前面已经讲述了在听讲、预习、做题、复习、考试这五大环节中,如何进行健康的数学学习。为孩子在充满模仿学数学的环境下,如何健康、有效的学数学指明了道路。不过最理想的状态,仍然是老师也能走向“健康教数学”的道路。如果老师能让课堂从模仿式教学转变成思考式教学,对孩子健康学数学的帮助将更大。
这次,就借助一个很经典的数学内容——鸡兔同笼问题,来比对一下模仿数学课堂与思考数学课堂的差异,并展示出“思考教数学”的课堂究竟可以什么样。
鸡兔同笼问题,保守的讲,也有1500年的历史了(出自《孙子算经》,其实更早的《九章算术》里也有类似的题目,但没有单独归类,出现的动物也不是鸡兔)。而这类问题能用到的办法,实在非常多,比如老师可能会讲到的,有假设法、抬腿法、半其足法、画图法、列表法、方程法等很多很多的办法。
以一道题为例
“鸡兔同笼,共有35个头,94条腿,问鸡兔各多少只”。
这道题,数学课上最常用的,还是假设法。(会的可以跳过下面的解析)
比如假设35只都是鸡,则有腿70条。(35×2=70)
比现实情况少了条24腿。(94-70=24)
每把其中一只鸡换成兔,会增加2条腿。(4-2=2)
想要增加上缺少的24条腿,需要把12只鸡换成兔。(24÷2=12)
所以就意味着有12只兔,23只鸡。
但对于这道题而言,1500年前的《孙子算经》一书,提出的“半其足法”解决这道题无疑更加简单。(会的可以跳过下面解析)
让鸡和兔子腿都少一半,则有腿47条。(94÷2=47、这时每只鸡有1条腿,每只兔有2条腿)
腿比头多的就是兔子的只数,所以兔子有12只。(47-35=12)
我们可以清楚的看到,“半其足法”出现得更早、过程也更为简单,但为什么没有用得更多?甚至很多老师都不知道存在这个办法呢?我们觉得,就是因为“假设法”能解决的题目更多些,这符合模仿学数学的要求。
模仿学数学的课堂,老师会先讲出办法,再让学生用学到的办法解决近似的题目。这种课堂,孩子的探索能力很难提高,靠自己想到全新的办法更是不可能的,这就要求掌握的方法可以解决更多的问题。
我们还不难发现,列举的这两种办法,都不容易想到。可以说,如果授课老师以前没学过这类问题、不会这些方法、方程也不允许被使用,很可能这种问题也是做不出来的,即便做出来,也很难想到可以用这两种办法,因为这两种办法需要的创造性实在是太强了。那么,连老师都想不到的办法,再直接讲给孩子们,孩子们又能有多少收获呢?
我们能够想到,掌握好办法之后,做题考试问题是不大了,但是这个讲课思路,总会有这么几个弊端:1、缺乏思考甚至没有思考;2、缺乏感知感触;3、缺乏甚至没有数学素养上的锻炼。长此以往,即使成绩很高,会做的题很多,对数学的理解与认识也是非常低的。
那么,如何让鸡兔同笼的课堂里充满思考呢?有哪几种“健康教数学”的思路呢?
