在核心素养背景下的“数的运算”教学探究

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  【摘要】本文以人教版小学数学教材为例,论述在核心素养背景下开展“数的运算”教学实践,提出“把握教材脉络,厘清‘数的运算’知识结构;聚焦教材内容,明确‘数的运算’教什么;立足核心素养,确定‘数的运算’怎么教”等教学策略。
  【关键词】核心素养 运算能力 人教版教材
  【中图分类号】G 【文献标识码】A
  【文章编号】0450-9889(2021)25-0066-04
  “数与代数”是小学数学教学的重要内容,而“数的运算”内容又在“数与代数”中占较大比例,贯穿于整个小学数学的教学过程。《义务教育数学课程标准(2011年版)》明确指出,在数学课程中,应当注重发展运算能力。因此,教师要重视“数的运算”教学,并且在核心素养背景下聚焦小学数学学科素养的要求,明确“教什么”和“如何教”。本文从整体把握“数的运算”教学内容和结构出发,明确“数的运算”应该是教“意义”、教“算理”、教“算法”,且从“意义理解、理法结合、技能训练”等方向提出具体的教学策略,以切实提高学生的运算能力,发展学生的学科素养。
  一、把握教材脉络,厘清“数的运算”知识结构
  在教学内容体系上,人教版小学数学教材中的“数的运算”包括以下几条主线:“数的运算”的意义及四则运算之间的关系、获得运算的结果、运算律及运算性质、运用运算解决实际问题等。(如图1)而具体的内容在各年级的单元编排如表1所示。
  从观察表1可知,小学人教版教材数的运算是先教整数的四则运算,然后将运算逐步扩展到分数和小数,教材编排上遵循着同一知識“螺旋式上升”、不同知识“交替式增长”的特点,这样教材就出现了不同的知识单元。因此,教师不能只关注本册教材,应该走出本册教材,从知识体系的角度看清同一知识在不同年级的安排,从整体上把握知识之间的内在联系,才能对本册教材知识做出准确的定位,进而更加合理地设计教学目标和教学活动。
  二、聚焦教材内容,明确“数的运算”教什么
  厘清教材中“数的运算”知识结构与内容,才好确定课堂教学需要“教什么”。笔者认为,进行“数的运算”,关键是教“意义”、教“算理”、教“算法”。
  (一)教“意义”
  “运算”是根据一定的数学概念、法则和定理,由一些已知量通过计算得出确定结果的过程,而“意义”就是每种运算的本质。人教版小学数学教材中两次出现“加法的意义”内容,第一次出现是在一年级上册,第二次出现是在四年级下册,教材图例如图2、图3(见下页)。
  一年级上册教材先出示了小丑右手拿3个红气球、左手拿1个蓝气球,双手合起来拿是4个气球;然后3个红气球用3个圆点表示,1个蓝气球用1个圆点表示,4个圆点对应表示红蓝气球合并的图例;接着出示3+1=4这个加法算式,引出“加号”。三个环节从具体情境的动作表征到符号表征,再到算式表征,展示了从具体到抽象的演变过程,同时揭示了“把两个部分合起来就用加法”,帮助学生第一次建立加法的意义概念。
  在学生经过几年的数学学习之后,四年级下册将“四则运算”作为一个独立的单元进行教学。以加法为例,教材中先呈现“西宁到拉萨的铁路长多少千米?”的问题情境,然后从线段图转换到加法算式“814+1142=1956”,再揭示加法的意义是“两个数合并成一个数的运算”。教材根据学生认知特点,在低、中学段都呈现关于加法意义的教学内容,通过不同的表征让学生由初步认识到明确加法的意义。同样的,关于减法、乘法、除法的意义,教材也是这样编排教学内容的。
  (二)教“算理”
  算理是计算的道理、想法,主要解决“为什么要这样算”的问题。人教版小学数学教材中很清晰地编排有关于算理的内容,如一年级下册“两位数加一位数和整十数”,教材图例如图4。
  教材先对比出示“25+2”和“25+20”两个算式,然后借助小棒模型,让学生直观地观察“25+2”中的5根小棒和2根小棒合并在一起,“25+20”中的2捆小棒和2捆小棒合并在一起,接着将口算的过程与摆小棒的过程相对应,引导学生认识“把5个一和2个一先合起来,其实就是先算5+2”,“把2个十和2个十先合起来,其实就是先算20+20”,进而理解“相同的计数单位相加”的道理。
  (三)教“算法”
  算法就是实施四则运算的基本程序和方法,主要解决“怎样计算”的问题。在教材中我们常常可以看到这样的小组讨论情境,“计算万以内的加法要注意什么?”“多位数乘一位数的乘法怎样计算?”等问题(如图5),这其实就是在学生理解算理之后,促进他们以小组讨论的方式进行交流,然后师生共同总结算法的过程。可见,算法是“数的运算”教学中必须要重视的内容。
  三、立足核心素养,确定“数的运算”怎么教
  “数学运算”是数学活动的基本形式,是获得数学结果的重要手段,也是数学学科六大核心素养之一。在当前核心素养的背景下,学生关键能力发展备受关注,因此教师要重视学生运算能力的培养。在教学中,笔者认为可以从“意义理解、理法结合、技能训练”三方面实施“数的运算”教学。
  (一)意义理解
  理解运算的意义,即能描述运算的特征和由来,阐述不同运算之间的区别和联系。
  【案例描述】四年级下册《除数是整十数的笔算除法》
  师:同学们平时应该都有在做一些体育运动,而做某些运动是需要借助体育器材的。请看书本,体育老师正在分发运动器材呢,谁能说说自己看到的数学信息?
