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数的运算贯穿于整个数学领域,是数学学习的一条主线。《义务教育教学课程标准(2011版)》以下简称“《标准》”把“运算能力”列为十大核心概念之一,赋予运算能力新的内涵,使得培养“运算能力”的主渠道——运算教学更加被教师们所关注。
在江汉区近几年的“练运算”活动中,学生运算能力有大幅提高,但也暴露出一些问题:有的教师矫枉过正,搞题海训练;单纯抓运算技能,忽视学生的综合素养;一味求运算速度,使得学生丧失运算兴趣。
一切教育为了学生,而教研正是为了解决教学中出现的问题,解决教师的困惑,最终落实到发展学生的综合素养中。我们必须重新审视运算教学及相关的核心概念。
重新审视——运算能力的内涵是什么?
在数学学习过程中,无论是知识的积累、方法的提高,还是规则的内化、实际的运用,都承载着“数的运算”“数学推理”“数学抽象”“直观想象”等学科关键能力的培养。其中,运算能力不仅蕴涵抽象、推理、模型等基本数学思想,还是数学学科所独有的关键能力。
1.什么是运算能力?
《标准》运算能力是指能够根据法则和运算律正确地进行运算的能力。培养运算能力有助于学生理解运算的算理,寻求合理、简洁的运算途径解决问题。
运算能力的主要特征为——正确运算、理解算理、方法合理。这也是评价运算能力的主要标准。
2.运算能力仅仅是一种技能吗?
一起来看看使用“凑十法”计算9 3的过程:9 3=9 1 2=10 2=12,这个过程表面上是计算过程,实际上也是一个推理过程。张景中院士曾说过:“计算是具体的推理,推理是抽象的计算。”运算能力并非单一的、孤立的数学能力,而是运算技能与逻辑思维等有机整合。
学生在实施运算和解决问题的过程中,要分析运算条件,探究运算方向,选择运算方法,设计运算程序,使运算合理简洁。换言之,运算能力不仅是一种数学的操作能力,更是一种数学的思维能力。这就是江汉区在小学阶段坚持开展“练运算”活动的价值所在。
3.如何形成运算能力?
对运算能力的结构进行分析可以发现:算理、算法是运算能力的“一体两翼”,两者相辅相成。算理是算法的理论依据,涵盖了数学概念、运算定律、运算性质等;算法是算理所蕴含的行为的整理与提炼,使得算理可操作化。没有算理的算法是机械的,不成算法的算理不能转化为运算能力。两者既是运算能力的构成基础,又是运算能力的核心要素。
仅有算理和算法,还不足以形成运算能力,还必须有基本口算的支撑和运算策略的选择。运算的方式包含精确计算和估算,精确计算又分为口算、笔算和用计算器算。其中口算是基础,因为笔算、估算最终都转化为了口算。
不断找寻——运算教学的价值追求是什么?
运算教学根据内容可以分为:运算产生的教学(如《乘法的初步认识》)、运算法则形成的教学(如《两位数的加减法》《多位数乘一位数(笔算)》)、运算实际运用的教学。
无论是加法、减法,还是乘法、除法,每一种运算都是解决某类问题的工具,或是由某类问题所抽象出来的数学模型。因此,学习一种运算的意义就是经历一个“建模”的过程。
就小学阶段的数运算教学而言,主要是引导学生:经历从整体上把握整数、小数、分数四则运算各种类型的认识过程;经历从特殊到一般,发现和提炼运算法则的过程;经历口算、笔算、估算、简算之间的有主有次、融合渗透的沟通过程。
借助于这样的教学过程,除了要使学生掌握各种运算方法,形成相关的运算技能外,还要使学生感受知识结构及逻辑关系,学会有序思考,形成有条理的思维习惯;学会用独特的眼光发现运算中内在的规律,从而了解数学发展的一般方法,感受法则、定律形成的过程中的数学思想(分类、归纳、转化、数形结合等);学会根据具体情境,选择恰当的方法进行灵活计算,提升学生敏捷的思维品质。
因此,数运算教学的价值取向需要发生变化,从追求运算结果的准确无误和运算速度提高学,转变为培养学生判断与选择的自觉意识和灵活敏捷的思维品质。
梳理定位——核心素养背景下的运算教学是什么?