健康教数学,要先有这几个原则:要让孩子有思考、要让孩子有感知、孩子能想出来的就绝不先讲。
对于这个问题,健康数学有三种思路。
第一种:做足铺垫。
这个思路在于,很多办法靠孩子自己是想不到的,但是可以通过层层铺垫,每层铺垫都仅仅有一个容易想到的小障碍,这样来引导让学生想到整个思路。
比如希望孩子自己想到“假设法”,就可以用下面两道题来铺垫。
铺垫1:鸡兔同笼,共有35个头,70条腿,问鸡兔各有多少只。
这个很简单,也很特殊,只要发现70是35的两倍,就能确定35只都是鸡,没有兔子。
铺垫2:鸡兔同笼,共有35个头,72条腿,问鸡兔各有多少只。
单看这道题是有难度的,但如果与铺垫1进行比对,就容易发现,无非是多了两条腿,这就不可能都是鸡了,可以想到减少1只鸡、增加1只兔子即可。
如果孩子的思考能力还可以的话,这两道铺垫题,就足以让孩子们自己想到“假设法”了,如果不是很理想的话,就要在铺垫1之前和铺垫2之后再出一道或若干道铺垫题,当然这是在对孩子们思考能力足够了解的基础之上才能出的。
如果是希望孩子自己想到“半其足法”等其它办法,也完全可以设计一系列铺垫题来进行引导。
这种“做足铺垫”的思路,利好在于锻炼了孩子的思考、让孩子自己有所观察、有所比较、有所发现,这已经比模仿学数学好了很多,但是这种思路我们也不是特别推荐。放弃这个思路,主要有两个原因。
一个是学生对老师依然存在着依赖,探索能力没有真正的提高。因为这些铺垫题,孩子自己是想不到的。虽然孩子是有思考和分析,但没有了铺垫题之后,孩子们依旧不会有思考的方向。
另一个是思考虽然有,但思维仍会被束缚,因为老师事先设定好孩子的思考方向了,是孩子一步步走进老师的设计里,自己的不受干扰的思考其实并没有打开。
第二种:有序尝试
数学中是充满规律的,应用问题也是如此,这道鸡兔同笼的问题,完全就可以用“有序尝试”来寻找规律。
比如满足35只头这个条件,让兔子数量依次增加来找规律。
就是依次实验35只鸡、0只兔的腿数;34只鸡、1只兔的腿数;33只鸡、2只兔的腿数;32只鸡、3只兔的腿数……
很容易发现腿数的变化是不停的加2的,那么什么时候增加到了94,也就得到了正确的答案。
再比如满足94只脚这个条件,让兔子数量依次增加来找规律。
就是依次实验47只鸡、0只兔的头数;45只鸡、1只兔的头数;43只鸡、2只兔的头数;41只鸡、3只兔的头数……
最初的思路需要老师点拨一下,但领会了之后,很多很多的应用题目,都可以采用这种“有序尝试”的办法,通过观察和分析,寻找到规律,进而做出答案。
可以说,这个办法在一定程度上,能解决前者“做足铺垫”产生的隐患问题。因为这个授课思路没有铺垫、对老师没有多少依赖、能在一定程度上增强探索能力。
所以,我们对于这种思路的评价是高于第一种的,在教学中也是会推荐使用这个思路的。
不过这个思路同样有着自己的隐患问题,就是:深不得也浅不得。深不得是说,不能把这个思路讲得太多、带着学生掌握得太深,否则这个思路对孩子来说也成为了一种束缚、甚至是一种新的依赖。浅不得是说,这个思路也不能提示得过少,否则孩子根本领会不到“有序尝试”的威力与甜头,也没有往这个探索方向努力的能力和欲望。
第三种:随机尝试
孩子之间的差异其实是非常大的,这个差异在数学学习中同样会有明显的体现。不同的孩子,潜在的思考方向、潜在的数学偏好、潜在的数学素养都是不一样的。而最理想化的课堂,一定是保留了孩子们在数学上的个性和特点的。而“随机尝试”的目的也正在于此。
如果孩子第一次遇到鸡兔同笼问题,是很陌生的,是不会任何公式、任何办法的。而老师,虽然自己特别会做,但就让孩子自己想,不给任何铺垫、不给任何提示、不给任何方向,只求孩子自己想办法解决问题。当然,老师也丝毫不知道,孩子们能想到什么、会从哪里入手、有着怎样的探索与发现、最后是不是能把问题解决。当老师给予孩子最大的自由和信心时,很多孩子学数学的潜能就真的发挥出来了,我们相信很多思考能力不错的孩子,都能独立解决这道题目,而且会出现五花八门的解决办法。
