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摘要:以“总数、每份数、份数之间关系”问题为例,说明数学解题教学仅关注生活经验和数感是不够的,应该抓住时机,逐步渗透模型思想,培养建模能力。以在“解决问题的策略——画图”的教学中建立“总数、每份数、份数之间关系”模型为例,说明新旧知识挢接是根基,深度体验介入是重心,系统归纳整理是关键,灵活拓展运用是要义。
关键词:模型思想建模能力问题解决数量关系
《义务教育数学课程标准(2011年版)》指出:“义务教育阶段数学课程的设计……在呈现作为知识与技能的数学结果的同时,要重视学生已有的经验,使学生体验从实际背景中抽象出数学问题、构建数学模型、寻求结果、解决问题的过程。”“模型思想的建立,是学生体会和理解数学与外部世界联系的基本途径。建立和求解模型的过程……有助于学生初步形成模型思想,提高学习数学的兴趣和应用意识。”
郑毓信教授在《数学教育哲学》中谈道:“在数学发展的早期,人们通过观察和实验,并且依靠对经验事实的归纳获得了一些认识,从现今的观点来看,只能说是一种经验,而不能被看成真正的数学知识。数学学习只有深入到‘模型’‘建模’的意义上,才是一种真正的数学学习。”
然而,在当下的数学教学中,教师有时过分重视生活经验和数感这种“快思”,而忽视模型和建模这种“慢想”;当学生能利用生活经验和数感解决实际问题时,教师就很少能进一步地引导他们提炼“模型”、实施“建模”。其实,生活经验和数感虽然是“快思”,但也是“浅思”,难以发现问题的本质,获得解题的通法;模型和建模虽然是“慢想”,但也是“深想”,可以识别问题的模式,找到解题的套路。因此,在解决实际问题的过程中,我们应该抓住时机,逐步渗透模型思想,培养建模能力。
一、问题:仅关注生活经验和数感是不够的
苏教版小学数学六年级上册《分数乘法》《分数除法》单元后有这样一组对比练习:
(1)王师傅23小时织25米长的毯子,1小时织多少米?
(2)李师傅每小时织25米长的毯子,23小时织多少米?
(3)张师傅每小时织25米长的毯子,织23米长的毯子需要几小时?
这是一组工程问题,可以看作工作量、工作效率和工作时间三者之间关系的不同应用,也可以进一步提炼成总数、每份数和份数三者之间关系的不同应用。
学生从二年级开始学习平均分和除法,做过很多这样的题目。之前,题目中出现的数主要是自然数,多数学生都能顺利解决。现在,题目中的数变成了分数,有些學生就会遇到困难:不知道用乘法还是用除法算;确定了用除法,又不知道用哪个数除以哪个数。
为什么题目内容没有变化,只是数字发生了改变,学生就从会做变为不会做了呢?其实,当题目中出现的数是自然数时,学生主要是依靠生活经验和数感直接快速地做出反应。但是,当题目中出现的数是分数时,题目变得更抽象(不容易理解)、更复杂(不容易计算),生活经验和数感往往就发挥不了作用了,学生更多地要依靠“模型”和“建模”。
二、对策:抓住时机,逐步渗透模型思想,培养建模能力
上述问题中最根本(最广泛)的模型是总数、每份数和份数三者之间的关系:总数除以份数等于每份数,总数除以每份数等于份数,每份数乘份数等于总数。在小学数学中,很多数量关系(如路程、速度和时间三者之间的关系等)都可以提炼成这个模型,很多问题都是这个模型的应用。因此,在解决这类问题的过程中,应帮助学生从具体的情境中抽象出这三个数量,并理解这三个数量之间的关系,从而感悟模型思想,发展建模能力。下面,以苏教版小学数学四年级下册“解决问题的策略——画图”的教学为例,具体说明。
(一)新旧知识挢接是根基
(教师出示教材例1的改编题:小宁和小春共有72枚邮票,小春和小宁的邮票数同样多。两人各有邮票多少枚?学生读题后列式解答。)
师你是怎样计算的?为什么可以这样计算?
