奥数到底学什么?
按照小孩在8-12岁之间这个范围进行推算,目前最受小学奥数困扰的一批家长,主要是1970s的一代人。加上生活在一二线城市这个限定条件,基本可以给这个家长群体作出如下画像:通过全国高考进入高等院校接受了良好的教育,但是在自己的义务教育阶段几乎没有接触过奥数的概念。
相比起1960s的家长,这一代家长的文化程度提升了一个档次,因此对孩子的教育辅导从“创造环境”进入到“直接介入”的方式,同时对教育方法、课程安排等会进行系统性的思考,对孩子在整体素质培养上也提出了更高的要求。
简单来说,也就是对子女教育从“被动接受(学校的主张)”提升到“主动出击”。这一点,从近10年课外教育的爆发式增长可见一斑。
但是正如上一篇对奥数历史的回顾中所提到的,奥数(主要指小学奥数)是受外生性需求拉动而指数增长的一个事物,因此对于这样的一批家长,对奥数的需求和对奥数的认知是不同步的。
加上一些教育机构的片面宣传、微信爆转的“负能量”报道以及曾经受挫的人以讹传讹的“经验之谈”,导致对奥数的认识普遍存在以下几个误区:
误区一:奥数就是超前学习
出现这样的误解,正是由于学生家长本身接受过良好的课内教育,对于部分奥数题目“看得懂,做得对”,但是认为里面用到的知识点超过了对应年龄段的课内数学知识。
打个比方,小学1年级的学生学习篮球投篮,可能会用1.8米的篮筐。这项练习的目的本身是锻炼身体协调、弹跳能力等,但如果认为“这有什么好学的,等长到1米8自然就扔进去了”,那显然是结果导向,曲解了教学目的。
以三年级和差问题为例:
小明小花共有苹果27个,小明比小花多5个,请问他们各有几个?
这个问题通过二元一次方程可以很轻松解出来。但是作为三年级的题目,许多家长表示不能理解,因为离开了列方程,连自己都要抓瞎。
那三年级的孩子要怎么做这种题目呢?我一般用两种方法讲解:
第一种是利用化归思想。
三年级学生已经学过除法,所以如果把问题变成“小明小花的苹果一样多”,就可以做出来了。
怎么变呢?通过一个简单的辅助环节——“如果小明扔掉5个苹果”,那两人共剩22个苹果,即各11个,得出小花本来就是11个。
为了建立加减法“对偶性”的印象,我一般还会提一句,“如果改成给小花5个苹果,也可以得到同样的结果”。
第二种是数形结合思想。
我们将每个人的苹果数量用线段长度表示出来,那么红色的线段总长就是两人之和,黑色表示的就是两人之差。
这个问题就变成了,知道红色、黑色长度,如何求上下两条线段呢?通过仔细观察可以看出来,“红+黑=2X小明”和“红-黑=2X小花”。
通过以上两个方法,可以归纳出和差问题的公式:
这样,我们就通过极其简单的数学工具,解决了一个本来可能在五六年级(一元一次方程)甚至初中(二元一次方程)才能学习的内容。
顺便一提,记住公式可以帮助孩子快速处理和差问题(离开了这个年级,和差问题还会反复作为后续题目中的一个部件出现),但是公式只是数学思维和解题方法的结果,而不是目的。
现在有部分教育机构在上课的时候先抛出公式,然后通过几道例题理解公式并进行记忆,这样教奥数,在我看来无异于舍本逐末,买椟还珠,有辱奥数之名了。关于这一点,还会在后面详细讨论。
误区二:奥数就是脑筋急转弯
这个误解可能来源于部分所谓的“奥数难题”给人的印象。例如下面两道题:
智力题1
曾疯传微信群的“小学奥数题目,据说只有10%的人做得对。”
解法:通过将图倒过来看,发现数字是连续的86-91,所以汽车停在87号
智力题2
有12个外观一样的小球,其中有一个和其他的质量不一样,请问如何在三次称量以内找到那个质量不一样的小球?
这类奥数题目通常出现在初中奥数“智力趣题”板块
上面两道题都带有“智力”的元素,但还是存在明显的区别:上面一道题,依靠图片的迷惑性设置谜题,解法单一,步骤简单,题目和答案难以用严密的逻辑进行联系。另外,这种“抖包袱”式的解法,就像武侠小说中花哨的剑法一样,用过一次便再无使出的可能性。
下面一道题,则蕴含了比较复杂的数学原理。从解法上,是利用枚举排除的方式逐步靠近的;从结果上,需要用到逻辑树进行表达,对解题人的逻辑严谨性提出了很高的要求。
因此,在我看来,上面一道题离“地上一个猴树上骑(七)个猴”的脑筋急转弯确实只剩一步之遥,绝不应该出现在权威的奥数课本之中;下面一道题属于奥数的范畴,但也仅仅是里面很少的一部分内容,对数学知识体系的建立帮助有限。
奥数的学习内容,大部分还是从扎马步练起的数学功底,而不是花里胡哨的唬人招式。
误区三:奥数就是追求“偏、怪、难”
关于这个观点,可以说既正确也不正确。
说正确,是因为奥数作为课内8小时之外的一种带兴趣、提高、选拔性质的教学内容,相比起在课本能学到的(或者说大部分人能接受的)数学知识,一定是“难”的。为了体现区分度,在高层次的比赛中,题目难免要出得“偏”、“怪”。
说不正确,是因为“见过不偏,想到不怪,会做不难”,下至小学入门奥数课本练习题,上到IMO决赛题目,都是在同一个数学理论体系之中,运用多个知识点搭建出来的。一个受过完整奥数训练的学生,应该拥有充足的知识储备进行解题,这是所有奥数竞赛出题遵循的一个原则。
当地理知识停留在“天圆地方”的阶段时,“一直往西走最终可以回到原地”这个观点,一定是又偏又怪。但是如果跳出地球在太阳系的视角来观察,这就变成了一个理所当然的事情了。
以小学奥数题为例:
用红、黄两种颜色给上面的格子涂满颜色,请证明一定有两列是涂得完全一样的。
乍一看,上色的方法千千万万,令人毫无头绪,自然觉得又怪又难。但是把答案公布了,一下子又非常简单明了:
每一列用红黄两色涂好,只有“红红红、红红黄、红黄红、红黄黄、黄红红、黄红黄、黄黄红、黄黄黄”8种可能;但是剩余还有9列,也就是说每列挑上面的一种,最后一列也还要和之前的重复。
这个题目用到了两个知识点,一是“乘法原理”(四年级奥数),二是“抽屉原理”(五年级奥数),所以放在小学高年级的奥数竞赛也是理所当然的。两个代数内容的简单组合,却成了一道跟图形上色有关的题目,让没有学过奥数的成年人都摸不着头脑,难怪让人大呼“偏、怪、难”了。
对于奥数命题者来说,知识点就是手中的一块块积木,搭成建议小屋还是摩天大楼,其实万变不离其宗;对于学生来说,知识点就是编织成网的网结,网编得足够大、足够牢,不管扔下了什么题目,都能接得住。
课后练习
给上面的格子涂满红、黄两种颜色,要保证一定有两列涂的颜色完全一样,至少需要多少列?
应用刚刚学过的知识,你能做出这道题吗?
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