○王文英
《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022 年版)》將“會用數(shù)學(xué)的語言表達現(xiàn)實世界”作為素養(yǎng)目標(biāo)之一,說明數(shù)學(xué)語言對于學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)以及素養(yǎng)發(fā)展的重要性。
反觀當(dāng)下,由于教師對數(shù)學(xué)語言的重要性認識不充分,數(shù)學(xué)課堂重“練”輕“說”的情況還很普遍:學(xué)生會做題,卻不會有條理地表達思維過程;學(xué)生有發(fā)現(xiàn),卻無法用恰當(dāng)?shù)姆绞矫枋霈F(xiàn)象;學(xué)生能明白,卻很難用簡潔的語言解釋交流……種種現(xiàn)象,暴露了數(shù)學(xué)語言能力培養(yǎng)的缺失。關(guān)注數(shù)學(xué)語言,讓學(xué)生學(xué)會用數(shù)學(xué)語言表達是數(shù)學(xué)教學(xué)亟待思考并落實的問題。
語言是人類用來表達和交流的重要工具。數(shù)學(xué)語言是自然語言的一種特殊的模式,一般分為文字語言、符號語言和圖形語言。
文字語言是數(shù)學(xué)化的自然語言,是對自然語言進行加工、改造之后形成的精確化的表達。如“兩組對邊分別平行的四邊形是平行四邊形”“兩點之間線段最短”“三角形任意兩邊之和大于第三邊”……像這樣的數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)事實和公理就是文字語言,與一般的文字語言相比,更加簡潔、完整和準(zhǔn)確。
符號語言是用字母、數(shù)字、運算符號、邏輯符號等表達數(shù)學(xué)的觀念,有自身特有的符號系統(tǒng)。數(shù)學(xué)家M·克萊因曾指出:“數(shù)學(xué)的另一個重要特征就是它的符號語言。如同音樂利用符號來代表和傳播聲音一樣,數(shù)學(xué)也用符號表示數(shù)量關(guān)系和空間形式?!睌?shù)學(xué)中公式、規(guī)律的表示,推理過程的記錄,幾何證明的過程都離不開符號語言。符號語言具有簡明扼要、高度概括的特征。
圖形語言是通過圖形的視覺形態(tài)來準(zhǔn)確地傳遞信息,它是一種視覺語言。數(shù)學(xué)中的統(tǒng)計圖、解決問題時畫的線段圖或示意圖等,都是通過圖形傳遞信息,是圖形語言。圖形語言具有直觀、生動的特征。
數(shù)學(xué)語言與其他語言形式相比,其意義主要表現(xiàn)在以下三個方面:
眾所周知,一個公式可以解決一類問題,一個字母表達式可以表示一類現(xiàn)象,數(shù)學(xué)語言的高度概括性讓數(shù)學(xué)充滿了無限魅力。比如,(a+b)×c=ac+bc表達了運算中的重要規(guī)律——乘法對加法的分配律。再如,所有正方形周長的計算都可以用C=4a表示。高度的概括性說明數(shù)學(xué)語言具有一般性。
數(shù)學(xué)語言不會因教師的教學(xué)風(fēng)格、地域差異而改變,全國各地教材版本不同、語言不同,但數(shù)學(xué)的表達完全相同,尤其是符號語言,甚至可以跨越國界無阻礙地進行交流。如14:00,不同國籍的人們看到它都明白表示什么,便于交流。說明數(shù)學(xué)語言具有科學(xué)性和嚴謹性。
相對于其他語言形式來講,數(shù)學(xué)語言的簡潔能夠幫助學(xué)生更好地理解教學(xué)內(nèi)容。如加法結(jié)合律,用文字表述為:三個數(shù)相加,先把前兩個數(shù)相加,再加上第三個數(shù),或者先把后兩個數(shù)相加,再與第一個數(shù)相加,它們的和不變。這樣表述顯然比較繁瑣,學(xué)生也難以理解。如果用(a+b)+c=a+(b+c)表示,學(xué)生不僅容易理解,而且能很快地記住。
