今天跟大家讨论一下数感这个玄乎的东西,文章很干货,主要分三部分内容,之前对数感有过了解的朋友可以捡自己感兴趣的部分去看:
1.什么是数感,以及数感的重要性;
2.我们很多时候是在破坏数感;
3.培养数感的方法。
咱们目前普遍认为初等数学的教学有两个功利性的目标:
- 为日常生活提供计算工具;
- 为提升思维水平提供智力训练。
过去,在我上小学的年代,小学数学叫“算术”,以第一个目标为主要目标。
当时,每年到我家杀猪的时候,就是我大显数学才能的时机,谁家买了几斤多少钱,快速算出并记下。
现在人人手机里都有计算器,再到这杀猪的场景,估计大家都是按按手机,不会再有人傻到用我小时侯的方法了。
所以,第一个目标似乎正在变得无意义。
于是,新的美国学校数学课程与评估标准(NCTM)强调要将培养学生形成数感作为小学数学教育的主要目标。并明确反对在小学数学教育中过分强调没有思维的计算程序。中国的新教纲也与时俱进,将数感提到了非常重要的地位。
那到底什么是数感?它为什么如此受重视?
有人说数感就是对“数”有感觉,有点玄学的味道有没有?也有人说,数感就是对“数”有洞察力,还是有点玄。
我觉得本质上,数感好的孩子就是在数与数之间建立了很多联系,因为有了这种联系,在不同的问题中就有了各种“灵活性”和“创造性”。
举个例子:
一个数感好的孩子看到98时,不仅会想到它是“90+8”,也是“100-2”,还是49的2倍。
于是,当计算类似“98+76”时,ta就不需要使用竖式,直接从76中拿2个给98。心算一下就知道是174了。
当计算类似“98+49+50+52”时,ta也不列竖式,而是有脑中完成以下的计算过程:
98+49+50+52
=50 × 5 -2-1+2
=249
所以,培养数感,不是在弱化计算能力,相反它是在增强计算能力。
只是,现在计算不再是单一的模式化,而是要求更多的灵活性和创造性。
在美国学校数学课程与评估标准中,数感也正是和计算策略中的“灵活性”与“创造性”一起出现的。
因为强调“灵活性”与“创造性”,所以就要求理解力,以及主动思考的积极态度。这两者同时也正是进入数学殿堂最重要的必备素质。
而且因为这种“灵活性”与“创造性”,使得学生不停地探索数与数之间的各种关系,这种数与数之间各种关系的熟悉感,不单是对计算能力有很大帮助,几乎对整个数学学习生涯都有莫大的帮助,比如因式分解、数列的收敛等等;但计算能力好,可能就只限于小学阶段考个好分数了。
所以强调数感的培养,不仅有助于计算能力的提升,还将促进理解力的提升,和养成主动思考的积极态度。
而过份重视程序化计算能力(如竖式的熟练度)的训练,将很容易惰化思维。我想这也是NCTM中明确反对它的根本原因。
普遍用计算器的标准来衡量孩子的计算能力
让我们先来看一个学校二年级学生的计算能力检测标准:
我也不时收到有朋友发来的类似这样的疑问:
“老师今天发了一张纸,是所有两个数的和等于11的算式,让小朋友今天背会。孩子背起来很困难,为什么会有这样的数学作业?”
还有喜欢研究新教育方法的家长朋友在推荐印度数学和日本数学,说它们可以让孩子算得又快又准又好玩。
印度数学十六式
日本数学
类似的还有许多……
所有的这一切,都可以看出教育者的功利。只是,有的粗暴些,有的含蓄些。但本质是一样的。
他们都有试图对孩子的大脑进行编程,植入一套程序,然后让孩子快速准确地解决计算问题。
可是,这和我们编一个计算器程序有什么不同呢?
当我们花好几年时间将孩子编成一台偶尔还会出错的计算器时,该喜还是该悲?