比如,一定有孩子会按照下面这个思路解决该问题:
发现没有很好的思路,先试验几个数。比如鸡10只、兔20只;鸡15只、兔20只等,代入几组具体数试一下,这样就先对这道题目有了一定的了解和感知。
想到固定鸡、兔总数35只,不断调整鸡、兔相应的只数来满足腿数。
想到鸡的只数增加(意味着兔的只数减少),腿数会减少;鸡的只数减少(意味着兔的只数增多),腿数会增加。
比如试一下15只鸡、20只兔,发现腿110条,多了,所以增加鸡、减少兔。调整几次后,鸡、兔的只数就都出来了。
这个思路是完全可以解决问题的,能想到是非常好的,当然有些老师或家长会不屑,会觉得这个答案就是试出来的、又列不出算式等等。其实不然,这个思路充分的体现了孩子的探索思考能力、分析比较能力和尝试调整能力,说明孩子的数学素养真的不低。当然,孩子可能会有很多其它的思路,就不在此一一列举了。
既然孩子独立思考做出来了,老师也就不需要讲太多了,剩下的就是让学生之间互相探讨、互相学习、互相评价,有解决不了的困惑、有思考方向的偏颇、有理解的不当等问题时,老师再出马,就真的做到了“健康教数学”,孩子们也就更容易走向“健康学数学”的道路。
不过,如果孩子们思考能力和思考经验有限、像鸡兔同笼这样的问题难度是非常大的。所以“健康教数学”赶早不赶晚,最初一定要给孩子们符合他们思考程度的一些思考问题,让他们逐渐积累思考经验、逐渐锻炼思考能力,一定要给充分的思考时间和思考空间。真正具备了足够的思考能力之后,独立解决鸡兔同笼问题也就不难了。
三种我们的“思考教数学”的思路就介绍完了,我们可以很容易看出这三种方式的不同。“做足铺垫”的方式给了明确的设计,“有序尝试”的方式给了清晰的方向,而“随机尝试”的方式,是给了足够的自由。
毫无疑问,我们最为推荐“随机尝试”。这也是我们在课上运用得最多的一种,只要让孩子具备了一定的探索和思考能力,这种自由式的课堂一定是令人向往的、丰富多彩的、充满神秘的,因为你不知道在什么时候,孩子们的思考就带来了惊喜。而且惊喜一定会有很多,这样的课堂也一定是教学相长的。
虽然这一篇主要讲的鸡兔同笼问题,但“随机尝试”这个思路的适用范围非常广,对数学理解得深的话,这种课堂完全能够用在所有中小学的数学课堂中。
只是这种“思考教数学”的讲课,想教出来并不是一帆风顺的,想做到必须要做到以下两点。
1、老师对数学的理解要深。
模仿教数学的课堂则不需要,甚至老师能够现学现教就可以了。但思考教数学的课堂,老师必须要对数学理解得非常深入。如果理解不深的话,连孩子的思考方向都觉察不到、连孩子的思考内容都理解不到的话,课堂是进行不下去的。上着上着就又回到了模仿式教学。
还有一点很关键,就是课上让孩子思考的内容,必须能够适合孩子的思考程度,对数学的理解不到位,这点不可能做到。
2、这种课堂不能带有功利心。
这样的课堂,孩子的成长开始时会非常慢,但是加速度会很大,尤其最初思考能力的锻炼,是要非常耐得住、要去除杂念,是非常艰辛的一段过程。这个阶段,是不能想着应试的,想着应试就会图快,那么想锻炼思考就会很难了。
在“健康教数学”的课堂中,一节课只做一道题甚至还不会做都是有可能的,一节课都用在思考上却什么都没有思考出来也是有可能的,所以要将学习当成很单纯的事,学习的目的就是学习,不是其它。
其实,这个思路跟应试并不矛盾,只是会将应试排在了锻炼思考能力之后,思考能力锻炼出来了,应试能力的提升会是水到渠成的事情了。
可以说,虽然只有两个困难点,但想解决任何一点,都不是容易的事。所以要成长为能营造“健康教数学”课堂的老师,是很漫长、很曲折、很艰辛的一个过程。
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