□呂立峰
《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022 年版)》(以下簡稱 “2022年版課標(biāo)” )指出,核心素養(yǎng)具有整體性和一致性。聚焦到 “數(shù)與運(yùn)算” 主題,如整數(shù)、小數(shù)和分?jǐn)?shù)的教學(xué),即不僅要強(qiáng)調(diào) “意義和關(guān)系的一致性” ,更要注重 “算理和算法的一致性” 。其中,前者在各版數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)及配套的教材中均有所體現(xiàn),只不過直到2022年版課標(biāo)頒布才首次明確并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。后者則是2022年版課標(biāo)提出的一種全新的關(guān)系稱謂,要求教師在課堂實(shí)踐中進(jìn)行更加深入的探索。
那么,在一致性視角下,如何對(duì)整數(shù)、小數(shù)和分?jǐn)?shù)的四則運(yùn)算教學(xué)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)呢?從數(shù)理邏輯的角度出發(fā), “計(jì)數(shù)單位” 是貫穿四則運(yùn)算一致性的核心概念。然而,在不同運(yùn)算的教學(xué)中, “計(jì)數(shù)單位” 所發(fā)揮的功能和作用也各不相同。因此,在實(shí)際課堂教學(xué)中,教師需要靈活調(diào)整 “計(jì)數(shù)單位” 的應(yīng)用視角,確保教學(xué)的深入與全面。
要使學(xué)生感悟到整數(shù)、小數(shù)和分?jǐn)?shù)加減運(yùn)算的一致性,關(guān)鍵在于引導(dǎo)他們經(jīng)歷相同計(jì)數(shù)單位的數(shù)的加減運(yùn)算過程。在加減運(yùn)算中,學(xué)生最先學(xué)習(xí)整數(shù)加減法,在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)小數(shù)加減法和分?jǐn)?shù)加減法。按照這一學(xué)習(xí)順序,學(xué)生很容易就能明白小數(shù)加減法的計(jì)算法則,本質(zhì)上就是在執(zhí)行相同計(jì)數(shù)單位的數(shù)的加減運(yùn)算。然而,理解分?jǐn)?shù)加減法的計(jì)算法則卻并不容易。分?jǐn)?shù)加減法的計(jì)算法則強(qiáng)調(diào) “同分母分?jǐn)?shù)相加減,分母不變,只把分子相加減;異分母分?jǐn)?shù)相加減,先通分,再按照同分母分?jǐn)?shù)加減法進(jìn)行計(jì)算” 。從字面上來看,這與整數(shù)、小數(shù)加減法的計(jì)算法則存在顯著差異。為了突破這一難點(diǎn),教師應(yīng)精心設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng),建立分?jǐn)?shù)加減法與整數(shù)、小數(shù)加減法之間的內(nèi)在聯(lián)系,引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)各類加減運(yùn)算本質(zhì)上的一致性。
【教學(xué)片段1】 “整數(shù)、小數(shù)和分?jǐn)?shù)加減運(yùn)算” 教學(xué)
1.學(xué)生完成習(xí)題,提供研究素材(如表1)。
表1 學(xué)生計(jì)算整數(shù)、小數(shù)和分?jǐn)?shù)加減情況
2.教師啟發(fā)引導(dǎo),溝通運(yùn)算算理。
師:整數(shù)、小數(shù)和分?jǐn)?shù)加減運(yùn)算有什么相同點(diǎn)?
生:整數(shù)、小數(shù)加減運(yùn)算時(shí),都要把相同數(shù)位對(duì)齊,也就是讓相同計(jì)數(shù)單位的數(shù)進(jìn)行加減。
師:這個(gè)規(guī)則在分?jǐn)?shù)加減法中也適用嗎?
生:不可以,分?jǐn)?shù)加減法的計(jì)算法則和整數(shù)、小數(shù)加減法的不同。
師:分?jǐn)?shù)加減法的計(jì)算法則強(qiáng)調(diào) “異分母分?jǐn)?shù)相加減,先通分,再按照同分母分?jǐn)?shù)加減法進(jìn)行計(jì)算” 。這樣的規(guī)定是基于什么原因呢?