生72÷2=36(枚),小春和小宁各有邮票36枚。因为两人的邮票数同样多,所以把72平均分成2份,每份是36。
师对,这是“平均分”问题,用除法解决,它的数量关系是“总数÷份数=每份数”。
(教师出示教材例1:小宁和小春共有72枚邮票,小春比小宁多12枚。两人各有邮票多少枚?学生读题后无从入手。)
师为什么不能像刚才一样直接用除法计算了?
生因为两人不一样多了。
教材设计例1的意图是引入画线段图这一解决问题的策略,培养学生的策略意识。这是一道典型的“和差问题”,对于四年级学生来说有一定的难度。此题最终的算理可以归结为“平均分”,即算法可以归结为除法。教学例1前先出示改编题,意在设置一个坡度,帮助学生唤醒旧知,凸显模型思想——利用“总数÷份数=每份数”模型解决“平均分”问题,从而为获得新知做铺垫,即解决例1时想到把每份数不同转化成每份数相同,继续使用之前的模型。
(二)深度体验介入是重心
(教师引导学生根据题意画出图1所示的线段图,理清数量关系。)
师同学们,有了这张线段图,我们便能直观、清楚地看到两个数量之间的关系。由此,我们能不能找到解决问题的方法呢?
(学生思考。)
师(启发)怎么做,小宁和小春的邮票可以一样多?邮票的总数有什么变化?独立思考后和同桌讨论一下。
(学生交流。)
生小春去掉12枚邮票。
生小宁补上12枚邮票。
生小春给小宁6枚邮票。
(教师采用活动的线段图教具演示数量的“移多补少”。)
师(追问)哪些数量和原来不一样了?哪些没变?
……
“和差问题”解决的关键是把不相等的数变为相等的数。使用教具“活动线段图”,能让学生更直观地理解数量之间的关系及数量变化的情况,更清晰地表达出自己的想法。这些都有助于学生深度体验、介入探索的完整过程,实现成功建模。
(三)系统归纳整理是关键
师你们的三种想法,有的是“去掉”,有的是“补上”,有的是“移动”(给),目的都是什么?
生都是要让两人的邮票数一样多。
师是的。当两人的邮票数同样多时,就可以将邮票总数平均分成2份,用除法求每份是多少,即利用“总数÷份数=每份数”模型。
(教师引导学生交流,体会画图策略,形成策略意识。)
引导学生借助线段图,回顾解决问题的过程,知晓三种解题方法虽然形式不一样,但本质相同,都是利用“总数÷份数=每份数”这个数量关系(模型)。这是新知教学的最后环节,意在引导学生进行系统的归纳整理,透过复杂的现象识别本质,确定相互的联系,从而超越一道题目的解答,完成模型的建立。这一过程同时也能帮助学生建立新旧知识之间的联系。
(四)灵活拓展运用是要义
(教师出示教材“练习八”第4题:小建和小西买同样的笔记本,小建买了3本,小西买了5本,小建比小西少花12元。笔记本的单价是多少元/本?学生独立按要求先画出线段图,再列式解答,最后核对答案。)
师说说“12÷(5-3)”这个算式的意思,并想想用到了哪个数量关系式。
……
模型思想要求我们将一个问题的解决拓展为一类问题的解决;而建立模型的目的就是帮助学生依据模型举一反三。在拓展运用阶段,可以设计变式练习,引导学生观察和寻找实际问题的固有特征和内在规律,建立起相应的模型,然后以不变应万变,灵活地运用模型思想分析和解决问题。
参考文献:
[1] 【美】约翰·D.布兰思福特等.人是如何学习的:大脑、心理、经验及学校(扩展版)[M].程可拉,孙亚玲,王旭卿译.上海:华东师范大学出版社,2013.
[2] 曹培英.跨越断层,走出误区:“数学课程标准”核心词的解读与实践研究[M].上海:上海教育出版社,2017.
