從圖形直觀到算式抽象

李小強(qiáng)

作為《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》十大核心概念之一，幾何直觀是幫助學(xué)生描述和分析問題的重要工具。在幾何直觀中，圖形直觀又是一個(gè)重要分支，在教學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，其中，線段圖就是最抽象的圖形直觀，也是最簡(jiǎn)潔的圖形直觀。對(duì)于三年級(jí)學(xué)生來講，他們已經(jīng)具備了讀懂?dāng)?shù)線圖（再抽象一下就是線段圖了）的基本經(jīng)驗(yàn)，能夠通過數(shù)線圖列出算式。然而，在解決實(shí)際問題時(shí)，學(xué)生卻很難將畫圖的方式用于分析問題的過程中，筆者曾對(duì)某班三年級(jí)學(xué)生進(jìn)行了畫圖分析問題的調(diào)查，有84.3%的學(xué)生不明白怎樣畫圖，或不明白如何在圖中標(biāo)注信息。徐斌老師的“畫線段圖解決問題”更加側(cè)重圖形直觀到算式抽象之間的過渡與銜接，從“線段圖怎么來的”和“怎么畫出線段圖”兩個(gè)角度幫助學(xué)生更深入地認(rèn)識(shí)和理解線段圖，讓學(xué)生知其然更知其所以然。

【片段一】三問“變與不變”，抽象得到線段圖

師：徐老師要考驗(yàn)大家的眼力。如圖1，你能發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)信息嗎？

生：有2朵藍(lán)花（圖中用白色表示，下同）。

師：如圖2，現(xiàn)在誰能用數(shù)學(xué)語言描述一下？

生：紅花（圖中用黑色表示，下同）是藍(lán)花的4倍。

師：對(duì)，紅花的數(shù)量是藍(lán)花的4倍。如圖3，繼續(xù)觀察，現(xiàn)在什么變了，什么沒有變？

生：圖形變了，但數(shù)量沒有變，顏色也沒有變。

師：那這個(gè)時(shí)候紅色正方形的數(shù)量是藍(lán)色正方形的幾倍？

生（齊）：4倍。

師：如圖4，現(xiàn)在呢？什么變了，什么沒有變？

生：現(xiàn)在有4個(gè)紅色長(zhǎng)方形，有1個(gè)藍(lán)色長(zhǎng)方形，紅色長(zhǎng)方形的數(shù)量是藍(lán)色長(zhǎng)方形的4倍。

師：你說得真完整。

師：如圖5，這樣呢？紅帶子的長(zhǎng)是藍(lán)帶子的幾倍？

生（齊）：4倍。

師：認(rèn)真觀察圖6，什么變了，什么又沒有變？

生：除了帶子寬度變了，其他都沒有變。

師：也就是說，原來很寬的帶子，現(xiàn)在只是變窄了，長(zhǎng)度和顏色都沒有發(fā)生變化。這個(gè)時(shí)候，紅帶子的長(zhǎng)是藍(lán)帶子的幾倍呢？

生（齊）：4倍。

師：仔細(xì)看圖7，它變得更細(xì)了。你見過這樣的圖形嗎？它叫什么呀？

生（齊）：線段圖。

師：現(xiàn)在，你知道線段圖是怎么來的了吧？其實(shí)，我們平時(shí)生活當(dāng)中的一些現(xiàn)象或圖形，最后都可以變成像這樣的線段。今天，我們就來學(xué)習(xí)畫線段圖來解決問題。

【賞析】在以往的數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，我們往往只重視線段圖的工具性，用它分析和解決問題，卻極少去思考線段圖是怎么來的。所以，學(xué)生對(duì)于線段圖的認(rèn)識(shí)是片面的。本節(jié)課，徐老師通過3次圖形的變化，讓學(xué)生對(duì)線段圖有了更深刻的認(rèn)識(shí)和理解。其中，第一次變化是基本的數(shù)學(xué)抽象過程，從具體實(shí)物（花朵）到數(shù)學(xué)圖形（正方形），即從生活到數(shù)學(xué)的過程，讓學(xué)生明白線段圖可以解決生活中的問題，而且解決的是一類問題，而不是一個(gè)簡(jiǎn)單的“紅花的數(shù)量是藍(lán)花的4倍”的問題。第二、三次圖形變化分別是從獨(dú)立的多個(gè)正方形拼接成完整的一條帶子，再?gòu)膶拰挼膸ё訅嚎s為細(xì)細(xì)的線段圖，讓學(xué)生在“變與不變”之中深刻理解數(shù)量關(guān)系，抓住數(shù)學(xué)本質(zhì)，同時(shí)又體會(huì)到畫圖的簡(jiǎn)潔。