也许,在这些教育者的认知中,数学就是计算,计算就是数学。
大量程序化的计算是培养数感的天敌
程序化的计算指的是什么?上面说过的——
▪ 印度数学十六式
▪ 日本数学计算大法
▪ 我们整天练的竖式
类似的计算方式都在这个范畴里。
因为这些计算方法有固定的计算步骤,使用者不需要去理解背后的原理,照猫画虎,都能算对。因此这类计算,被普遍认为是没有思维过程的。
没有思维过程,意味着每次都只是进行着程序上的机械性重复。
因为是机械性的重复,又意味着每次的练习除了提升这种程序的熟练度之外,没有太多额外的收获。
更加要命的是,这种长时间持续的机械性重复训练,给很多孩子养成了一种严重的思维惰性。从而失去了学习观察的机会,失去了主动思考的意识。这将遗毒无穷……
看到过好多6年级孩子,他们很熟练地计算着6666÷2222=3,但在综合算式中,怎么都看不出——6666 是 2222的3倍。
还有好多孩子在计算类似:1/16+ 1/24 时,他们的计算过程也是完全程序化的:
1/16+ 1/24
=16/(16×24)+24/ (16×24)
=40/384
=5/48
对他们来说,一下看出48是16和24的公倍数是很困难的。如果提醒,那他们就一定要使用一遍短除法才能找出它们的公倍数。所以,对他们来说,还不如用前一种方法来得更快。
出现这种状况的根本原因,就在于日常大量的程序化计算练习,使得他们:
▪ 失去了很多观察数与数之间的联系和关系的机会;
▪ 失去了很多创造性地进行计算的机会,从而也失去了计算带来的乐趣;
▪ 养成了对计算的条件反射式的反应,其实也就是思维上的惰性。
所以,我说大量程序化的计算是培养数感的天敌,其遗毒无穷。
更可怕的是,现在这种功利性的程序化计算训练还在往幼儿中渗透。
前段时间看到一篇文章《幼儿园学生1分钟攻下小学数学》,一个叫Mandy的老师发明了Mandy数学,将20以内的进位加法完全变成了一个抽象的加法表上的程序化动作。
这些幼儿正是在构建数量、以及加减概念的关键时期,极需在更多具体实际场景中建构数与量之间的对应关系,建构加减法与数数之间的对应关系。这种程序化的抽象训练将极大地影响和破坏这一过程。
那么,提高数感应该从哪些方法着手呢?
在情境中进行运算
在情境中进行运算,有很多好处。
因为运算有了具体场景,而小学阶段孩子们的思维不是完全抽象式,是必需借助于具像的事物或场景。
有了思维可依托的场景,就可以进行思考。有了思考,就有了各种创造性的可能。孩子越小,数学能力发展越慢的孩子,这就越重要。
但很多教育者着急,就象前面说的那个Mandy老师,老想着快速越过这个阶段,然后就是大量的程序化的计算练习。这样练习的结果就是,虽然看着孩子们能快速进行某类计算,但他们并不理解背后的原理,也就对其思维水平的提升帮助极少。
这种欲速则不达的道理,在很多高年级孩子身上都不停地得到印证。
概念为本、算理为先
我先讲两个有阶段性计算障碍的例子。
第一个例子:
一个3年级的孩子,由于之前出国了一年多,虽然在国外也在上学,但由于语言等原因,数学学的很不系统。
回国学习一段时间后,在乘法运算等方面都遇到了比较多的困难。学校在教乘法竖式,他学不会。
其实,学不会的孩子是比较好办的。学不会,说明孩子不愿意接受他不理解的事物。要不然,对没有智力障碍的孩子,那么复杂的电子游戏都无师自通,谁会模仿不了那些简单的套路。
这说明他们在智力上是自律的,内在心智不随便接受权威,而是根据自己的逻辑结构来判断。
这种孩子,只要让他真正理解了概念和算理,一切就都OK了。
于是,我给他重点设计了两类练习。
一类练习让他理解数位和计数单位的概念。比如任何3位数ABC都可以按需要很自然地看成:A个100+B个10+C,当然也可以看成 :AB 个10 +C。
另一类练习,让他在具体场景中去理解去做乘法的练习。
比如:一箱苹果25个,48箱共几个苹果呢?
