遵循學生邏輯走向數(shù)學邏輯

徐曉良

[摘要]“雞兔同籠”是一線教師非常關注的一個熱點教學內容。分析多個版本教材的“雞兔同籠”，解讀教材編排的意圖，從學生的調查問卷、訪談中了解學生的學習起點與難點，提出了“雞兔同籠”重組后的學習路徑，以促進學生深度學習的發(fā)生。

[關鍵詞]雞兔同籠;邏輯;單元重組

[中圖分類號]

G623.5

[文獻標識碼]A

[文章編號] 1007-9068（ 2020）26-0009-04

“雞兔同籠”是人教版教材四年級下冊第九單元“數(shù)學廣角”的內容?！半u兔同籠”在我國古代的數(shù)學名著《孫子算經》中就已經出現(xiàn)，為了體現(xiàn)其數(shù)學文化歷史與獨特的解決問題方法，不同版本的小學數(shù)學教材（如人教版、北師大版、蘇教版、青島版等）都把它納入其中?！半u兔同籠”進入教材的十幾年里，教師投入了極高的教學與研究熱情，在百度網頁輸入“雞兔同籠”四字進行搜索，相關結果多達10 700 000個，可見專家與一線教師對它的關注度非常高。但同時也說明了“雞兔同籠”是教學上的難點，特別是一線教師存在非常多的困惑與疑問。通過對一線教師的訪談、教材的分析與學生的調查問卷，給出“雞兔同籠”重組后的學習路徑。

一、“雞兔同籠”的教學困惑

1.復雜的數(shù)學問題，如何遵循學生起點？

“雞兔同籠”對四年級的學生來說是一個非常復雜的問題。復雜的原因有兩個：一是很難人手。雖然解法很多，但這些方法都不是平時解決數(shù)學問題的常用方法。因此，學生面對問題時，很難用以前的經驗來解決問題;二是“假設法”太抽象。“假設法”是解決“雞兔同籠”問題非常好的數(shù)學方法，但對四年級學生來說比較陌生，而且解題步驟較多，解題的每一步表示的意思都要很清楚。而小學四年級的教材只要求學生能解決兩步計算的數(shù)學問題，學生對于步驟較多的方法難以理解。因而，如何順著四年級學生的學習起點，搭起學生的思維水平與數(shù)學思想方法之間的橋梁是關鍵。

2.多樣化的數(shù)學方法，該面面俱到嗎？

“雞兔同籠”曾經是嘉興小學數(shù)學團隊研究的一個內容，從一線教師、名優(yōu)教師到知名的特級教師都親身參與研究，呈現(xiàn)課例。但聽完一線教師的課后，都有一個感覺——課堂中眉毛胡子一把抓，最后啥都沒抓住。究竟是什么原因呢？教材呈現(xiàn)的解題方法有畫圖法、列舉法、假設法、方程法等。但縱觀不同版本教材，“雞兔同籠”無論編排在哪個年級，教材對于該年級的學生所能采用的方法都進行了呈現(xiàn)。的確，每種方法都對應著不同的價值，但這么多種方法都要在一節(jié)課中呈現(xiàn)嗎？都要求學生掌握嗎？從實際情況來看，教師上得手忙腳亂，但學生還是一知半解。如果不需要面面俱到或是需要梯度呈現(xiàn)，那么面對四年級的學生，雞兔同籠問題的落腳點和切人點又在哪里呢？

3.學生的兩極分化，如何滿足不同學生的需求？

在雞兔同籠問題的教學中，往往會出現(xiàn)兩極分化的現(xiàn)象：當問題呈現(xiàn)時，學過奧數(shù)的學生立刻用假設法解題，沒有接觸過此類問題的學生就無從下手。那么面對全體學生教學時，該如何滿足不同學生的需求？讓沒有接觸過的、能力較弱的學生如何有法可循？讓學過的、能力強的學生如何深入學習，理解“雞兔同籠”問題的本質？

4.統(tǒng)一編排的教材，如何突破教材編排的順序？

“雞兔同籠”一般是安排兩個課時完成相關教學，第一課時是例題學習，第二課時是鞏固練習。教學后發(fā)現(xiàn)，許多學生還是沒有較好地理解“雞兔同籠”問題，一線教師只能通過增加課時進行相應補救，有些教師甚至用了5個課時，但最后的效果還是很差。如何突破教材編排的順序，真正讓每個學生都能理解并解決“雞兔同籠”問題？

帶著這些困惑，深度探究教材編排，從學生學習的起點人手，進行了思考、分析、實踐。

二、知事——“雞兔同籠”問題的多版本教材分析

筆者查閱了九個版本的數(shù)學教材，發(fā)現(xiàn)“雞兔同籠”問題在不同版本的教材中均有編排，但編排的年級、解決方法介紹及側重點是不同的（如表1）。

