□錢利平
《義務教育數(shù)學課程標準(2011年版)》中指出,“運算能力主要是指能夠根據(jù)法則和運算律正確地進行運算的能力。培養(yǎng)運算能力有助于學生理解運算的算理,尋求合理簡潔的運算途徑解決問題”。這兩句話實際上刻畫了運算能力的三個主要表現(xiàn)特征:正確運算、理解算理、方法合理。那么,新課標提出8 年了,對運算能力而言,現(xiàn)狀又是怎樣的呢?
為了對學生情況有比較準確的了解,我們對某校83名學生進行了一個小樣本調查。
調查材料:請你用自己喜歡的方法算:36×0.25(其中一道前測題)。結果如圖1所示。
從前測情況看出:學生的筆算意識相當強,但對運算意義的理解不深刻。正是基于這樣的教學現(xiàn)狀,我們思考:運算能力作為數(shù)學學科獨有的關鍵能力,能否將它拆分為“運”的能力與“算”的能力?“運”是意識、思想、策略,是一種思維活動;“算”是技能、實踐、演練,是一種操作活動。要培養(yǎng)學生的運算能力,不僅要培養(yǎng)學生“算”的能力,更要培養(yǎng)學生“運”的能力。因此,教學中要體現(xiàn)先“運”后“算”,邊“運”邊“算”,“算”后再“運”這樣的計算教學特色,讓“運”貫穿于“算”的全過程。一個學生如果頭腦里“運”清楚,“運”明白了,“算”就是水到渠成的一件事。
“意識”是指人的頭腦對客觀物質世界的反映,也是感覺、思維等各種心理過程的總和。遇到36×0.25,為什么會有36%的學生選擇列豎式筆算?說明學生沒有求簡意識。那么教師該如何運意識之道呢?第一,學生在運算前要有簡算的意識,想一想“能簡算嗎”;第二,學生在運算時要有質疑辨析的意識,思考“我這樣算有根據(jù)嗎”;第三,學生在運算后要有反思檢查的意識,自查“算得對嗎?算得巧嗎”。
在計算教學中,教師往往重視讓學生低頭算,卻忽視了讓學生抬頭想。因此,在36×0.25 的教學中,筆者提問:“不列豎式計算,你還有別的方法嗎?”通過呈現(xiàn)學生的四種不同算法,引發(fā)學生的思維碰撞(如圖2)。
圖2
這四種算法的呈現(xiàn)是有視覺沖擊的,它明確地告訴學生,一道計算題,可以有不同的簡便算法,每種算法只要有根據(jù),就是合理的。因此學生在計算時,潛意識里要有高效運算的“簡算意識”。
合理的算法,需要知道合的是什么理,根據(jù)什么樣的運算律,運算律又是根據(jù)什么樣的運算義。對于圖2中的四種算法,筆者引發(fā)學生思考:“這些算法都有根據(jù)嗎?”通過對比辨析,學生既感受到算法的多樣化,又對算法合理性的本質再次內化,“依據(jù)意識”深入人心。
我們來看,生1和生2運用了乘法分配律,生3運用了積的變化規(guī)律,生4運用了乘法結合律。學生從“不同的運算定律”中感悟到“運算意義的相同”,即都是36 個0.25 相加,這是算法背后的“依據(jù)”,也是算法的“根”。一旦算理扎根,學生在運算時,只需要對與之相關的運算順序、運算法則和運算定律進行靈活運用,就能做到有律可依,達到計算過程的“簡化”。
學生在交流、辨析和比較中,會找到適合自己的最優(yōu)算法。如在對36×0.25的幾種算法的反饋過程中,通過對比筆算方法和學生常見的錯誤:(4×9)×0.25=9×0.25+4×0.25,引發(fā)學生自查:“表示的是36個0.25嗎?你喜歡哪種算法?”同時,在對“算得對嗎”“算得巧嗎”這兩個問題的反思覺察中,通過對最優(yōu)算法的欣賞評價,進一步深化學生“反思檢查”的意識。
因此,教師要讓學生在計算時,運意識之道。學生在“能簡算嗎”“有根據(jù)嗎”“算得對嗎?算得巧嗎”這樣一連串問題的自我設問中,不斷地進行自我覺察,自我調整,從而求得算法之簡。
計算規(guī)則一般有兩類:一類是法則,根據(jù)法則確定運算順序;一類是定律,根據(jù)定律可以打破既定的運算順序。在計算中,學生往往會出現(xiàn)兩類情況:第一類是該依法則計算時卻按定律算,表現(xiàn)為“不能簡算的亂簡算”;第二類是該依定律計算時卻按法則算,表現(xiàn)為“能簡算的不簡算”,這反映出學生對“法則”和“定律”的本質理解不清晰、不到位的問題。那么,如何在教學中運規(guī)則之道,正算法之理呢?