生:這是因?yàn)楫惙帜阜謹(jǐn)?shù)只有轉(zhuǎn)化為同分母分?jǐn)?shù),它們的分?jǐn)?shù)單位才能統(tǒng)一。
師:你能舉例說明嗎?
師:數(shù)學(xué)上, “分?jǐn)?shù)單位” 是 “分?jǐn)?shù)計(jì)數(shù)單位” 的簡稱,所以 “通分” 的過程實(shí)際上就是統(tǒng)一計(jì)數(shù)單位的過程。
生:我明白了!原來分?jǐn)?shù)加減法和整數(shù)、小數(shù)加減法一樣,都是將相同計(jì)數(shù)單位的數(shù)進(jìn)行加減。
經(jīng)過對(duì)上述教學(xué)片段的觀察分析,可以確認(rèn)學(xué)生的表現(xiàn)與課前預(yù)測相符。在面對(duì)整數(shù)和小數(shù)加減法時(shí),學(xué)生能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出它們的共同點(diǎn)。然而,當(dāng)涉及分?jǐn)?shù)加減法時(shí),學(xué)生就會(huì)產(chǎn)生一定的困惑,因?yàn)榉謹(jǐn)?shù)加減法與整數(shù)、小數(shù)加減法在計(jì)算法則的表述上存在顯著差異。為了幫助學(xué)生理解這一問題,教師在課堂上要利用有效的追問,清晰地向?qū)W生解釋把異分母分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為同分母分?jǐn)?shù)進(jìn)行加減的原因,即實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)單位的統(tǒng)一。計(jì)數(shù)單位統(tǒng)一之后,計(jì)算過程就會(huì)簡化為 “分子相加減” ,也就是求相同計(jì)數(shù)單位的個(gè)數(shù)。通過這樣的教學(xué)過程,教師成功地建立了分?jǐn)?shù)加減法與整數(shù)、小數(shù)加減法之間的內(nèi)在聯(lián)系,使學(xué)生深刻感悟到加減法運(yùn)算的一致性。
要使學(xué)生感悟到整數(shù)、小數(shù)和分?jǐn)?shù)乘法運(yùn)算內(nèi)在的一致性,關(guān)鍵在于引導(dǎo)他們經(jīng)歷因數(shù)相乘產(chǎn)生新的計(jì)數(shù)單位的過程。 “產(chǎn)生新的計(jì)數(shù)單位” 從表述上來說可能較為新穎,但它在實(shí)際教學(xué)中的運(yùn)用并不少見。比如,小數(shù)乘法的計(jì)算法則中提到 “看因數(shù)中一共有幾位小數(shù),就從積的右邊起數(shù)出幾位,點(diǎn)上小數(shù)點(diǎn)” ,其中 “點(diǎn)上小數(shù)點(diǎn)” 的過程就是產(chǎn)生 “新的計(jì)數(shù)單位” 的過程。分?jǐn)?shù)乘法的計(jì)算法則中也提到 “用分子相乘的積作分子,用分母相乘的積作分母” ,其中 “用分母相乘的積作分母” 的過程也是產(chǎn)生 “新的計(jì)數(shù)單位” 的過程。那么,在一致性視角下,乘法運(yùn)算教學(xué)應(yīng)如何讓學(xué)生體會(huì)到因數(shù)相乘會(huì)產(chǎn)生 “新的計(jì)數(shù)單位” 呢?
