探数理之源 寻算法之根

来源 :教学月刊·小学数学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fangfang200805
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  【摘 要】平均数是“统计与概率”教学重要内容之一,如何帮助学生既能掌握计算平均数的方法,又能真正理解平均数的概念,一直是教师追求的方向。俞正强老师执教的“平均数”一课,从探平均数数理之源入手,挖掘出平均数“代表了”数学本质,在此基础上寻找平均数算法之根,巧妙解决了算理与算法的融合,为后继拓展平均数运用之路奠定了坚实的基础。
  【关键词】平均数 数理 算法 运用
  平均数是分析数据的重要工具之一,小学所学的平均数一般指的是算术平均数,它常用于表示统计对象的一般水平,是描述数据集中位置的一个统计量。既可以用它来反映一组数据的一般情况和平均水平,也可以用它进行不同组数据的比较,以看出组与组之间的差别。
  在平均数教学中,对于计算平均数的方法学生很容易掌握,但对平均数的概念却很难真正理解,如何理解平均数概念就成了平均数教学的难点所在。怎样帮助学生实现对平均数概念的真正理解,培养其数据分析能力呢?俞正强老师执教的“平均数”教学给我们提供了很好的范例。
  一、探源——探平均数“数理”之源
  【教学片段】
  师:小明爸爸帮他测得60米跑的时间:15秒、14秒、12秒、10秒、14秒。小明到学校要填写个人60米跑的成绩。我发现他填了一个数字:15秒。但之后又把15秒涂掉了,我想问问大家,他为什么把15秒涂掉?如果是你会涂掉吗?
  生:不会。
  生:会涂掉,15秒是他跑得最慢的一次,并不是他每一次都是这个速度。
  师:他愿意报告给老师吗?你认为他的说法有道理吗?
  生:有道理。(生陆续说)
  师:刚才小朋友说了,如果换成我也涂掉,因为15秒是他所有成绩当中?
  生:最慢的。
  师:他把跑得最慢的填在上面,他甘心吗?你甘心吗?(边说边画去15,连续追问)
  生:不甘心。
  生:14出现了2次,所以应该填14。
  师:填最慢的不甘心,你们猜他涂了之后填了哪个数字?(生大部分说14,少数说10)
  师:他真的填了个10,没填14。但后来又把它涂掉。你们知道他为什么又涂掉呢?如果是你,你会涂掉吗?
  生:我会。
  师:为什么会涂掉呢?10秒是他跑出的什么成绩呀?
  生:最好的。
  师:这是他昨天跑出来最快的一次成绩。他能不能保证每次都跑10秒呀?
  生:不能。
  师:他如果填了10秒,老师叫他跑,他跑不出来,会是什么感觉?
  生:很尴尬。(连续追问)
  生:会感觉欺骗了老师。
  师:不好意思,是吧?第一我们不想贬低自己,第二我们又不想让别人感觉欺骗他。保证不了每次都能跑出10秒,填这个是有点不好意思。我看到他涂掉10后发呆。我想问一个问题,他最后填了一个数,你们估计他填的是几?
  生:他可能填14。(连续追问)
  师:同学们,他一定会填14。理由是什么?
  生:理由是他跑了两次都是14秒。
  师:在所有成绩当中,14秒跑的次数?
  生:最多。
  师:这是最多的呀,所以要填14。你们还有什么意见?
  生:我支持填13秒。
  生:我也支持13,因为它们的平均数是13。
  师:13是平均数?有没有第三个答案?
  生:12。
  师:为什么?
  生:因为这样可能保守一点。
  师:12,比较保守一点,怎么理解,什么叫保守一点?
  生:因为这里面13并没有出现过,12是最近的了。
  师:13根本就没出现,对不对?12出现没有?(12出现过)
  生:它们相差也不大。
  师:你觉得12跟14比,你们更愿意填几?
  生:12。
  师:为什么更愿意填12。14是比较多,但它还比较?
  生:慢。
  师:填14秒就有点偏慢,与其偏慢不如来一个?
  生:偏快。
  师:谁是偏快的呀?
  生:12。
  师:三个答案出来了,你们觉得哪个答案的可能性比较大?
