聯(lián)想思維,都蘊(yùn)含著變與不變的要素。比如,從正數(shù)加法到正、負(fù)數(shù)的加法(或正數(shù)的加、減法),要注意使用交換律(不變)時(shí),不能忘記帶上符號(hào)(變),如5.2-216+2.8-56不能錯(cuò)誤地變?yōu)?.2-2.8+216-56。再如,從因數(shù)分解到因式分解,注意體會(huì)質(zhì)數(shù)、一次式的基礎(chǔ)性以及試商思想、待定系數(shù)法的普適性。
(四) 加強(qiáng)針對(duì)性的專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練,提高運(yùn)算能力
大部分學(xué)生會(huì)在七年級(jí)學(xué)習(xí)有理數(shù)的相關(guān)運(yùn)算時(shí)遇到困難,錯(cuò)誤不斷。因?yàn)檫@時(shí)的運(yùn)算相比于小學(xué),不僅增加了負(fù)數(shù)(涉及相關(guān)的運(yùn)算法則),而且混合程度較高,步驟較多,同時(shí)會(huì)出現(xiàn)假分?jǐn)?shù)和帶分?jǐn)?shù)。因此,在小初銜接教學(xué)中,可以適當(dāng)增加一些針對(duì)性的專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練,以積累經(jīng)驗(yàn),發(fā)展數(shù)感,鞏固基本的計(jì)算方法,提高學(xué)生的運(yùn)算能力,提升計(jì)算的熟練度和準(zhǔn)確率。
首先,加強(qiáng)分?jǐn)?shù)與小數(shù)的互化訓(xùn)練。如,對(duì)12=0.5、14=0.25、34=0.75、15=0.2、25=0.4、35=0.6、45=0.8、18=0.125、38=0.375、58=0.625、78=0.875、110=0.1、120=0.05、140=0.025、150=0.02等常用的分?jǐn)?shù)與小數(shù)的互化,應(yīng)熟記過(guò)關(guān)。
其次,加強(qiáng)分?jǐn)?shù)與小數(shù)的專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)算訓(xùn)練,如13+0.5、0.4-14、13×0.3、14÷0.2等,提高學(xué)生算法多樣化和優(yōu)化的意識(shí)。當(dāng)然,分?jǐn)?shù)和小數(shù)的混合運(yùn)算,重點(diǎn)是提高熟練度,步驟不宜過(guò)多。
再次,加強(qiáng)帶分?jǐn)?shù)與假分?jǐn)?shù)的互化訓(xùn)練,如94=214、323=113等。同時(shí),可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的含有帶分?jǐn)?shù)的加減運(yùn)算,如214+12、413-123等;還可補(bǔ)充一些簡(jiǎn)單的含有帶分?jǐn)?shù)的乘除運(yùn)算,如225×112、54÷214等。
最后,適當(dāng)增加混合運(yùn)算的步驟,提高學(xué)生計(jì)算的熟練度。如:48÷74÷12×134=48×47×112×74=4;2.25+5.1+14-418-910=2.25+5.1+0.25-4.125-0.9=2.575……
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(陸椿,江蘇省蘇州市虎丘教育集團(tuán)金閶新城實(shí)驗(yàn)小學(xué)校。蘇州市優(yōu)秀教育工作者,蘇州市教科研先進(jìn)個(gè)人,姑蘇教育青年拔尖人才。)