在“核心素养”视角下,我们对已有四年实践历程的“练运算”工作进行进一步梳理、发掘和优化,转化为“核心素养”的时代要求,成为核心素养的江汉表达、落实核心素养的有效途径。
依据《中国学生发展核心素养》的框架、《标准》以及前期的实践经验,我们初步构建了江汉区小学生运算能力的“价值目标体系”,用它来指引我们的运算教学。
价值目标体系对应7大学科素养,指向于“中国学生发展核心素养”的不同层面。这7大方面的学科素养分别是:运算能力、推理能力、数感、符号意识、应用意识、模型思想、创新意识。每方面的素养又通过不同的要点得以体现。
有了宏观的目标体系,那么微观层面,运算教学的课堂应该是“有挑战性的”——激发学生探索的欲望,“丰厚的”——引导学生经历探索运算方法的过程,同时也是“朴实的”——促使学生静心思考、安心练习、用心内化。
核心素养视野下的运算教学,除了传统的突出算理、算法的教学,还应重视对运算意义的建立,引导学生感悟数学思想,并适时渗透数学文化。在实践中,我们初步提炼了“运算教学五要素”:
1.创境激需,凸显意义。把计算融入解决问题中,让学生在情境中产生运算的需要,从而能主动地投入到算法的构建过程中。
2.借助直观,明晰算理。通过直观演示或操作,帮助学生感悟算理,为算法的建构建立明确的表象;借助数形结合,支撑算理。
3.迁移类推,抽象算法。教师在运算教学中引导学生透过现象看到本质,在掌握算理的基础上,引导学生迁移类推、发现运算的规律,抽象算法,建立运算的模型。
4.沟通比较,感悟思想。利用学生已有的运算知识和经验,把新旧知识结合在一起,体会运算时的相同点,促进认知同化,完善认知结构。
数学教学不用求“全”,而应求“联”。运算教学也不例外,当多种算法呈现出来的时候,需要及时勾连,通过异中求同等方式,建立它们之间的内在联系,促进算理的结构化理解。
例如:从四年级的“整数的简便运算”,到五年级“小数的简便运算”,再到六年级“分数的简便运算”,通过知识的铺垫和迁移,让孩子们发现规律和異同,得出整数的运算定律在小数和分数的运算中同样适用。这不仅是某个知识点的迁移,更是数学思想的提升。
5.分层练习,提升能力。既要有让学生思考的自主练习,培养一丝不苟的运算习惯,又要有富有挑战性的开放式练习,激发学生的思维活动。在分层练习中,动静结合,口眼手脑协调并用,才能更好地发展学生的运算能力。
重视运算能力的培养,提高运算教学的育人价值,是数学学科培育学生核心素养中关键能力的一个“小切口”。立足高远,做好每一件小事,这是江汉教育人共同的目标。
(作者单位:武汉市江汉区教育局小学教研室)
在江汉区近几年的“练运算”活动中,学生运算能力有大幅提高,但也暴露出一些问题:有的教师矫枉过正,搞题海训练;单纯抓运算技能,忽视学生的综合素养;一味求运算速度,使得学生丧失运算兴趣。
一切教育为了学生,而教研正是为了解决教学中出现的问题,解决教师的困惑,最终落实到发展学生的综合素养中。我们必须重新审视运算教学及相关的核心概念。
重新审视——运算能力的内涵是什么?
在数学学习过程中,无论是知识的积累、方法的提高,还是规则的内化、实际的运用,都承载着“数的运算”“数学推理”“数学抽象”“直观想象”等学科关键能力的培养。其中,运算能力不仅蕴涵抽象、推理、模型等基本数学思想,还是数学学科所独有的关键能力。
1.什么是运算能力?
《标准》运算能力是指能够根据法则和运算律正确地进行运算的能力。培养运算能力有助于学生理解运算的算理,寻求合理、简洁的运算途径解决问题。
运算能力的主要特征为——正确运算、理解算理、方法合理。这也是评价运算能力的主要标准。
2.运算能力仅仅是一种技能吗?
一起来看看使用“凑十法”计算9 3的过程:9 3=9 1 2=10 2=12,这个过程表面上是计算过程,实际上也是一个推理过程。张景中院士曾说过:“计算是具体的推理,推理是抽象的计算。”运算能力并非单一的、孤立的数学能力,而是运算技能与逻辑思维等有机整合。
学生在实施运算和解决问题的过程中,要分析运算条件,探究运算方向,选择运算方法,设计运算程序,使运算合理简洁。换言之,运算能力不仅是一种数学的操作能力,更是一种数学的思维能力。这就是江汉区在小学阶段坚持开展“练运算”活动的价值所在。
3.如何形成运算能力?