[3] 【美】丹尼尔·卡尼曼.思考,快与慢[M].胡晓姣,李爱民,何梦莹译.北京:中信出版社,2012.课堂回放
关键词:模型思想建模能力问题解决数量关系
《义务教育数学课程标准(2011年版)》指出:“义务教育阶段数学课程的设计……在呈现作为知识与技能的数学结果的同时,要重视学生已有的经验,使学生体验从实际背景中抽象出数学问题、构建数学模型、寻求结果、解决问题的过程。”“模型思想的建立,是学生体会和理解数学与外部世界联系的基本途径。建立和求解模型的过程……有助于学生初步形成模型思想,提高学习数学的兴趣和应用意识。”
郑毓信教授在《数学教育哲学》中谈道:“在数学发展的早期,人们通过观察和实验,并且依靠对经验事实的归纳获得了一些认识,从现今的观点来看,只能说是一种经验,而不能被看成真正的数学知识。数学学习只有深入到‘模型’‘建模’的意义上,才是一种真正的数学学习。”
然而,在当下的数学教学中,教师有时过分重视生活经验和数感这种“快思”,而忽视模型和建模这种“慢想”;当学生能利用生活经验和数感解决实际问题时,教师就很少能进一步地引导他们提炼“模型”、实施“建模”。其实,生活经验和数感虽然是“快思”,但也是“浅思”,难以发现问题的本质,获得解题的通法;模型和建模虽然是“慢想”,但也是“深想”,可以识别问题的模式,找到解题的套路。因此,在解决实际问题的过程中,我们应该抓住时机,逐步渗透模型思想,培养建模能力。
一、问题:仅关注生活经验和数感是不够的
苏教版小学数学六年级上册《分数乘法》《分数除法》单元后有这样一组对比练习:
(1)王师傅23小时织25米长的毯子,1小时织多少米?
(2)李师傅每小时织25米长的毯子,23小时织多少米?
(3)张师傅每小时织25米长的毯子,织23米长的毯子需要几小时?
这是一组工程问题,可以看作工作量、工作效率和工作时间三者之间关系的不同应用,也可以进一步提炼成总数、每份数和份数三者之间关系的不同应用。
学生从二年级开始学习平均分和除法,做过很多这样的题目。之前,题目中出现的数主要是自然数,多数学生都能顺利解决。现在,题目中的数变成了分数,有些學生就会遇到困难:不知道用乘法还是用除法算;确定了用除法,又不知道用哪个数除以哪个数。
为什么题目内容没有变化,只是数字发生了改变,学生就从会做变为不会做了呢?其实,当题目中出现的数是自然数时,学生主要是依靠生活经验和数感直接快速地做出反应。但是,当题目中出现的数是分数时,题目变得更抽象(不容易理解)、更复杂(不容易计算),生活经验和数感往往就发挥不了作用了,学生更多地要依靠“模型”和“建模”。
二、对策:抓住时机,逐步渗透模型思想,培养建模能力
上述问题中最根本(最广泛)的模型是总数、每份数和份数三者之间的关系:总数除以份数等于每份数,总数除以每份数等于份数,每份数乘份数等于总数。在小学数学中,很多数量关系(如路程、速度和时间三者之间的关系等)都可以提炼成这个模型,很多问题都是这个模型的应用。因此,在解决这类问题的过程中,应帮助学生从具体的情境中抽象出这三个数量,并理解这三个数量之间的关系,从而感悟模型思想,发展建模能力。下面,以苏教版小学数学四年级下册“解决问题的策略——画图”的教学为例,具体说明。
(一)新旧知识挢接是根基
(教师出示教材例1的改编题:小宁和小春共有72枚邮票,小春和小宁的邮票数同样多。两人各有邮票多少枚?学生读题后列式解答。)
师你是怎样计算的?为什么可以这样计算?