【片段二】三改“問號(hào)位置”，深刻理解線段圖

師：在生活當(dāng)中遇到的實(shí)際問題，有的沒有告訴我們要求什么，有的還需要我們?nèi)ふ乙阎畔ⅰＤ銈兡軌蜃约喊l(fā)現(xiàn)問題和提出問題嗎？來看這樣一個(gè)情境（情境圖略，圖中的數(shù)學(xué)信息：褲子48元，上衣的價(jià)錢是褲子的3倍），你能發(fā)現(xiàn)哪些已知的數(shù)學(xué)信息？

生：褲子的價(jià)錢是48元。

生：上衣的價(jià)錢是褲子的3倍。

師：這些都是題目告訴我們的，叫作已知條件。根據(jù)這兩個(gè)條件，誰能提出一個(gè)數(shù)學(xué)問題來？

生：上衣要多少元？

師：一件上衣多少元？（記作1號(hào)問題）誰能提出不一樣的問題？

生：一件上衣和一條褲子一共多少元？

師：一件上衣和一條褲子就可以簡(jiǎn)稱一套，那就是一套衣服多少元？（記作2號(hào)問題）誰還能提出一個(gè)不一樣的問題？

生：一件上衣比一條褲子貴多少元？（記作3號(hào)問題）

師：根據(jù)條件，我們提出了3個(gè)問題，接下來就要解決問題了。這3個(gè)問題都很好，不過難易程度不一樣，你認(rèn)為哪個(gè)問題最簡(jiǎn)單？

生（齊）：1號(hào)問題。

師：那我們就從1號(hào)問題開始吧。徐老師有個(gè)要求，今天，我們不是直接解決這個(gè)簡(jiǎn)單問題，而要一起來畫線段圖。

（畫線段圖：第一，如圖8，教師示范畫線段圖，提示學(xué)生畫線段圖之前先計(jì)劃一下，并記得寫上褲子和上衣，然后，畫出了一條線段代表褲子，標(biāo)上了數(shù)據(jù)。第二，如圖9，學(xué)生在作業(yè)紙上畫出上衣所對(duì)應(yīng)的線段，一個(gè)學(xué)生代表在黑板上畫圖）

師：上衣的價(jià)格是褲子的3倍，就要畫這樣的幾段（教師用手比畫）？

生（齊）：3段。

師：很好，把已知條件都畫出來了。現(xiàn)在，我們需要在圖中標(biāo)出問題。

（學(xué)生在作業(yè)紙上標(biāo)注，一個(gè)學(xué)生代表在黑板上標(biāo)注“？元”）

師：這就是線段圖。如圖10，請(qǐng)大家再看看屏幕上的圖和文字，再看看線段圖，你看到線段圖有什么樣的感覺？

生：剛開始看這道題時(shí)，理解還有些困難。但當(dāng)畫出線段圖后，就可以理解這道題了。

師：請(qǐng)看圖10，這是褲子的價(jià)錢（48元）。這是上衣的價(jià)錢，相當(dāng)于幾條褲子的價(jià)錢（3條）。誰能夠直接列算式求出上衣要多少錢？

生：3乘以48等于144元。

師：很好，1號(hào)問題解決了。我們來看2號(hào)問題，這個(gè)線段圖的問號(hào)還能表示一套衣服的錢數(shù)嗎？

生（齊）：不能。

師：既然不能，請(qǐng)你用橡皮把代表上衣價(jià)錢的這個(gè)問號(hào)擦去，再想一想，一套衣服的價(jià)錢應(yīng)該在線段圖上怎么表示？

（一個(gè)學(xué)生代表在黑板上畫圖，如圖11。之后，教師要求其他學(xué)生根據(jù)黑板上的做法，修改自己的線段圖）

師：線段沒有變化，現(xiàn)在要表示一套衣服多少元，他在這里標(biāo)上了問號(hào)，對(duì)嗎？（學(xué)生點(diǎn)頭示意）請(qǐng)你列算式計(jì)算，想想先算什么，再算什么？

