數(shù)的認識及其運算是小學數(shù)學的主要內容,具體包括運算的概念、運算的法則和運算的定律等三個方面的內容,在這些內容中所蘊含的數(shù)學思想是小學數(shù)學運算教學的精髓。
為了能夠更好地理解和把握運算的教學,我們應該進一步挖掘分析運算的概念、法則和定律中都蘊含了哪些數(shù)學思想,這樣才能賦予枯燥運算更為豐富的思想內涵,把知識與技能的習得過程推向更高的思想境界。
一般認為,數(shù)學的基本思想包括抽象思想、推理思想和建模思想三大類,由這三大基本思想派生出一些具體的富有操作性的下轄數(shù)學思想。
運算概念中蘊含的數(shù)學思想
在小學數(shù)學教材中,一般在一年級學習加、減法概念,二年級學習乘、除法概念。這些運算概念都是從具體的現(xiàn)實情景中逐步抽象出來,在這里主要蘊涵著抽象思想中的集合思想和對應思想。
比如:在加法運算概念的教學中,通過創(chuàng)設兩個生活情景,一個是“數(shù)鉛筆”(一只手有3支,另一只手有2支),另一個是“數(shù)熊貓”(一邊有3只,另一邊有2只),這里就蘊涵著抽象思想中的集合思想。
即把一只手(一邊)看成一個整體(集合),把另一只手(另一邊)看成另一個整體(集合),通過這兩個具體情景(合起來有多少),就抽象出了加法概念和加法算式:3+2=5,這里就蘊涵著抽象思想中的對應思想,具體包括了數(shù)與量的對應以及問題情景與數(shù)學算式的對應。
運算法則中蘊含的數(shù)學思想
在小學數(shù)學中,運算法則主要是指整數(shù)、分數(shù)、小數(shù)的加法、減法、乘法、除法豎式計算的運算法則,這是小學數(shù)學運算教學的主體內容,在這些知識中蘊涵著豐富的數(shù)學思想。
第一,抽象思想中的數(shù)形結合思想、變中不變的思想。
比如:結合數(shù)軸學習整數(shù)的加減乘除運算,結合圓片(長方形或正方形圖片)學習分數(shù)的加減運算,結合分割成10份、100份、1000份的正方形或正方體學習小數(shù)的加減法運算等,這里都蘊含著數(shù)形結合的思想;
再如:在整數(shù)運算中,從兩位數(shù)乘兩位數(shù)的乘法到三位數(shù)乘兩位數(shù),乃至多位數(shù)乘多位數(shù),在這個過程中,乘數(shù)的大小(位數(shù))變了,但是算理不變;在小數(shù)的運算中,從整數(shù)到小數(shù),數(shù)變了,但是法則的本質不變等等,這些都蘊涵著變中不變的思想。
第二,推理思想中的轉化思想和類比思想。
比如:在整數(shù)的運算中,把9+幾、8+幾的問題轉化成10+幾的問題,把兩位數(shù)乘兩位數(shù)轉化成兩位數(shù)乘整十數(shù)和兩位數(shù)乘一位數(shù)的問題;在小數(shù)的運算中,把小數(shù)加減乘除的運算問題轉化成整數(shù)加減乘除問題;在分數(shù)加減運算中,把異分母分數(shù)的加減法問題轉化成同分母分數(shù)的加減法問題,在分數(shù)的除法運算中,把分數(shù)除法轉化成分數(shù)乘法等等,在這些地方都蘊涵著轉化思想。
再如:在整數(shù)加法豎式計算中,學習了“相同數(shù)位對齊”的運算法則,通過類比推理,猜想整數(shù)減法、乘法等豎式計算也要遵守“相同數(shù)位對齊”的運算法則;在三位數(shù)乘兩位數(shù)的豎式計算中,通過類比推理,猜想四位數(shù)乘兩位數(shù)或者三位數(shù)乘三位數(shù)的豎式計算等等,這里都蘊含著類比思想。
第三,建模思想中的優(yōu)化思想。
比如,在整數(shù)的四則運算中,經常出現(xiàn)一個數(shù)學問題會有多種算法的情況,常常會有一個優(yōu)化算法的問題,這里蘊含著優(yōu)化思想。
從數(shù)學思想的深度分析內容
在設計運算的教學方案時,應該站在數(shù)學思想的高度設計一個科學合理的教學方案,讓學生在基礎知識的學習和基本技能的訓練中,逐步感悟運算中所蘊含的數(shù)學思想,感受數(shù)學的奇妙和魅力,積累數(shù)學活動經驗,為后續(xù)的數(shù)學學習奠定重要的思想和思維基礎。
這樣的運算教學,才能有效確保數(shù)學課程“四基”教學目標的整體達成,也才能讓學生體會到單調乏味數(shù)學運算背后的思想精髓,感受數(shù)學運算的神奇和奧秘。
從數(shù)學思想的角度啟發(fā)學生思考
在教學時,應該根據(jù)教學方案因勢利導地啟發(fā)學生對運算的本質思考,讓學生感悟運算所蘊含的數(shù)學思想。
比如:在加法交換律的學習中,當學生通過觀察一組算式歸納得出a+b=b+a時,我們不能只滿足于得出數(shù)學結論,而應該在此基礎上,啟發(fā)引導學生再次深度觀察與思考“在這組加法算式中,什么變了?什么不變?”試圖讓學生進一步深入思考交換律背后的本質問題,抽象概括出“加數(shù)的位置變了,和的大小不變”,這樣學生就很好體會“變中不變的思想”,這才是加法交換律教學的思想精髓和更高境界。
如果在此基礎上,我們還能適時啟發(fā)學生獲得新的猜想:“減法、乘法、除法是否也有交換律?”那么,學生就獲得了創(chuàng)新思維中極其寶貴的“類比思想”,雖然這些猜想有時是對的,有時是錯的,但是,這樣的思維模式卻是創(chuàng)新思維的重要形式。
總之,運算教學是小學數(shù)學教學中的重要內容,如何更好地把握運算教學的價值取向,讓課堂煥發(fā)出數(shù)學應有的魅力?這是一個重要的研究課題,值得我們在教學實踐中不斷地思考與探索。