數(shù)學(xué)語言不僅可以簡潔、準(zhǔn)確地描述數(shù)量關(guān)系和空間形式,構(gòu)建普適的數(shù)學(xué)模型,有助于解決問題,還可以解釋和預(yù)測日常生活中的不確定現(xiàn)象。諾貝爾獎得主、物理學(xué)家費格曼也曾說過:“若是沒有數(shù)學(xué)語言,宇宙似乎是不可描述的?!?/p>
學(xué)習(xí)用數(shù)學(xué)的語言表達,首先需要強化意識。
第一,在生活與數(shù)學(xué)間搭建橋梁。一是引導(dǎo)學(xué)生用學(xué)到的知識去描述現(xiàn)實情境。如教學(xué)“認識乘法”,學(xué)生掌握了“幾個幾”的表述之后,讓他們聯(lián)系生活舉例,“每個人有(2 個5)根手指”“小火車里共有(4 個6)人”……二是讓學(xué)生用生活現(xiàn)象去解釋數(shù)學(xué)知識。如教學(xué)“減法的性質(zhì)”,可以結(jié)合購物中付錢的情境,去解釋為何能“先加后減”——買了練習(xí)本、筆、橡皮之后,可以把買這些文具花的錢加起來,然后用付的錢去減。如果教師經(jīng)常這么做,就能有效增強學(xué)生用數(shù)學(xué)語言表達的意識。
第二,在不同語言形式間相互轉(zhuǎn)換。文字語言、符號語言和圖形語言是可以相互轉(zhuǎn)換的。轉(zhuǎn)換不僅可以促進語言表達能力的提高,還能夠幫助學(xué)生更好地發(fā)現(xiàn)和解決問題。如這道題:已知甲、乙兩個數(shù)的和是14.3,當(dāng)甲數(shù)的小數(shù)點向左移動一位時正好等于乙數(shù),甲數(shù)是( ),乙數(shù)是( )。如果將乙數(shù)看作a,上述文字轉(zhuǎn)換成10a+a=14.3,問 題就容易解決。再如:計算,如果轉(zhuǎn)換成用圖表示,就能直接轉(zhuǎn)化為,使計算變得簡便。這樣“互譯”可以幫助學(xué)生形成用數(shù)學(xué)語言表達的自覺性。
第三,在比較和抽象中嘗試歸納。當(dāng)學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中體會到數(shù)學(xué)語言的價值時,就能在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中自覺使用。教學(xué)中,教師可以引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷用數(shù)學(xué)語言歸納的過程。如探索“和的奇偶性”,教師首先引導(dǎo)學(xué)生對奇數(shù)和偶數(shù)的特征加以歸納:所有的奇數(shù)除以2 余數(shù)為1,所有的偶數(shù)除以2 余數(shù)為0,因此,兩數(shù)相加判斷奇偶的問題,事實上就是看余數(shù)相加的結(jié)果;偶數(shù)+偶數(shù),除以2 余數(shù)依然為0,結(jié)果是偶數(shù);奇數(shù)+奇數(shù),除以2 余數(shù)為0,結(jié)果是偶數(shù);奇數(shù)+偶數(shù),除以2 余數(shù)為1,因此結(jié)果為奇數(shù)。用這樣的辦法推廣到幾個數(shù)相加,學(xué)生會發(fā)現(xiàn):奇數(shù)個奇數(shù)相加,除以2 余數(shù)一定是1,結(jié)果是奇數(shù);偶數(shù)個奇數(shù)相加,除以2 余數(shù)是0,結(jié)果是偶數(shù)……最后歸納出:判斷和的奇偶性,只需要看加數(shù)中奇數(shù)的個數(shù)。一個看似復(fù)雜的問題,只用一句簡潔的話就能解決,這無疑能激勵學(xué)生去學(xué)習(xí)并運用。
首先,教師在課堂上應(yīng)留出足夠的時間,讓學(xué)生充分地表達。比如,新授學(xué)習(xí)時,說說自己的解決方案或猜想;經(jīng)歷探究之后,介紹如何探究,有什么發(fā)現(xiàn);當(dāng)同伴發(fā)言之后,說說自己的意見。當(dāng)然,學(xué)生的表達可能毫無章法,教師需要有耐心,鼓勵學(xué)生講完。