（學(xué)生在作業(yè)紙上自主解答問題，教師選擇兩個(gè)學(xué)生代表板書自己的算式）

師：兩個(gè)同學(xué)的結(jié)果都是192元，但是算式有點(diǎn)不一樣。誰能明白這里的48×3求出的是什么？（教師指著第一種算法）

生：求出的是上衣的價(jià)錢。

師：對(duì)，就是上衣的價(jià)錢，再加上褲子的價(jià)錢，就是一套衣服的價(jià)錢了。我看到大部分同學(xué)是這樣算的。再來看看第二種算法，老師有些看不懂了，哪個(gè)同學(xué)能幫老師解釋一下小括號(hào)里面的“3+1”是什么意思？

生：上衣有3份，褲子有1份，一套就有4份，每份都是48元，所以用48×（3+1）計(jì)算，一共192元。

師：同學(xué)們真厲害，不僅會(huì)畫線段圖，而且解決一套衣服要多少錢這個(gè)問題時(shí)還用了兩種不一樣的方法。

師：現(xiàn)在我們一起來解決3號(hào)問題。首先要自己讀題，再用橡皮擦掉表示“一套衣服多少錢”的那個(gè)問號(hào)，思考怎樣表示上衣比褲子貴的錢數(shù)，最后在作業(yè)紙的空白處列出算式。

（學(xué)生在作業(yè)紙上自主解答問題，教師請(qǐng)一個(gè)學(xué)生代表畫出表示上衣比褲子貴多少錢的問號(hào)，如圖12。之后，學(xué)生自由表達(dá)自己的想法，教師板書算式）

師：誰來說一下自己列出的算式，并解釋一下。

生：3×48-48。3乘48表示上衣的價(jià)錢，再減去褲子的價(jià)錢48元，就求出上衣比褲子貴了多少錢。

師：和他一樣做法的同學(xué)請(qǐng)舉手。有沒有誰的方法和他的不一樣，也能求出來呢？

生：我列的是48×（3-1）。一件上衣是一條褲子的3倍，用上衣的3倍減去褲子的1倍就是2倍了，再乘以48就是上衣比褲子貴的錢數(shù)了。

師：你的思路基本準(zhǔn)確，和他的做法一樣的同學(xué)請(qǐng)舉手。

師：剛才，我們一口氣提出并解決了3個(gè)問題?；仡櫼幌?，今天解決問題和以往解決問題好像略有不同，我們是用什么樣的解題策略來解決問題的？

生（齊）：畫線段圖解決問題。

【賞析】發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題是學(xué)生應(yīng)該具備的4項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)學(xué)能力。首先，思考源于問題，徐老師引導(dǎo)學(xué)生在尋找數(shù)學(xué)信息的過程中發(fā)現(xiàn)情境中的已知條件，讓學(xué)生讀懂情境，又鼓勵(lì)學(xué)生從不同的角度提出了3個(gè)典型數(shù)學(xué)問題，這些問題均源于學(xué)生對(duì)題目的理解，有利于教師更好地讀懂學(xué)生。

其次，分析問題是解決問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，徐老師引導(dǎo)學(xué)生利用畫線段圖分析問題，很好地抓住了題目中的“變與不變”，逐次突破教學(xué)重、難點(diǎn)。不變的是已知條件和信息，變化的是所提出的數(shù)學(xué)問題，如何解決這樣的矛盾呢？徐老師巧妙地借助確定問號(hào)的位置，為學(xué)生建立文字信息與圖形直觀之間的聯(lián)系，幫助學(xué)生深刻理解線段圖，為用好線段圖奠定基礎(chǔ)。

其中，線段圖發(fā)揮著重要的作用，比如，在解釋“用48×（3+1）求一套衣服多少錢”和“用48×（3-1）求一件上衣比一條褲子貴多少錢”時(shí)，線段圖的直觀與形象，幫助學(xué)生清晰地理解“3+1”和“3-1”所表示的意義，一目了然。假設(shè)沒有線段圖，學(xué)生很難解釋和理解它們表示的意義，更有甚者，可能學(xué)生不會(huì)想到用這兩種算式來解決問題。

在解決問題中，我們需要用圖形直觀來解決問題，也需要用算式抽象來解決問題，但更重要的是從圖形直觀到算式抽象的過渡。本節(jié)課，一是在變化的圖形中發(fā)現(xiàn)不變的數(shù)量關(guān)系，解釋線段圖的由來;二是在不變的線段圖信息中尋找變化的問號(hào)在哪里，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)畫線段圖。這樣一來，抽象的算式也能形象地解釋，有利于學(xué)生解決問題。

（作者單位：陜西省西安市長(zhǎng)安湖居筆記小學(xué)）