回归本原 独出机杼
——谈张齐华老师“分数的意义”一课的妙处
《小学数学教师》编辑部 陈洪杰
耳目一新!这是现场听完张齐华老师“分数的意义”一课最直接的感觉。静下心来,细细品味,张老师的这堂课也是妙处纷呈、韵味悠长。
一、由1到“1”,突破抽象整体,激发数学眼光。
课始,张老师板书一个“1”字,问:“认识吗?”“1”谁不认识呢?但在五年级的课堂上,哪个老师会问这么简单的问题?看来,问题背后必有奥妙。学生的注意力在对问题背后奥妙的揣测中,一下子被调动了起来。不仅是学生,我们听课的老师也伸长了脖子。
“哪些物体的数量可以用1来表示?”这个简单的问题真正拉开了这次教学创新的序幕。果然,学生的思路先是局限在单个的物体上,“一个苹果”“一张桌子”。张老师稍一点拨,学生的思路马上打开:“1”还可以表示“一个班集体”“一群羊”“一束花”,等等。这一环节,张老师把学生对“1”的理解引向了深入,由表示基数意义的自然数的“1”,引向了表示一个集合的整体意义的“1”。这两个不同层次的“1”的意义,对应了“分数意义”涉及的不同整体:在分数初步认识阶段,把单个物质实体看作一个具象整体,把这个具象整体平均分成几份,其中的一份就是这个具象整体的几分之一;在分数的再认识阶段,把多个物质实体看作一个抽象的整体,把这个抽象的整体平均分成几份,其中的一份就是这个抽象整体的几分之一。
在“分数是一个整体平均分成几份之后其中的一份或几份”这样的“份数定义”层面(还有其他的定义方式,见下文),分数的本质是表示“整体与部分”的关系。而在分数的再认识阶段,学生的难点正是受抽象整体包含的物体数量的影响,而不能从“部分-整体”的角度来进一步认识分数。表现在教学中就是这样的现象:8个苹果划为4份,其中的2个,学生认为应该用2/8表示。
张老师对“1”的意义的建构,强化了把多个物体看为一个整体的数学眼光,借助对“1”的意义的建构,实际上突破的是对分数中抽象整体的认识。正是由于有对“1”可以表示一个整体的事先认识,在之后的教学中,学生才很容易地摆脱了抽象整体的一份有多个物体的干扰,把分数的意义聚焦在部分与整体的关系上。
教学到这里,张老师的课已经可以说是“出手不凡”了!
二、“量纲”重建,从数学的角度创新分数意义的教学。
数学中的数字都是没有量纲的,量纲是物理学中的名词。将一个物理量用若干个基本量的乘方之积表示出来的式子,称为该物理量的量纲式,简称量纲。(张奠宙)从自然数起,1,2,3…,分数,小数,根号2,π,等等,凡数学中运算的量都没有量纲。因此,我将张老师追求的分数教学的“有量纲性”,理解为将分数不是作为一个结果来教,而是作为一个有方向性的“矢量”来教。既然如此,就必须要有一个起点,这个起点就是作为度量标准的单位“1”。当我们把“1”理解为度量数的一个标准量时,自然数和分数就被统一起来,恰如张兴华老师所说:“如此看来,整数也好,分数也罢,都是以‘1’作为标准量后计量的结果。唯一不同的是,整数是1的‘积’,而分数是‘1’的分而已。”也就是说,通过“1”这个起点,我们把分数纳入到一种新的关系中,分数不仅仅是表示“部分-整体”的关系,还是“1”的度量往和自然数相反的方向度量的结果——如果我们在数轴上来表示分数,就更容易理解这一点。
以“1”的度量来理解分数,这是一种数学的理解,那么这对教学有何意义?这样理解,学生以一种新的视角来理解分数,创新了分数意义的教学。以往我们进行分数意义的教学,教师最容易把焦点放在三个方面:(1)注重让学生进行折一折、涂一涂、圈一圈这样的操作;(2)注重为学生提供分数感知的生活材料和具体情境;(3)注重让学生正确地说出分数的意义。不管教师怎样腾挪跌宕,分数意义的教学往往脱不了以上三点。折、涂、圈的操作,可以让课堂热热闹闹;为学生提供生活材料和情境,可以体现新课程倡导的理念;而让学生正确地说出分数的意义,可以凸显教学的成效。因此,分数的意义教学很适合公开展示,成了公开课上常常露脸的内容。然而,这样教学学生往往不是在一个“真问题”的驱动下进行操作的;由于提供的材料“同质化”,学生也很难真正经历抽象出分数意义的过程;至于最后的正确说出分数的意义,也往往是鹦鹉学舌。出现这样的缺陷,纵然有教师教学技艺层面的原因,另一个重要的原因恰恰就是老师没有带领学生发现分数的新意义。在分数的初步认识基础上再教学分数的意义是容易的,甚至于教学设计的结构都可以迁移,但正由于两次教学的“相似”,学生的思维很难被激活。