对运算能力的结构进行分析可以发现:算理、算法是运算能力的“一体两翼”,两者相辅相成。算理是算法的理论依据,涵盖了数学概念、运算定律、运算性质等;算法是算理所蕴含的行为的整理与提炼,使得算理可操作化。没有算理的算法是机械的,不成算法的算理不能转化为运算能力。两者既是运算能力的构成基础,又是运算能力的核心要素。
仅有算理和算法,还不足以形成运算能力,还必须有基本口算的支撑和运算策略的选择。运算的方式包含精确计算和估算,精确计算又分为口算、笔算和用计算器算。其中口算是基础,因为笔算、估算最终都转化为了口算。
不断找寻——运算教学的价值追求是什么?
运算教学根据内容可以分为:运算产生的教学(如《乘法的初步认识》)、运算法则形成的教学(如《两位数的加减法》《多位数乘一位数(笔算)》)、运算实际运用的教学。
无论是加法、减法,还是乘法、除法,每一种运算都是解决某类问题的工具,或是由某类问题所抽象出来的数学模型。因此,学习一种运算的意义就是经历一个“建模”的过程。
就小学阶段的数运算教学而言,主要是引导学生:经历从整体上把握整数、小数、分数四则运算各种类型的认识过程;经历从特殊到一般,发现和提炼运算法则的过程;经历口算、笔算、估算、简算之间的有主有次、融合渗透的沟通过程。
借助于这样的教学过程,除了要使学生掌握各种运算方法,形成相关的运算技能外,还要使学生感受知识结构及逻辑关系,学会有序思考,形成有条理的思维习惯;学会用独特的眼光发现运算中内在的规律,从而了解数学发展的一般方法,感受法则、定律形成的过程中的数学思想(分类、归纳、转化、数形结合等);学会根据具体情境,选择恰当的方法进行灵活计算,提升学生敏捷的思维品质。
因此,数运算教学的价值取向需要发生变化,从追求运算结果的准确无误和运算速度提高学,转变为培养学生判断与选择的自觉意识和灵活敏捷的思维品质。
梳理定位——核心素养背景下的运算教学是什么?
在“核心素养”视角下,我们对已有四年实践历程的“练运算”工作进行进一步梳理、发掘和优化,转化为“核心素养”的时代要求,成为核心素养的江汉表达、落实核心素养的有效途径。
依据《中国学生发展核心素养》的框架、《标准》以及前期的实践经验,我们初步构建了江汉区小学生运算能力的“价值目标体系”,用它来指引我们的运算教学。
价值目标体系对应7大学科素养,指向于“中国学生发展核心素养”的不同层面。这7大方面的学科素养分别是:运算能力、推理能力、数感、符号意识、应用意识、模型思想、创新意识。每方面的素养又通过不同的要点得以体现。
有了宏观的目标体系,那么微观层面,运算教学的课堂应该是“有挑战性的”——激发学生探索的欲望,“丰厚的”——引导学生经历探索运算方法的过程,同时也是“朴实的”——促使学生静心思考、安心练习、用心内化。
核心素养视野下的运算教学,除了传统的突出算理、算法的教学,还应重视对运算意义的建立,引导学生感悟数学思想,并适时渗透数学文化。在实践中,我们初步提炼了“运算教学五要素”:
1.创境激需,凸显意义。把计算融入解决问题中,让学生在情境中产生运算的需要,从而能主动地投入到算法的构建过程中。
2.借助直观,明晰算理。通过直观演示或操作,帮助学生感悟算理,为算法的建构建立明确的表象;借助数形结合,支撑算理。
3.迁移类推,抽象算法。教师在运算教学中引导学生透过现象看到本质,在掌握算理的基础上,引导学生迁移类推、发现运算的规律,抽象算法,建立运算的模型。
4.沟通比较,感悟思想。利用学生已有的运算知识和经验,把新旧知识结合在一起,体会运算时的相同点,促进认知同化,完善认知结构。
数学教学不用求“全”,而应求“联”。运算教学也不例外,当多种算法呈现出来的时候,需要及时勾连,通过异中求同等方式,建立它们之间的内在联系,促进算理的结构化理解。
例如:从四年级的“整数的简便运算”,到五年级“小数的简便运算”,再到六年级“分数的简便运算”,通过知识的铺垫和迁移,让孩子们发现规律和異同,得出整数的运算定律在小数和分数的运算中同样适用。这不仅是某个知识点的迁移,更是数学思想的提升。
5.分层练习,提升能力。既要有让学生思考的自主练习,培养一丝不苟的运算习惯,又要有富有挑战性的开放式练习,激发学生的思维活动。在分层练习中,动静结合,口眼手脑协调并用,才能更好地发展学生的运算能力。
重视运算能力的培养,提高运算教学的育人价值,是数学学科培育学生核心素养中关键能力的一个“小切口”。立足高远,做好每一件小事,这是江汉教育人共同的目标。
(作者单位:武汉市江汉区教育局小学教研室)