生72÷2=36(枚),小春和小宁各有邮票36枚。因为两人的邮票数同样多,所以把72平均分成2份,每份是36。
师对,这是“平均分”问题,用除法解决,它的数量关系是“总数÷份数=每份数”。
(教师出示教材例1:小宁和小春共有72枚邮票,小春比小宁多12枚。两人各有邮票多少枚?学生读题后无从入手。)
师为什么不能像刚才一样直接用除法计算了?
生因为两人不一样多了。
教材设计例1的意图是引入画线段图这一解决问题的策略,培养学生的策略意识。这是一道典型的“和差问题”,对于四年级学生来说有一定的难度。此题最终的算理可以归结为“平均分”,即算法可以归结为除法。教学例1前先出示改编题,意在设置一个坡度,帮助学生唤醒旧知,凸显模型思想——利用“总数÷份数=每份数”模型解决“平均分”问题,从而为获得新知做铺垫,即解决例1时想到把每份数不同转化成每份数相同,继续使用之前的模型。
(二)深度体验介入是重心
(教师引导学生根据题意画出图1所示的线段图,理清数量关系。)
师同学们,有了这张线段图,我们便能直观、清楚地看到两个数量之间的关系。由此,我们能不能找到解决问题的方法呢?
(学生思考。)
师(启发)怎么做,小宁和小春的邮票可以一样多?邮票的总数有什么变化?独立思考后和同桌讨论一下。
(学生交流。)
生小春去掉12枚邮票。
生小宁补上12枚邮票。
生小春给小宁6枚邮票。
(教师采用活动的线段图教具演示数量的“移多补少”。)
师(追问)哪些数量和原来不一样了?哪些没变?
……
“和差问题”解决的关键是把不相等的数变为相等的数。使用教具“活动线段图”,能让学生更直观地理解数量之间的关系及数量变化的情况,更清晰地表达出自己的想法。这些都有助于学生深度体验、介入探索的完整过程,实现成功建模。
(三)系统归纳整理是关键
师你们的三种想法,有的是“去掉”,有的是“补上”,有的是“移动”(给),目的都是什么?
生都是要让两人的邮票数一样多。
师是的。当两人的邮票数同样多时,就可以将邮票总数平均分成2份,用除法求每份是多少,即利用“总数÷份数=每份数”模型。
(教师引导学生交流,体会画图策略,形成策略意识。)
引导学生借助线段图,回顾解决问题的过程,知晓三种解题方法虽然形式不一样,但本质相同,都是利用“总数÷份数=每份数”这个数量关系(模型)。这是新知教学的最后环节,意在引导学生进行系统的归纳整理,透过复杂的现象识别本质,确定相互的联系,从而超越一道题目的解答,完成模型的建立。这一过程同时也能帮助学生建立新旧知识之间的联系。
(四)灵活拓展运用是要义
(教师出示教材“练习八”第4题:小建和小西买同样的笔记本,小建买了3本,小西买了5本,小建比小西少花12元。笔记本的单价是多少元/本?学生独立按要求先画出线段图,再列式解答,最后核对答案。)
师说说“12÷(5-3)”这个算式的意思,并想想用到了哪个数量关系式。
……
模型思想要求我们将一个问题的解决拓展为一类问题的解决;而建立模型的目的就是帮助学生依据模型举一反三。在拓展运用阶段,可以设计变式练习,引导学生观察和寻找实际问题的固有特征和内在规律,建立起相应的模型,然后以不变应万变,灵活地运用模型思想分析和解决问题。
参考文献:
[1] 【美】约翰·D.布兰思福特等.人是如何学习的:大脑、心理、经验及学校(扩展版)[M].程可拉,孙亚玲,王旭卿译.上海:华东师范大学出版社,2013.
[2] 曹培英.跨越断层,走出误区:“数学课程标准”核心词的解读与实践研究[M].上海:上海教育出版社,2017.
[3] 【美】丹尼尔·卡尼曼.思考,快与慢[M].胡晓姣,李爱民,何梦莹译.北京:中信出版社,2012.课堂回放