浙教版、西師大版、滬教版教材是將“雞兔同籠”做知識增量介紹的，其中滬教版教材以“列表枚舉”作為標題，借助“雞兔同籠”的素材，側重列表枚舉方法的學習;蘇教版、青島版、冀教版、北師大版、2006年與2014年人教版教材將“雞兔同籠”單列單元，作為數(shù)學廣角中的問題解決的內容，并采用“例題+練習”格式呈現(xiàn);蘇教版、青島版教材的例題中均未出現(xiàn)“雞兔同籠”原型題，分別采用了“公園租船問題”“停車場問題”這樣的生活實例，再在練一練中加入了“雞兔同籠”原型題、古題等資料。

北師大版和冀教版教材，均以“雞兔同籠”為例題，組織了一個數(shù)學主題活動。而新、舊人教版教材都將“雞兔同籠”安排在數(shù)學廣角單元，內容充實，方法多樣，能給學生提供基本建模和變式提升的空間。 人教版教材將“雞兔同籠”的教學編排從十一冊下移到第八冊，跨度有三個學期。在對比2006年與2014年人教版教材內容編排中發(fā)現(xiàn)：編排的內容整體變化不大，教學目標定位略有微調，主要減少了“方程”這種解題思路，其他（含練習題）則大體相同。

綜合上述對各版本教材的分析，整理成表2：

不同版本教材安排“雞兔同籠”的年級不同，學生學習能力差異，教材滲透的解決方法并不完全一致，呈現(xiàn)多樣性，如“列舉法”“畫圖法”“假設法”“列方程”等。

對比各版本教材，有兩個新的思考：

思考一：教材中的諸多方法有聯(lián)系嗎？

教材中呈現(xiàn)的“列舉法…‘畫圖法…‘假設法…‘列方程”等，表面上都是獨立的。但深入分析，這些方法之間是有關聯(lián)的。畫圖法、列舉法、假設法之間是可以互相轉化的：畫圖法是假設法的具象化，將抽象的假設法用畫圖的方式，形象地表達出來;列舉法既可以看作是方程的原型，更可以看作是假設法的前身，通過具體數(shù)據(jù)的假設來尋找答案。因此，蘇教版、浙教版教材在滲透了畫圖法與列舉法之后，引導學生總結對比兩種方法的聯(lián)系;北師大版教材就以“嘗試與猜測”為主題，做大做強“列舉法”。

思考二：“列舉法”真的很“土”嗎？

綜觀各版本教材，例題中所要滲透的解決方法多種多樣，但“列舉法”卻是各版本教材所唯一共同采用的解決方法。這是什么原因呢？有許多教師認為，列舉法太土了，一一列舉，費時間，效率低。其實，列舉法是一種重要的數(shù)學方法，它是研究數(shù)學常用而本原的方法，但往往因為太過平常而被遺忘?！傲信e法”并不“土”，列舉的過程就是學生增加數(shù)學經驗的過程，通過列舉，學生可以經歷“雞兔同籠”方程的完整建模過程。

在對多個版本教材的分析中也發(fā)現(xiàn)，同為“列舉法”，各版本教材在安排上各有側重。如北師大版教材呈現(xiàn)“一一列舉”列表方法、列表法和“取中列舉”列表法三種解決問題的方法。人教版（2014年）偏重“一一列舉”的方法，還加入了特例“8，0”的情況，目的就是銜接假設法，完善對“雞兔同籠”問題的建模體驗。

三、知人——學生學習“雞兔同籠”問題的起點分析

對紫微小學四年級5、6兩個班共88位學生進行了一次前測，前測內容有兩題：一是“雞兔同籠”原題，二是變式題（共10分鐘）。

第一題：籠子里有若干只雞和兔。從上面數(shù)有8個頭，從下面數(shù)有26只腳。雞和兔各有幾只？

學生答題的正確率如表3：

第二題：全班一共有38人，共租8條船，大船可以坐6人，小船可以坐4人，每條船都坐滿了。大、小船各有幾條？

學生答題的正確率如表4：

從統(tǒng)計結果可見，無論是“雞兔同籠”的原題還是變式題，都有四分之一左右的學生能找到正確答案。那這個數(shù)據(jù)是不是可以類推到所有班級呢？答案是否定的。筆者在2018年也對紫微小學五（1）班做過一次前測，前測的正確率高達74.3%，筆者再對農村一所小學的四年級做前測，正確率不到5%。這充分說明了班級之間存在很大的差異。是什么原因造成了這么大的差異？筆者認為，課前的學習，特別是課外奧數(shù)輔導班的學習是造成差異的主要因素。如：前測的88位學生中，就有42%的學生表示在奧數(shù)班中學習過“雞兔同籠”問題，而農村小學的學生只有個別接觸過奧數(shù)。

在對88位學生的訪談中發(fā)現(xiàn)，有42%的學生表示以前學過，但學過的學生正確率只有25%，從42%至25%的變化，印證了一線教師一直以來的苦惱：對四年級學生而言，“雞兔同籠”問題真的是有難度的！學習過的學生中也有很大一部分學生不會做，沒學過的學生更是束手無策?？梢?，除了班級間的差異外，班級內部學生對于“雞兔同籠”問題原有的基礎也呈現(xiàn)兩極分化。因此，對于“雞兔同籠”問題的起始教學需要低起點、低難度！