【教學(xué)片段2】 “小數(shù)乘小數(shù)運(yùn)算” 教學(xué)
1.教師出示例題,讓學(xué)生筆算0.8×0.3。
2.展示算法,聚焦重點(diǎn)。學(xué)生展示多種算法(略),重點(diǎn)研究列豎式解答的方法(如圖1)。
圖1 0.8×0.3的豎式解答過程
生:兩個(gè)因數(shù)0.8 和0.3 分別擴(kuò)大到原來的10倍,它們的積就會(huì)擴(kuò)大到原來的100倍。根據(jù)積的變化規(guī)律,只有把24 縮小到原來的,才能得到正確的積。
生:可以通過畫圖來說明。如圖(a)所示,把正方形看作單位 “1” ,并在其中用陰影分別表示0.8和0.3。相當(dāng)于把單位 “1” 平均分成100 份,每份是0.01。而兩個(gè)陰影的重疊部分正好占其中的24份,也就是有24個(gè)0.01,即0.24。
師:這位同學(xué)的意思是,0.8表示8個(gè)0.1,0.3表示3 個(gè)0.1, “0.8×0.3” 的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的計(jì)數(shù)單位0.01。這個(gè)新的計(jì)數(shù)單位是由兩個(gè)因數(shù)的計(jì)數(shù)單位相乘得到的,即0.1×0.1=0.01。而把 “0.8×0.3” 看成 “8×3” 計(jì)算出的 “24” ,就表示新計(jì)數(shù)單位的個(gè)數(shù)。
[教師邊解釋算理,邊把學(xué)生的圖式補(bǔ)充完整,如圖2(b)所示]
圖2 0.8×0.3的圖式表征過程
3.歸納算法,理解本質(zhì)。
師:通過剛才的學(xué)習(xí),我們知道了小數(shù)乘法的計(jì)算法則是 “先把小數(shù)乘法轉(zhuǎn)化成整數(shù)乘法計(jì)算,再看因數(shù)中一共有幾位小數(shù),就從積的右邊起數(shù)出幾位,點(diǎn)上小數(shù)點(diǎn)” ?,F(xiàn)在,你們明白這個(gè)法則的意思了嗎?
生:計(jì)算法則中, “把小數(shù)乘法轉(zhuǎn)化成整數(shù)乘法計(jì)算” 得到的積就是 “新計(jì)數(shù)單位的個(gè)數(shù)” , “看因數(shù)中一共有幾位小數(shù)” 能確定積的計(jì)數(shù)單位,而積的計(jì)數(shù)單位就是 “兩個(gè)因數(shù)的計(jì)數(shù)單位相乘之后產(chǎn)生的新計(jì)數(shù)單位” 。
【教學(xué)片段3】 “分?jǐn)?shù)乘分?jǐn)?shù)運(yùn)算” 教學(xué)
2.展示算法,聚焦重點(diǎn)。學(xué)生展示多種算法(略),重點(diǎn)研究用畫圖求積的方法,如圖3(a)所示。
圖3 ×的圖式表征過程
師:大家能看懂這位同學(xué)的方法嗎?
[教師邊解釋算理,邊把學(xué)生的圖式補(bǔ)充完整,如圖3(b)所示]
3.揭示本質(zhì),歸納算法。
師:剛才的思考過程可以用怎樣的算式記錄呢?
師:那么,你們認(rèn)為分?jǐn)?shù)乘法的計(jì)算法則是什么呢?
生:用分子相乘的積作分子,用分母相乘的積作分母。
【教學(xué)片段4】 “乘法運(yùn)算的復(fù)習(xí)和整理” 教學(xué)
1.教師整體呈現(xiàn)三類乘法算式。
整數(shù)乘法images/BZ_50_334_874_463_925.png小數(shù)乘法images/BZ_50_513_863_865_935.png分?jǐn)?shù)乘法images/BZ_50_918_868_1153_930.png
2.圍繞核心問題展開討論:小數(shù)、分?jǐn)?shù)乘法運(yùn)算與整數(shù)乘法運(yùn)算之間有什么關(guān)聯(lián)?