列式是:25 × 48,计算时,我可以先算40箱的个数,再算8箱的个数,再加起来。
所以,计算就可以变成:
25 × 48
=25×40+25×8
=1000+200
=1200
这就是乘法运算过程中最基本的算理,不管是竖式、印度数学还是日本数学,乘法运算背后的算理都是这个。
小伙子很快就将这个算理掌握和理解得非常好了。我甚至都没他讲解过一次乘法的竖式,也没做过任何竖式的练习。三个这类的练习之后,他对乘法竖式一下就理解了。之后计算能力一直保持得很强,也很少出错。
第二个例子:
这个是四年级的孩子,在3年级结束后的暑假接触到他的数学。他当时对除法运算,对多位数除以一位数的除法运算完全是混乱的。
同样道理,对没有智力障碍的孩子,他学不会他应该能学会的内容。说明他在智力上是自律的,是在内心不愿接受他不理解的事物,所以不愿意去接受套路。
我只花了半个多小时的时间和他一起研究了除法竖式的算理。他又练习了半个多小时,然后除法运算对他就是小菜一碟了。
后面他再学多位数除以多位数的除法,小数的除法,也没再遇到任何障碍。
所以,在学运算时,概念是根本,只有概念清楚,才能做对心中数,对一切变化都了然于胸。算理清楚了,才能生发出各种各样的创造性和多变性。使计算过程更简单、更有趣。
推迟标准化计算程序的训练
像前面提到的竖式、印象数学十六式、日本数学等,都属于标准化计算程序的一种。这些方法的主要特征,就是人们在使用这种方法进行运算时,甚少进行思维活动。
为什么要推迟进行这种标准化计算程序的训练呢?
一个是因为这种长期、机械的简单重复训练,让人极易产生思维惰性。这种思维惰性一经产生,它就是一种惯性,要改变就会很困难。
思维惰性和创造性、灵活性是天生的敌人,而数感正是从创造性和灵活性中得来的。
另一个是因为一旦标准化计算程序得到很熟练的掌握后,孩子就没有积极探索各种计算策略和方法的动力了。
比如在计算:99 × 98 时,竖式乘法很熟练的孩子,不会再有任何想法。
没学竖式的孩子,就会从概念和算理角度来考虑:
99 × 98 可以看成是99个98相加,它和100个98减去1个98是一样的
于是:
99 × 98
=100× 98-98
=9800-98
=9702
在学各种标准化的计算程序(如竖式)之前,让孩子们有充分的时间和机会去探讨和研究计算的多样性和灵活性。非常有助于孩子们真正理解算理,对数感的培养会有非常大的促进作用。
多听少教
除了书面的练习,孩子们非常需要在以孩子的思维活动为主的对话中进行学习。
这种对话式的学习环境会促进他们主动地寻找独立解决问题的方法。而教育者在对话过程中通过问题启发孩子进一步的深入思考。有了思维活动,孩子就有了学习如何观察、实践着各种灵活多样的创造性的机会。还可以有机会比较自己和他人所使用的不同的策略。
这个过程中,孩子不仅可以体会到自己的思考和创造得到别人认可所带来的快乐,还能不断地同化和顺应着自己接触或创造的不同概念和方法,从而促进其思维水平不断向前发展。
但这种的对话过程中,也存在一些常见的误区:
1、容易把对话过程变成一种纠错过程,我们往往会抓住孩子的一两个小错误不放。这将极大地大击孩子的积极性和思维的兴奋度。所以我们应该多听、多问、少教。让孩子能够顺畅地按照自己的思路来组织语言。
2、容易把对话过程变成一处教学过程。教育者,特别是家长,在进行这种对话时,很容易就想把自己知道的相关知识和方法教给孩子,对孩子笨拙的描述和方法通常不能保持耐心。
但我们要知道,教育的目的不是为了解当前这个问题,而是要促进孩子思维水平的发展。而思维水平的发展,是依赖于他们自己的积累。
所以,任何自主的思维过程都是有价值的,都应该鼓励其继续下去。
鼓励心算
通过之前的讨论,我们已经知道,孩子们数感强弱的根本就在于数与数之间的联系多少。
而心算恰恰就会要求孩子去考虑计算策略的选择,计算策略的选择过程又会要求孩子不断地对数进行重组,最终刺激孩子不停地思索数与数之间的关系。
这种心算的练习,将会极大地加强数与数之间的联系,对孩子的数感培养起来很大的促进作用。同时,心算对运算规则的理解也有极大的帮助。
PS:这里的心算不是指珠心算,珠心算是图像式的记忆运算,对数感的培养正面作用甚少。