做對的學生都是采用什么方法？第一題做對的學生采用的方法如表5：第二題做對的學生采用的方法如表6：

對于典型題，做對的學生一般采用的是假設法，而對于變式題，采用假設法的學生人數(shù)卻減少了近一半，為什么會這樣？這樣的數(shù)據(jù)或多或少說明了那5個學生對于假設法是一知半解的。在整理學生的作品中，又看到了好幾張這樣的作品：接觸過假設法、有假設法的解題模型，但不理解假設法的真正內涵;可能還能解決“雞兔同籠”原題，但變式題就用不了了。

可喜的是，對于變式題，有學生嘗試列舉，而且做對了，做錯的學生中也有很多學生開始去列一列、試一試，即使沒有找到正確答案。這印證了筆者的一個想法：很多學生心中是有列舉嘗試的意識的，是有這顆種子的。可是學完“雞兔同籠”的內容之后又有多少學生還會用列舉法呢？即使沒有學會用假設法，他依然不愿意用列舉這種“笨”方法。

四、潤慧——“雞兔同籠”單元重組學習路徑

基于對教材和學生的分析，筆者想做的并不是學生學完“雞兔同籠”后清一色用假設法，而是想讓不同的學生都有不同的層次提升。在學習中，讓沒有接觸過的、能力較弱的學生在束手無策時，有法可循;讓有一定學習基礎、一知半解的學生想套用模型時，真正理解;讓已經掌握了的、能力較強的學生在正確解答時，深度理解。具體安排如表7：

1.回歸原始，做強、做大“列舉法”

從解題方法的角度而言，方程法遠比畫圖、列表之類的方法要快捷簡便，但這種快捷簡便是數(shù)學的價值而不是教育的價值！對于數(shù)學廣角的內容，對于學生學習的價值，不僅僅只是得到一個答案和結果，更多的是要給予學生面對新的、未知的問題該如何解決的一種方法和策略的指引：面對新問題如何人手？從哪里人手？怎么進行嘗試？怎樣在嘗試的過程中發(fā)現(xiàn)和總結？因此，通過重組，在課堂上讓學生回歸到學習的最原始狀態(tài)，嘗試用畫一畫、舉一舉的方法解決問題，在解決問題的過程中慢慢積累經驗，一步一步地優(yōu)化、提升經驗，放慢腳步，做強、做大列舉法和畫圖法。在這一過程中，學生的有序思考、觀察、分析、歸納、創(chuàng)新、發(fā)現(xiàn)等綜合能力都得到了發(fā)展，數(shù)學核心素養(yǎng)得到了培養(yǎng)。

2.拉長過程，做深做厚“假設法”

面對兩極分化相對比較嚴重的“雞兔同籠”問題，重組后的第一課時貌似忽略了“優(yōu)秀學生”的存在，但這并不是放棄假設法，而是拉長體驗的過程，給假設法做了更深更厚的鋪墊。課堂上難免有優(yōu)秀學生會提出假設法，而太快得出了如此“簡易而通吃”的方法，往往會忽視結果背后的產生過程。假設全是雞或兔，逼近的思想在畫圖法、列表法中都有滲透，拉長這個過程，就能給予“沒有接觸過或能力弱的學生”一個理解的機會，給予“貌似理解假設法的學生”一個走進假設法背后的機會。而且，第一課中的兩個例題都不是典型的“雞兔同籠”問題，而是用三角形與五邊形、5角與2角這樣的素材，進一步避免了部分學生套用公式，使學生從本質上來理解這些數(shù)學問題。

3.溝通融合，做透、做活“綜合法”

本單元的重組中，實現(xiàn)了兩次溝通融合。第一次的溝通融合是在第一課時中，例1要求學生完整列舉，將所有情況有序地寫出來。例2引導學生思考：找到正確答案后，還需要列舉下去嗎？通過討論發(fā)現(xiàn)，找到正確答案后，不需要再列舉下去了，再往下列舉要么是多相關數(shù)，要么少相差數(shù)。對于例3，要求學生快速列舉。這時，學生在已有的經驗基礎上，開始跳躍式的列舉，從隨意舉2個數(shù)后根據(jù)相差數(shù)快速調整出正確的答案，而快速調整的過程已經是假設法的雛形了。第二次融合在第二課時，在教學了假設法后，再引導學生比較列舉法與假設法，學生突然發(fā)現(xiàn)列舉法就是假設法，只不過假設法是從特殊的數(shù)字開始，而列舉法是從普通的情況開始，而本質不變的是關注總數(shù)的相差數(shù)與兩種不同物體的相差數(shù)。這兩個層面的溝通融合，會讓學生頓悟，讓學生豁然開朗。

（責編金鈴）