  生1:我看到体育室有60个呼啦圈、92个毽子、140根跳绳。
  提出问题:60个呼啦圈,每个班30个,可以分给几个班?
  生2:60÷30=2,可以分给2个班。
  师:为什么用除法解决这个问题?你是怎样计算得出答案“2”的?
  生2:这道题其实是要求算出60里面有几个30,所以用除法计算最快得出答案。   师:现在体育老师还要对毽子进行分配,你们能提出什么问题?
  生3:现共有92个毽子,每班30个,可以分给几个班?
  师:用什么方法解决这个问题?能列出算式吗?
  生3:92÷30=
  师:为什么还是用除法?(生说师板书)
  生4:问“可以分给几个班”,就是要求算出92里面有几个30,所以用除法计算。
  在教学本课之前,学生已经学习了除数是整十数的口算除法,所以在本课的开始,学生很快通过口算得出60个呼啦圈,每个班30个,可以分给2个班,即60÷30=2。在此基础上,教师追问“为什么用除法解决问题?60里面有几个30?你是怎样算的”,把学生的思维从单纯的口算转向对算式意义的理解和对算理的思考,接着学生练习提出问题“92个毽子,每班30个,可以分给几个班”,笔者追问“为什么还是用除法解决”,让学生在提出问题、解决问题的过程中进一步理解除法的意义。而在“数的运算”教学中,问题解决与计算教学常常联系在一起,借助具体的问题情境,教师多问一句“为什么用加(减、乘、除)法解决这个问题”,能引导学生将生活问题数学化,加深对运算意义的理解。
  (二)理法结合
  理法结合,即将算理和算法有机融合,由算理直观化过渡到算法抽象化,在理中形成法,在法中蕴含理,实现明白地算。
  【案例描述】四年级下册《小数的加减法》
  1.谈话引入
  教师板书“215+3”,然后提问“这道题你会算吗?请用竖式记录计算过程”。
  师:为什么要相同数位对齐呢?(出示计数器进行解释,3是3个一,与个位的5个一相加得8个一,也就是个位与个位对齐,5+3=8,相同计数单位的数相加)
  2.改题导入
  这两个数分别添上小数点(2.15+0.3),揭示课题“小数加减法”。
  3.独立思考,初探算法
  师:这两道题你打算怎样算?用自己的方式解释为什么这样算。
  4.多元表征,初步诠释算理
  生1:我用计数器拨珠的方法,直接在十分位上拨3颗珠子,结果就是2.45了。(如图6)
  生2:我用的是方格图,直接把3个长条放在1个长条的下面,结果也是2.45。(如图6)
  生3:我是用人民币摆的,给这两个数添上单位“元”,整数部分上的数表示的是元,十分位上的数代表的是角,百分位上的数代表的是分,2元1角5分加3角,就是2元4角5分,也就是2.45元。(如图6)
  生4、生5用的是写竖式的方法。(如图7)
  师:他们列的竖式计算,你同意吗?为什么?
  分析生5的竖式写法:0.3的3是十分位的,要跟2.15十分位上的1对齐相加,所以结果是2.45。
  5.错题辨析,抓住本质
  分析生4的竖式写法:0.3中十分位的3与2.15中百分位的5对齐相加得到8,这个“8”是8个十分之一还是8个百分之一?看来计数单位相同的数才能直接相加,计数单位不同的数不能直接相加。所以2.15+0.3的正确结果应该是2.45。(教师板书横式答案)
  6.回顾小结,体验算法
  (1)在解决2.15+0.3的时候,我们用了几种不同的方法,都是把相同计数单位上的数相加。(板书:相同计数单位的数相加)
  (2)说说竖式的计算过程。
  7.二次改题,学习小数减法
  师将2.15+0.3改为2.15-0.3。提问:为什么竖式中的3要写在1的下面?