法則是人們在計算中自然形成的一種計算規(guī)則,是小學數(shù)學規(guī)則的主要表現(xiàn)形式之一,它廣泛地存在于數(shù)與代數(shù)、圖形與幾何、統(tǒng)計與概率等內容之中。
在教學中,教師應嚴格要求學生按照相應的定理、定義和法則理解題目,讓學生逐漸養(yǎng)成遵守法則的習慣。與此同時,還需要讓學生認識到不遵守法則的后果。例如,在加減混合的綜合算式計算教學過程中,為了讓學生認識到“從左往右”的計算順序,教師可出示這樣的題目:10-7.5+2.5=?,學生可能會給出5 和0 兩種答案,此時教師便可以告訴學生正確答案,讓學生清楚地認識到加減混合算式的運算法則,從而逐漸培養(yǎng)學生的規(guī)則意識。
運算定律是一種模型化知識,是對數(shù)的運算過程中基本規(guī)律的歸納與總結。然而,在教學實踐中我們發(fā)現(xiàn),學生混淆運算定律的情況特別多。例如1.25×2.5×12 一題,混淆運算律的情況主要有以下兩種(如圖3)。
圖3
學生只關注到1.25×8 以及2.5×4 可以湊整,而對算式的結構特征認識模糊。對數(shù)據(jù)的片面關注導致學生對乘法結合律與乘法分配律混淆不清。那么如何幫助學生厘清定律,對運算律有清晰的認識呢?教師可以結合具體情境展開教學(如圖4)。
圖4
把2.5變成長方形木板的長,1.25變成長方形木板的寬。一方面,學生更加傾向把1.25×2.5這一塊木板的面積當成一個“整體”,有效規(guī)避了錯誤;另一方面,從乘法分配律的結構特征入手,強化學生的結構意識,使學生對運算定律的結構印象深刻。
由此可見,運規(guī)則之道,幫助學生厘清法則和定律,有助于培養(yǎng)學生合理選擇算法的能力,發(fā)展學生思維的靈活性。
運算策略水平是鑒別學生運算能力高低的一個敏感因素。運策略之道,一方面可以與現(xiàn)實背景相結合,賦予計算在實際生活中的價值;另一方面可以借助“數(shù)形結合”,通過幾何直觀,使抽象的計算教學變得具體形象。
策略1:與現(xiàn)實背景相結合,以現(xiàn)實模型釋算法之義
小學數(shù)學中的計算題往往取自生活原型。給運算賦予現(xiàn)實背景,可以讓純粹的計算變得鮮活。比如,在探究《乘法分配律》一課中,筆者在課堂上出示如下情境。
(1)學校購買春裝校服,每件上衣50元,每條褲子45 元,買這樣的30 套衣服一共要多少元?(只列式不計算)
(2)在一個長方形花圃里栽郁金香和菊花(如下圖),這個花圃占地多少平方米?(只列式不計算)
通過列式,學生出現(xiàn)了兩種思路的算式表達——“先求和,再相乘,即(a+b)×c”或“先分別乘,再相加,即a×c+b×c”。從現(xiàn)實背景入手,通過對數(shù)學模型的解構,讓運算意義或算理的解釋與現(xiàn)實問題的解決融合起來,讓學生理解算法的“要義”。
策略2:與平面圖形相結合,以數(shù)形結合釋算法之義
華羅庚老師說過,“數(shù)形結合百般好,隔離分家萬事休”。幾何直觀是數(shù)學課程標準提出的十個核心概念之一,主要是指利用圖形描述和分析問題,幫助學生直觀地理解數(shù)學,研究問題。
例如在教學1.25×2.5×12 時,教師可以借助長方形,幫助學生建立正確的表象。如何引導學生正確計算呢?學生想到“1 塊木板的面積×12”:1.25×2.5×12,一個一個看,顯然算起來比較麻煩。這時教師提出可以結合圖,使計算更簡便。引導學生算
大長方形的長×寬:(2.5×4)×(1.25×3)(如圖5);也可以算一行的面積×3:(2.5×4×1.25)×3(如圖6)。兩種方法都利用了2.5×4 可以湊整的數(shù)據(jù)特征,達到簡算的目的。而且這兩種算法溝通了“運算意義”和“運算定律”之間的關系,幫助學生理解算理。
圖5
圖6
那么可不可以算一列的面積×4 呢?(1.25×3×2.5)×4,顯然這樣計算是比較麻煩的。這道題目很有意思,在圖形意義的指導下,利用數(shù)據(jù)的特征,引導學生先思維后計算,從而培養(yǎng)學生良好的計算習慣。由此可見,運策略之道,就是讓每一種算法,既能找到生活原型,又能找到圖形對應,使每種算法都有理有據(jù)。
運中有智慧,算中有妙法。如果把運算中的“運”和“算”放在二維體系中,它們應該是有一定正比關系的,“運”的能力越弱,“算”的方法可能只局限在“對”上;“運”的能力一般,“算”的方法只能求好;“運”的能力越強,則“算”的方法就越巧。在當下計算教學格局重“算”的背景下,我們力圖重“運”,培養(yǎng)學生運中求道,以道馭法,這樣“道法自然”的計算課,正是我們所追求的!