笔者认为,所谓新的意义,是在两个或多个没有联系的元素之间建立新的联系。张老师的课,从以“1”来度量的角度赋予了分数新的意义,正因此,学生觉得这样教学新、奇、趣,整堂课都能聚精会神地参与其中。事实证明,没有操作、没有生活情境,也不一定要让学生一遍一遍地说,也能让学生把握分数的意义。必须看到,当分数的数学意义被挖掘出来后,静悄悄的课堂也可以是学生火热地思考着的课堂。正是从这个意义上说,数学的本质比外在的形式重要,教什么比怎么教重要。
三、不仅仅是关注单位“1”,还经历了由具象到抽象的过程。
在教学中,由于有作为度量标准的“1”作为拐杖,张老师出示图片让学生表示相应的数。
在此基础上,聚焦最后的3/4,这一教学过程不仅仅如张老师所说是“在计量的背景下一次次强化对单位‘1’含义的理解”,还暗含着概念教学的应有取向。在教材中,一个数学概念往往是以精确、简洁的定义形态呈现的。这是一种“结果式”的呈现,概念的形成过程在这样的呈现中是看不到的。正因此,以往的教学常常遵循“呈现概念-记忆概念-辨析概念-运用概念(练习)”的教学路径。即便在新课改背景下,分数概念的教学很大程度上也还是这样的演绎教学。而如果我们以“感知材料-观察比较-归纳提炼-抽象命名”的思路来设计教学,就有可能使学生以更高层次的思维活动方式经历概念的形成过程,真正经历“数学化”。因此,张老师课中的这个环节,不停地呈现的是“3/4”的种种表象,最后一并呈现,学生就会去观察这些表象的异同,抽象出“3/4”的本质。——这样的教学方式,在其他的概念教学中也应该坚持。
有必要支出一点的是,分数的“份数定义”特别强调“平均分”,这里的平均分是指各个部分的地位相同,而不是外观、材质等物理属性的相同。正因此,笔者曾经撰文指出,应该给学生呈现“异质个体构成的整体”,比如,一个车队既有卡车,又有轿车,我们说卡车占1/2,那是基于卡车和轿车的地位相等。从这一点考虑,这个教学细节如果呈现一个“异质个体构成的整体”可能会更完美一些。
四、数轴的出现,为分数的另外一种意义的引入埋下了伏笔。
作为数学教师,应该有长远的眼光,应该能看到一课教学内容之外的东西。就分数的定义而言,其实有四种:第一种就是教材上的,以份数来定义;第二种,把分数看成两个整数的商;第三种,分数是两个数的比;第四种是公理化的定义,把分数看成有序的整数对(p,q)。
分数定义中一份或几份的说法,没有逃脱自然数的“影子”,显示不出分数是一个全新的数。在教学中,有的老师借助“几份之一(份)”让学生来理解“几分之一”,如果学生始终不能丢掉“份”的单人旁,理解还是没有到位。其次,取整体中的一份或几份这样的说法,学生会误认为分数总是小于1。这就带来教学中以图像、实物来代表一个大于1的分数时,比如1又1/4,学生又会陷入 “是1又1/4还是5/8的”争论。因此,如果教师能注意到这些后续问题,那么在一堂课的教学当中就有可能“立足一点,放眼长远”。
从数学层面而言,分数的真正来源是自然数除法的推广。在自然数领域,除数比被除数大的情况是无法计算的,所以,分数就有了产生的需要。在凸显分数是一个新数这一点上,数轴这个“半抽象”的载体,比各种实物、涂色的几何图形更适合作为教学的载体。在张齐华老师的教学中,最后出现的图,其含义就是要点出3/4和其他自然数一样,“可以表示一个具体的数”。
当然,在此处,学生未必会深刻理解分数是一个新的数。在后续的教学中,或许可以考虑用一段比“1”长的线段,让学生用分数表示,引发学生的讨论。或者,在这堂课中聚焦数轴,让学生看到几分之一“填满了”0到1的区间,后续教学追问数轴上1到2之间是什么数,是不是也可以用分数去“填”。此外,对于图3,可以考虑利用多媒体的优势,设计一个所有“3/4的表象”都“嗖”一声缩入“3/4”这个数,同时数轴放大的动画。
以上是听了张齐华老师“分数的意义”一课后的零碎想法。教学如棋局局新,当一堂新课呈现出来后,我们或许能说出个一二三来,但之前孕育过程的甘苦,则非外人所能体会。因此,谢谢张老师的探索,不仅为我们打开了思路,还为我们提供了努力的范本。期待张老师给我们带来更多的惊喜。