其次,教師要善于捕捉學(xué)生對數(shù)學(xué)對象的多元表征,豐富學(xué)生的表達方式。如探索“乘法分配律”,師生共同歸納出字母式子(a+b)c=ac+bc后,教師追問:“這樣的現(xiàn)象是巧合,還是有科學(xué)依據(jù)?你能用學(xué)到的知識去解釋這樣的現(xiàn)象嗎?”有的學(xué)生用舉例的方式,有的學(xué)生聯(lián)系乘法的意義解釋,還有的學(xué)生用面積去說明(如圖)。
通過比較,學(xué)生發(fā)現(xiàn)舉例不能窮盡,這樣的解釋經(jīng)不起推敲,而用乘法意義或是用面積的方式更有說服力。可見,多元表征的呈現(xiàn),既豐富了學(xué)生的認知,也促進了學(xué)生對不同數(shù)學(xué)語言表達方式的認識。
再次,教師可以組織相關(guān)的競賽展示活動,鍛煉學(xué)生的表達能力。筆者曾工作過的一所學(xué)校,每年都會舉辦“說思路”比賽,教師準(zhǔn)備多個實際問題,學(xué)生當(dāng)場抽簽,并在講臺前當(dāng)“小老師”,進行解題思路的講解。此項活動學(xué)生喜歡,同時也極大地鍛煉了學(xué)生的口頭表達能力。另外,學(xué)期末可以舉行口頭表達能力測試,教師結(jié)合本冊教材內(nèi)容,將公式推導(dǎo)、算理解釋及解題思路講述作為口試題目,學(xué)生抽簽接受測試。這樣的舉措,為學(xué)生營造了數(shù)學(xué)表達的濃厚氛圍。
學(xué)生一般都會經(jīng)歷從“不會說”到“會說”、從說得不規(guī)范到規(guī)范表述、從說得不嚴謹?shù)娇茖W(xué)表達的過程。為此,教師要做好數(shù)學(xué)語言進階的規(guī)劃。對于低年級的學(xué)生,強調(diào)用完整的話表達。在描述圖意的時候,可以說“我看到(發(fā)現(xiàn))圖上有……”;在表達自己的想法時,可以說“我是這樣想的……”;在表達不同意見時,可以說“我不同意××的想法,我的想法是……”。對于中年級的學(xué)生,要強調(diào)表達時有理有據(jù),可以用“因為……所以……”的句式。而對高年級的學(xué)生,則要求表達時有條有理,教師可以提供表達的基本范式,也可以通過表揚的方式或幫助完善學(xué)生回答的方式,讓學(xué)生的語言表達能力實現(xiàn)逐層進階。
數(shù)學(xué)語言的學(xué)習(xí)應(yīng)該跟語文、英語的學(xué)習(xí)一樣,需要多閱讀、多積累。然而當(dāng)下,數(shù)學(xué)閱讀并未引起足夠的重視。一是數(shù)學(xué)課外讀物不夠豐富;二是數(shù)學(xué)閱讀難度較大,因為學(xué)生沒有數(shù)學(xué)知識的儲備,不具備一定的思維能力,面對數(shù)學(xué)符號、數(shù)學(xué)定理等,很難真正理解;三是缺乏相應(yīng)的閱讀指導(dǎo)。因此,教師要引導(dǎo)學(xué)生對數(shù)學(xué)課外讀物進行長期閱讀,有了相應(yīng)的積累,學(xué)生的數(shù)學(xué)語言表達能力將會大幅提高。
十年前,筆者就開始關(guān)注學(xué)生數(shù)學(xué)小論文的撰寫,指導(dǎo)學(xué)生將生活中觀察到的數(shù)學(xué)現(xiàn)象加以描述并進行分析,將獨特的解題思路寫下來并加以說明,將探究的過程逐一記錄并反思得失,指導(dǎo)學(xué)生發(fā)表了《我會辯證地看問題》《抓住不變量解決問題》《我和媽媽一起“做數(shù)學(xué)”》等系列小論文。這一舉措極大地激發(fā)了學(xué)生的興趣,在寫作、修改的過程中,數(shù)學(xué)語言表達能力也得到了培養(yǎng)。
應(yīng)用意識是數(shù)學(xué)語言的主要表現(xiàn)之一,而主題式學(xué)習(xí)是應(yīng)用意識得以充分體現(xiàn)的重要方式。在主題式學(xué)習(xí)中,學(xué)生需要有意識地利用數(shù)學(xué)的概念、原理和方法,去解釋、解決現(xiàn)實世界中的問題,切身體會數(shù)學(xué)作為通用的科學(xué)語言在其他學(xué)科中的應(yīng)用。因此,這將是提高學(xué)生數(shù)學(xué)語言能力的另一重要途徑。