  8.加减对比,小结算法
  (1)师提问“计算小数加减法时需要注意什么”,引导学生讨论、总结。
  (2)师提问“我们在计算整数加减法时是末尾对齐,但在小数加减法计算时却把小数点对齐,看似不同,其实中间隐含着一个共同的道理,是什么呢”,引导学生概括归纳算法经验。
  由这个案例可以清晰地看到,教师是在沟通联系中引导学生理解算理、掌握算法,实现理法结合。开课时计算“215+3”,教师用计数器呈现计算过程,帮助学生理解“相同数位对齐”,其实就是“相同计数单位的数相加”,这是第一次沟通;然后算式变形“2.15+0.3”,当学生用不同方式解释自己的算法后,教师利用课件让学生观察:解决问题的表达方式不同,但它们具有相同的地方,就是“相同计数单位的数相加”,这是第二次沟通;接着学生自主尝试计算“2.15-0.3”,教师提示小数减法竖式与小数加法竖式一样,也要“相同计数单位的数相减”,这是第三次沟通;第四次沟通,是由教师提出问题“我们在计算整数加减法时是末尾对齐,但在小数加减法计算时却把小数点对齐,看似不同,其实中间隐含着一个共同的道理,是什么呢”,让学生发现整数加减法与小数加减法之间的联系与区别。学生经过对比多元表征方式的异同、找图式的对应之处、沟通新旧知识的连接点与增长点,不知不觉理解了加减法计算的基本道理——相同计数单位的数才能相加减。理解了这一本质,学生对加减法计算的算法自然就掌握了,也为后续学习分数加减法埋下了伏笔。
  (三)技能训练
  技能训练,即通过类题、变式题、对比辨析等多种方式,在完成一定量的训练后实现正确地算。
  【案例描述】五年级上册《小数乘法练习课》
  背景:计算4.3×0.21,要先计算43×21(按整数乘法计算出积),再点小数点,那么师生共同把“43×21”称为4.3×0.21的“隐形替身”,由此学生举出很多以“43×21”作为隐形替身的例子,如0.43×2.1、4.3×2.1、0.43×21、0.43×0.21……
  师:“43×21”只能作为小数乘法的隐形替身吗?如果我们要计算430×2100(指着竖式430×2100提问),先计算出“43×21”的积,其实是在计算什么?
  生1:是在算计数单位的个数。
  师:为什么在积的末尾添上3个0?
  生2:为了确定计数单位是1000。
  师:看来在小数乘法和整数乘法中,都能用到隐形替身。它们的计算方法看似不一样,有的添“0”,有的点“·”,为什么要这样做呢?
  生3:它们都是在确定计数单位。
  提高学生的运算能力,一定量的技能训练是必不可少的,但一定是以量取胜吗?大量的练习就一定能提高计算的正确率吗?答案是否定的。此案例提供的是一节练习课的教学片段,根据学生的反应可知,练习课不一定要设计大量的机械练习,适量的练习同样可以帮助学生厘清运算中算理的联系。“通”则“统”,算理是运算的通性通法。在数学教学中,教师要教给学生的不应仅仅是数学的技能技巧,更重要的是数学中的“通性通法”,让学生体会数学不是“机械”的,而是讲“理”的。
  总之,学生运算能力的培养不是一朝一夕的事情,也不是上一节课就可以实现,教师需要站在整体把握教学内容的高度上,明确课堂教学中“教什么”和“怎么教”的问题,才能循序渐进地提升学生的运算能力,促进学生数学核心素养的发展。
  【参考文献】
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  [3]吳正宪,张秋爽,李惠玲.和吴正宪老师一起读数学新课标[M].北京:教育科学出版社,2013.
  [4]刘加霞.小学数学课堂的有效教学[M].北京:北京师范大学出版社,2008.
  [5]张奠宙,巩子坤,任敏龙,等.小学数学教材中的大道理——核心概念的理解与呈现[M].上海:上海教育出版社,2018.
  【作者简介】黎 益(1971— ),女,汉族,广西柳州人,大学本科学历,高级教师,广西特级教师,现任柳州市潭中路第二小学教育集团总校长,研究方向为基于核心素养的小学数学教学。
  (责编 黄健清)
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