3.經(jīng)過師生間的深入交流與討論,達(dá)成共識(shí):小數(shù)和分?jǐn)?shù)的乘法運(yùn)算都會(huì)產(chǎn)生新的計(jì)數(shù)單位。若能夠確定這個(gè)新計(jì)數(shù)單位,便能將小數(shù)和分?jǐn)?shù)的乘法轉(zhuǎn)化成整數(shù)乘法進(jìn)行計(jì)算。
4.利用學(xué)習(xí)材料深入解析:比如0.2×0.4,兩個(gè)因數(shù)的計(jì)數(shù)單位都是0.1,它們相乘就會(huì)產(chǎn)生新的計(jì)數(shù)單位0.01。又如兩個(gè)因數(shù)的計(jì)數(shù)單位分別是它們相乘也會(huì)產(chǎn)生新的計(jì)數(shù)單位。一旦確定了積的計(jì)數(shù)單位,這兩道題就能夠轉(zhuǎn)化成整數(shù)乘法 “2×4” 。教師根據(jù)學(xué)生的回答適時(shí)進(jìn)行板書,如圖4所示。
圖4 乘法運(yùn)算部分板書
上述三個(gè)教學(xué)片段構(gòu)成了一個(gè)整體,呈現(xiàn)了乘法運(yùn)算兩個(gè)階段的教學(xué)重點(diǎn)。第一個(gè)階段聚焦于 “小數(shù)乘小數(shù)” 和 “分?jǐn)?shù)乘分?jǐn)?shù)” 的運(yùn)算教學(xué),主要通過數(shù)形結(jié)合,讓學(xué)生經(jīng)歷兩個(gè)因數(shù)相乘產(chǎn)生新計(jì)數(shù)單位的全過程。這兩節(jié)課基本采用相同的教學(xué)思路,再輔以可視化的學(xué)習(xí)材料,使學(xué)生感悟到小數(shù)乘法和分?jǐn)?shù)乘法運(yùn)算的內(nèi)在一致性。第二個(gè)階段則是 “乘法運(yùn)算的復(fù)習(xí)和整理” ,一方面通過對(duì)比和概括揭示了小數(shù)乘法和分?jǐn)?shù)乘法運(yùn)算的一致性,另一方面通過建立小數(shù)乘法、分?jǐn)?shù)乘法與整數(shù)乘法的聯(lián)系,消除了三者之間的隔閡,構(gòu)建起乘法運(yùn)算一致性的結(jié)構(gòu)。
要使學(xué)生感悟到整數(shù)、小數(shù)和分?jǐn)?shù)除法運(yùn)算的內(nèi)在一致性,關(guān)鍵在于引導(dǎo)他們完整地經(jīng)歷高級(jí)計(jì)數(shù)單位不斷細(xì)分的過程。在這個(gè)過程中,有三個(gè)關(guān)鍵的教學(xué)節(jié)點(diǎn)需特別關(guān)注。
第一個(gè)教學(xué)節(jié)點(diǎn)是 “兩位數(shù)除以一位數(shù)的筆算除法,首位不能整除的情況” ,意在初步啟發(fā)學(xué)生對(duì)高級(jí)計(jì)數(shù)單位細(xì)分方法的認(rèn)識(shí)?,F(xiàn)有教材在編寫意圖上已充分體現(xiàn)了這一點(diǎn)。如圖5所示,人教版教材利用小棒直觀輔助教學(xué),使學(xué)生能夠清晰地觀察到 “1 個(gè)十” 細(xì)分為 “10 個(gè)一” 的過程。根據(jù)課堂觀察,一線教師在此方面的執(zhí)行力度值得肯定。
圖5 人教版教材 “筆算除法”
第二個(gè)教學(xué)節(jié)點(diǎn)是 “除數(shù)是整數(shù)的小數(shù)除法” ,要求學(xué)生對(duì)高級(jí)計(jì)數(shù)單位細(xì)分的過程有更深的理解。然而,在當(dāng)前教學(xué)實(shí)踐中,許多教師傾向于直接傳授計(jì)算法則,即 “除得的商有余數(shù)時(shí),在余數(shù)末尾添0繼續(xù)除” ,而忽視了計(jì)算法則背后的原理。
第三個(gè)教學(xué)節(jié)點(diǎn)是 “異分母分?jǐn)?shù)除法” ,是對(duì)高級(jí)計(jì)數(shù)單位細(xì)分的拓展與深化。在這一環(huán)節(jié),教師的做法與前述環(huán)節(jié)類似,多側(cè)重計(jì)算法則的傳授,即 “除以一個(gè)不為0 的數(shù),等于乘這個(gè)數(shù)的倒數(shù)” ,而指向算理的教學(xué)目標(biāo)則基本被淡化。那么,在一致性視角下,小數(shù)和分?jǐn)?shù)除法的教學(xué)應(yīng)如何讓學(xué)生經(jīng)歷高級(jí)計(jì)數(shù)單位不斷細(xì)分的全過程呢?