  生:我觉得12、13秒可能性都比較大。
  师:同学们,14最多但是怎么样?
  生:偏慢。
  师:12呢?
  生:偏快。
  师:那有没有不偏快又不偏慢的?
  生:13。
  师:13既不偏快,也不偏慢。13这个数字怎么样?
  生:中等。
  师:正好中等,不快不慢。能不能填13呢?
  生:可以。(连续追问)
  生:13是它们的平均数。
  师:什么叫平均数?谁告诉你的?13是平均数?(连续追问)
  生:算出来的。
  师:怎么算出来的?
  生:把5个数相加再除以5。
  师:把5个数相加再除以5就是平均数,谁教你的?
  生:这个是我从书上看到的。
  师:算出来干嘛用呢?(连续追问)
  生:解决问题,解决这类问题。
  师:同学们,前两种擦掉后,他有三种选择。一种选择是填几?
  生:14。
  师:理由?
  生:跑的次数多。
  师:但是?   生:偏慢。
  师:第二种选择是?
  生:12。
  师:但是?
  生:偏快。
  师:第三种选择是?
  生:13。
  师:理由?
  生:不偏快也不偏慢。
  师:13的缺点呢?他有没有跑出13秒过?
  生:没有。
  师:没有跑出来过,他把13填上去,有什么感觉?你敢填吗?
  生:不敢。(连续追问)
  生:敢。(弱弱的说)
  师:5位小朋友有4位不敢。13没出现过,你怎么敢填上去呢?你有什么理由?明明13是最好的,13不快不慢,正正好的数,你敢填吗?(连续追问)
  生:填13就可以,它保险一点,填12可能不行。
  师:可是你跑出来过吗?你不诚实呀。
  生:越快越好。
  师:那填10好了。谁来说理由?13正正好,但是没有跑出来过。
  生:虽然没有跑出来过,但是第二天跑的时候真的跑出来呢?
  师:什么意思呀?
  生:如果下一次跑的时候真的跑出来了呢?
  师:听懂了吗?他说现在是没跑出来,但是“下一次”有可能跑出。有可能跑出13秒吗?(连续追问)
  生:有可能。(学生回答)
  师:可能性大不大?
  生:大。
  师:为什么大呢?同学们,他的说法有没有道理?
  生:有。
  师:虽然这5次没跑出,但是第6次有可能吗?
  生:有可能。
  师:因为13秒正好是不快不慢。第6次跑出的可能性大不大?第7次呢?第8次呢?这儿没出现过,但是它可能出现在?
  生:下一次。(板书)
  师:因为这个成绩表示他的速度,正好怎样?
  生:不偏快也不偏慢。
  师:不偏快也不偏慢,这是最能代表他什么的?
  生:成绩。
  师:虽然他没有跑出来过,但是,可能他会在“下一次”跑出来。
  ……
  【教学赏析】
  知识的习得都要经历“是什么—怎么得到—有什么用”三个阶段,对应的数学知识就是“概念—方法—应用”。[2]平均数的学习也应经历这样的学习过程。突出平均数意义的教学,把握平均数的本质,就成为学生理解平均数概念的关键所在。为此,俞老師在课堂上引导学生从以下几方面来学习平均数。
  1.从“快慢”对比中,探求平均数“不快不慢”的本质
  教学中俞老师引导学生从填写极端数入手,填写“15”,发现偏慢;填写“10”,发现又偏快。在偏慢与偏快的碰撞中,学生必然会走向第三条路——向数据的中间值逼近,此时的逼近不仅是数据对比后的结果,更是学生思维整合的结果。当“不快不慢”出现时,不仅符合了数据逼近中间值的现实需要,更揭示了算术平均数的本质特征,即“不快不慢”的“13”代表了这组数据一般水平,最能反映这组数据的“集中趋势”。学生在与教师共同寻找“不快不慢”“13”过程中,不仅理解了平均数的意义,更从本质上理解了平均数“代表”一组数据的特征。