【教學(xué)片段5】 “除數(shù)是整數(shù)的小數(shù)除法運(yùn)算” 教學(xué)
1.學(xué)生試做:86÷4(豎式中的前兩次試商如圖6所示)。
圖6 86÷4的試商過程
2.難點(diǎn)揭示:在圖6所示算式中,余數(shù)2不夠除4怎么辦?
3.策略思考:為了解決這個(gè)問題,可以在余數(shù)2的后面添 “0” ,繼續(xù)進(jìn)行除法運(yùn)算。
4.明晰算理:余數(shù)2 表示2 個(gè)一。在其后面添加1個(gè) “0” ,可以將2個(gè) “一” 看作20個(gè) “0.1” 。用20個(gè)0.1 除以4,商是5 個(gè)0.1,即0.5。為了正確表述結(jié)果,需要在21的后面點(diǎn)上小數(shù)點(diǎn),再寫5。
5.圖式表征:如圖7 所示,通過畫圖解釋整個(gè)計(jì)算過程。
圖7 “86÷4” 算理表征過程
6.教師總結(jié)提煉:在余數(shù)2 后面添加1 個(gè) “0” ,表示將2 個(gè)一轉(zhuǎn)化成20 個(gè)0.1,也就是把計(jì)數(shù)單位 “一” 細(xì)分成10個(gè) “0.1” 。這種將 “高級(jí)計(jì)數(shù)單位” 細(xì)分成 “低級(jí)計(jì)數(shù)單位” 的做法,確保了小數(shù)除法運(yùn)算的順利進(jìn)行。這與整數(shù)除法具有一致性。
【教學(xué)片段6】 “分?jǐn)?shù)除以分?jǐn)?shù)運(yùn)算” 教學(xué)
2.理解多種算法。
師:用方法③解答的同學(xué)是怎么思考的呢?
師:你能把這個(gè)過程用畫圖的方式表達(dá)清楚嗎?
(師生合作,共同完成算理表征過程,如圖8所示)
圖8 “算法③” 算理表征過程
4.師生共同提煉算理:對(duì)于異分母分?jǐn)?shù)的除法,可以先通分,將它們轉(zhuǎn)化成同分母分?jǐn)?shù)再相除。在這一過程中,對(duì)被除數(shù)和除數(shù)的計(jì)數(shù)單位進(jìn)行細(xì)分是關(guān)鍵。當(dāng)它們的計(jì)數(shù)單位相同時(shí),分子相除的結(jié)果即為異分母分?jǐn)?shù)相除的商。
【教學(xué)片段7】 “除法運(yùn)算的復(fù)習(xí)和整理” 教學(xué)
1.整體呈現(xiàn)三類除法算式。
整數(shù)除法小數(shù)除法分?jǐn)?shù)除法images/BZ_51_1369_2792_1482_2959.pngimages/BZ_51_1644_2792_1798_2959.pngimages/BZ_51_1936_2781_2125_2970.png
2.歸納算式的共性,理解運(yùn)算的一致性。
教師提問: “整數(shù)、小數(shù)、分?jǐn)?shù)三類除法運(yùn)算有哪些共同之處?”
師生共同歸納:這三類除法運(yùn)算在本質(zhì)上是一致的。它們都涉及 “高級(jí)計(jì)數(shù)單位的細(xì)分” 過程,依靠計(jì)數(shù)單位的不斷細(xì)分逐步推進(jìn)。比如:在整數(shù)除法52÷2中,將余數(shù)1個(gè) “十” 細(xì)分成10個(gè) “一” ;在小數(shù)除法86÷4中,將余數(shù)2個(gè) “一” 細(xì)分成20個(gè) “0.1” ;在分?jǐn)?shù)除法中,將7個(gè)和3個(gè)細(xì)分成教師根據(jù)學(xué)生的回答隨機(jī)板書,如圖9所示。
圖9 三類除法計(jì)算題 “細(xì)分計(jì)數(shù)單位”
上述三個(gè)教學(xué)片段構(gòu)成了一個(gè)逐步深入的整體。在 “除數(shù)是整數(shù)的小數(shù)除法運(yùn)算” 的教學(xué)中,教師通過分小棒的直觀演示,讓學(xué)生看到計(jì)數(shù)單位不斷細(xì)分后,兩數(shù)相除的商既可以用整數(shù)表示,也可以用小數(shù)表示。在 “分?jǐn)?shù)除以分?jǐn)?shù)運(yùn)算” 的教學(xué)中,教師同樣借助形的直觀,讓學(xué)生看到從計(jì)數(shù)單位細(xì)分的角度出發(fā),可以解釋分?jǐn)?shù)除法的計(jì)算法則。在 “除法運(yùn)算的復(fù)習(xí)和整理” 的教學(xué)中,則通過對(duì)三類除法計(jì)算題共性的歸納,讓學(xué)生理解計(jì)數(shù)單位細(xì)分是推進(jìn)除法運(yùn)算的關(guān)鍵,從而構(gòu)建除法運(yùn)算一致性的結(jié)構(gòu)。
通過教學(xué)實(shí)踐不難發(fā)現(xiàn), “計(jì)數(shù)單位” 在打通四則運(yùn)算一致性的過程中確實(shí)起到了至關(guān)重要的作用。為了進(jìn)一步聚焦這一核心概念,需要對(duì)它及其相關(guān)問題進(jìn)行深入探討。
第一,如何使學(xué)生深刻理解 “計(jì)數(shù)單位” 這一概念? “計(jì)數(shù)單位” 是計(jì)算教學(xué)的核心概念,學(xué)生對(duì)它的理解程度將直接影響后續(xù)學(xué)習(xí)的效果。事實(shí)上,對(duì)計(jì)數(shù)單位的理解與 “數(shù)概念一致性” 的教學(xué)是密切相關(guān)的。例如, “3表示3個(gè)一,0.3表示3個(gè)0.1,表示3個(gè)” 等,就是從計(jì)數(shù)單位和計(jì)數(shù)單位的個(gè)數(shù)這個(gè)角度來認(rèn)識(shí)整數(shù)、小數(shù)和分?jǐn)?shù)的一致性的表現(xiàn)。因此,夯實(shí) “數(shù)概念一致性” 的教學(xué),可以幫助學(xué)生深刻理解 “計(jì)數(shù)單位” 這一概念,進(jìn)而為感悟四則運(yùn)算的一致性提供保證。
第二,用 “計(jì)數(shù)單位” 打通四則運(yùn)算一致性的本原是什么?在回答這個(gè)問題前,可以先回顧一下四則運(yùn)算一致性的具體表現(xiàn):只要找到了相同的計(jì)數(shù)單位,小數(shù)和分?jǐn)?shù)的加減法運(yùn)算就可以將相同計(jì)數(shù)單位的數(shù)相加減的過程轉(zhuǎn)化為一道整數(shù)加減法計(jì)算題;只要知道了因數(shù)相乘所產(chǎn)生的新計(jì)數(shù)單位,小數(shù)和分?jǐn)?shù)的乘法運(yùn)算就可以將求新計(jì)數(shù)單位個(gè)數(shù)的過程轉(zhuǎn)化為一道整數(shù)乘法計(jì)算題;只要掌握了高級(jí)計(jì)數(shù)單位細(xì)分的方法,小數(shù)和分?jǐn)?shù)的除法運(yùn)算就可以將求商的過程轉(zhuǎn)化為一道整數(shù)除法計(jì)算題。由此可見, “轉(zhuǎn)化” 是用 “計(jì)數(shù)單位” 打通四則運(yùn)算一致性的數(shù)學(xué)本原。
綜上所述, “計(jì)數(shù)單位” 在感悟整數(shù)、小數(shù)和分?jǐn)?shù)四則運(yùn)算一致性的過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在 “數(shù)概念一致性” 的教學(xué)中,應(yīng)突出 “計(jì)數(shù)單位” 的核心地位,加深學(xué)生對(duì)這一概念的理解。在 “數(shù)運(yùn)算一致性” 的教學(xué)實(shí)踐中,應(yīng)以 “計(jì)數(shù)單位” 為內(nèi)核,消除整數(shù)、小數(shù)和分?jǐn)?shù)四則運(yùn)算之間的隔閡,強(qiáng)調(diào) “轉(zhuǎn)化” 的數(shù)學(xué)思想。