  2.从“需求”冲突中,挖掘平均数“没有出现”的特征
  “不快不慢”的出现,看似偶然,实质是必然。因为“偏慢”与“偏快”都不适合,“不快不慢”自然而然就走了出来。此时出现的“13”不在现实数据中,学生明明知道“13”好,却又不知如何解释这个“好”。针对“没有出现”的“13”,俞老师没有急于求成,反而是从不同层面引导学生思考“13”出现的可能性。从可能出现到出现的可能性很大。让学生的思考在“现实”与“需求”的冲突中,发现平均数也可以用“没有出现”的数表示,进而认识到平均数的另一特征——平均数可以是“虚拟的数”。
  3.从“追问”碰撞中,理解平均数“代表了”的内涵
  俞老师带领学生理解平均数意义的过程,就是不断追问的过程。通过不同角度、不同要求、不同力度的追问,引发学生的思维自始至终地贴着平均数的意义前行。由最初极端数“偏慢”与“偏快”碰撞,到后来撞击出的“不快不慢”。学生每一次思考的结果,俞老师都不轻易“相信”,反而是穷追猛打“追问”不已,学生在教师的不断追问中,平均数的非本质属性一点一点地被挤掉了,本质属性一点一点地抽象出来。“正正好”“代表了”这种具有鲜明儿童表征属性的平均数特征深深印在学生的脑中。
  二、寻根——寻平均数“算法”之根
  【教学片断】
  师:刚刚有同学说,平均数可以算,把5个数加起来除以5能不能算出13来?
  生:(学生独立计算后)是13。
  师:同学们,说明这个13跟这组数有没有关系?
  生:有。
  师:它是偷偷地躲在这组数后面的一个数。老师这有组材料,你看得懂吗?你能从这里变出一个13吗?谁来变?(黑板出示学具与图的结合)
  两名学生上黑板移动学具:
  师:你看,他变出13来了。他把一个14,一个12变成了两个13,15移2个给10,14再移1个给10,又变出三个13。原来高高低低的,被这两个小朋友变得怎么样了?
  生:平了。
  师:平了,是几呀?
  生:13。
  师:“平”出了一个13。这叫均分对不对?平均怎么来的?“平”出来的,“均”出来的,合起来是?
  生:平均。
  师:厉害!同学们,回到黑板上,看这五个数都很特别?15特别在哪儿?
  生:最慢。
  师:10。
  生:最快。
  师:一个最快,一个最慢。很特别。14呢?   生:最多。
  师:12呢?
  生:偏快。
  师:13呢?
  生:不快不慢。
  师:对了,13是正正好。它除了正正好之外,还有个什么特点?
  生:没出现。
  师:所以,这五个数都很特别,但谁的特点更多?
  生:13。
  师:它有几个特点?
  生:两个。三个。
  生:不偏快,不偏慢,没出现。
  师:不偏快、不偏慢就是“正正好”,所以它“代表了”。“代表了”是它的特点呀。一共有几个特点?
  生:两个特点。
  师:符合“没出现”“代表了”两个特点的数叫什么数?
  生:平均数。
  师:因为它正好,所以,它代表了谁的水平呀?代表作为二年级小朋友的水平。因为它不快也不慢。因为它没跑出来过,怎么得到它?
  师、生:移多补少地“平”出来。
  师:他的成绩可以填多少?
  生:13。
  师:说明13是最合理的。
  生:平均数也不一定非要是不出现呀。
  师:这位同学说了,平均数是不是一定没出现呀?不是一定没出现,是可以不出现,补充得非常好。
  ……
  【教学赏析】
  平均数的计算方法,一般就是求一组数据的和除以这组数据的个数所得的商。这对已学习过除法的小学生来说,会算也会用。然而平均数的学习,如果仅仅知道求几个数的平均数远没有达到学习的目的,还有必要让学生知其算法的所以然。为此,俞老师在平均数计算方法的学习上设计了“算”“平”“比”三个环节,帮助学生从平均数的“根”部理解算理,掌握算法。
  1.验证——理解“算”出的平均数
  学生早已掌握了求一组数平均数的计算方法,因而,在教学中,俞老师放手让学生自己去算,自己去验证。通过计算不仅验证了平均数“13”是算出来的,更进一步明确了求平均数的基本方法,这为后续运用平均数解决问题奠定了算法基础。
  2.操作——展示“平”出的平均数
  算出的平均数“13”,给学生的印象是抽象又摸不着的“虚拟数”,怎么让学生真切感知“13”的真实性?俞老师设计了“移多补少”的操作环节,借助学具的演示,让学生真实感受到平均数“13”是怎样被“平”出来的过程。“13”在被“平”出的过程中,不仅让学生体会到求平均数的实质就是“移多补少”,而且,让学生发现平均数“13”就藏在这组数据中。
  3.比较——突出“比”出的平均数
  学生通过“算”与“平”,不仅掌握了求平均数的不同方式,更从两个不同角度认识了平均数。为进一步加深學生对平均数“代表了,没出现”的理解,俞老师还通过数据内各数据之间的比较与分析,让学生在“比”中发现“13”为什么具有“正正好”又“没出现”的特性。这不仅体现了平均数是代表一组数据整体水平的特点,也让学生在“比”中理解平均数可能是“虚拟数”这一显著特征。
  三、拓展——拓平均数“运用”之路
  【教学片段】
  师:同学们,6和4这两个数的平均数是多少?
  生:5。
  师:这么快呀,怎么得来的?
  生:(6 4)÷2。
  师:再来一个,1、3、5这三个数的平均数是多少?
  生:3。
  师:这么快呀,怎么来的?
  生:(1 3 5)÷3。
  师:还有不同的方法吗?
  生:1 2=3,5-2=3。
  师:一条河平均水深4米,请问这条河最深有几米,你知道吗?
  生:最深6米。
  师:有可能吗?
  生:有可能。
  师:你觉得最深有几米呢?
  生:不知道。
  师:能估计吗?平均水深4米,它一定是4米深吗?可能是几米?
  生:1米。
  师:也可能是几米?
  生:6米。
  师:因为河水可能有很深的地方,也可能有很浅的地方。现在把这条河重新修整一下,把它变成平均水深1米,那你们走过去安全吗?
  生:不安全。
  师:你多高?
  生:1米3多。
  师:1米3还不走呀?
  生:怕呛到水。
  ……
  【教学赏析】
  运用平均数解决问题是学习目标之一,怎样让学生既能运用平均数解决标准的数学问题,又能运用平均数解决一些现实的生活问题呢?对于标准的数学问题,大部分教师在课堂教学中都完成得比较好,而运用平均数解决生活问题往往不容乐观。究其原因,与学生对平均数概念的理解水平相关。为了发展学生运用平均数解决实际问题的能力,俞老师设计了三个层次的练习。
  第一层:巩固练习,巩固平均数常态算法。通过求两个数、三个数的平均数练习,引导学生熟练地掌握求几个数的平均数,就是求这几个数的和除以这几个数的个数所得的商的基本算法。数据虽然简单,目的却很明确,就是突出平均数基本算法的重要性。
  第二层:引申练习,强化对平均数意义的理解。“平均4米深的河,最深几米”的练习,看似在找极端数,实质是引导学生理解平均数是“代表了”一组数的整体水平。同时,也引导学生发现数据之间是存在差异的,数据可能有“高高低低”的现象,帮助学生理解平均数“虚拟”特性。
  第三层:拓展练习,深化平均数的现实意义。从“平均水深1米”到“你走过去安全吗”的现实问题,必然会引发学生思考,身高“1.3米”是否能安全通过呢?此时,学生仅凭直觉无法说服他人,运用平均数的本质特征解释和说明成为首选,这不仅促进了学生理解平均数概念内涵,更重要的是引导学生学会用数学眼光思考问题、分析问题、解决问题。
  俞正强老师执教的“平均数”一课,巧妙地整合学生的经验到所学的数学知识中,学生所学的数学知识是其已有经验的改造,这种通过改造得来的知识是从学生已有经验中生长出来的,有根有源,将来必然会根深叶茂。
  参考文献:
  [1]俞正强.从“正常水平的发挥”到“平均数”的理解[J].教学月刊·小学版(数学),2016,(3).
  (安徽省黄山市黄山区教研室 245799)
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