如何培养学生数感.ppt

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1、如何培养学生的数感,王 永,一、数感的形成,什么是数感？,在计算“”和“？”这类题目时，有些学生很可能会竭尽全力去寻找合适的计算程序来解决问题，而不会去努力寻找题目中数字的相关联系。但是，有些孩子则能应用自己掌握的数字事实来解决问题。我们把孩子们具有这种对数字之间关联的意识以及灵活地解决数字问题的能力称为其对数字的“感觉”或“数感”。（英）朱莉娅安吉莱瑞,数感和学校课程,数学课程改革已经把标准计算程序的教学转变为让孩子们学会辨别数字模式和数字关系，并在两者之间生成联系的教学。,把数感作为数学学校课程教学的主要目标，指的是计算策略中的“灵活性”和“创造性”，反对过分强调没有思维的计算程序。,21

2、世纪的生活所必需的技能和理解力之一就是对数字模式和数字关系的辨认，这些模式是对数字进行有效运算的重点。,数字模式,重复型模式,1，2，1，2，1，2,增长型模式,2，4，6，8,13，23，33，43,一道习题（加拿大）,汤姆和丽娜出售烤蛋糕。他们每小时出售情况如下表：,按照这样的规律，当丽娜出售个时，汤姆出售多少个？,数字关系,寻找一个数字与其他众多数字的关联,6是5之后7之前的数字（序数）,6是“3个2”“2个3”“4和2”等组合（结构）,6是与六个物体的总数相关的数字（基数）,从数字关系去寻找有效的计算策略,例1 计算：2526，3917，1235。,第一题根据“已知事实”252550。

3、可以迅速推算出结果。,第二题可以转化为4016。,第三题很可能要用到“拆分”数字的方法，可以找到103025的组合。,反思：,哪些策略只对本题有效？哪些策略可以普遍推广？,数字之间相互联系的方式、不同的可能表达形式与不同运算相联系的意义，所有这些在孩子们建立起数字与计算之间的联系中都起着至关重要的作用。而数字与计算之间的联系又恰巧对他们数感的形成有重要影响。,例2 计算：543,算法1：543303243,算法2：54360363,算法3：54354（62）5462,应用标准的计算程序可能没有根据数感选择适当的计算策略有效。,新的评价体系不再具有固定模式的数字运算，而且这些运算也不需要标准的笔

4、算程序。我们期待学生能够从图形和表格中获取信息，计算空缺的数字，并且研究数字模式。根据这些数字模式，孩子们能够提出合适并有助于他们辨别数字关系的问题。我们也期望孩子们能选择最合适的计算程序，包括决定是否需要使用计算器等。这些新颖的教学观点标志着数学教学的新开端。因此，就目前而言，仅仅教给孩子们相互独立的计算程序已经远远不够，教会他们如何找出数字之间的联系则成为数学教学的当务之急。,关于数与运算的评价,数感指的是一个人对数字和运算的一般理解力，以及灵活应用这种理解力的倾向和能力，用这种方式可以做出明智的数学判断，并开发出应用数字和运算法则的有效策略。（麦金托什等，1992年）,数感体现的是应用数

5、字和量化方法作为交流、加工、解释信息的倾向和能力。它使人们意识到数学是有某种规律的。（麦金托什等，1992年）,根据麦金托什等人的分析，数感主要在三个领域起重要作用：,数字知识和数字的简便性数字的顺序感；多样化的数字呈现形式；数字相对和绝对数量的判断；思考数字的基准参考体系。,运算知识和运算的简便性理解运算结果；意识到所应用的规则；运算之间的关系。,把数字、运算知识及其简便性应用到需要用数字进行推理的问题中理解问题情境和合适的解题策略之间的关系；意识到存在多样化的数字呈现方式；应用有效的数字表征形式和（或）方法的倾向；检验数据和结果的倾向。,理解的重要意义,“理解数字和形成计算之间的关系”成为

6、孩子们学习的焦点，它取代了传统课程所要求的“四则运算”。尽管得到的数字结果通常与过去一样，但是现在的学习要求孩子们自己建构计算方法。,虽然过去的数字运算通常和枯燥的、标准程序的重复练习相联系，但是，数学教学方面的最新趋势则转变为采用研究性教学方法和创设尊重个人思维的课堂环境。,回忆已经学过的计算程序的理解类型称为机械性理解；关系性理解从不要求学习者接受，而是要求他们尝试形成自己独特的理解：从知道怎样应用知识进行计算扩展到理解为什么这个计算程序有效。,培养心理意象,在数学学习过程中，从应用具体经验转变到应用心算和符号表征进行计算是需要时间的。,在用抽象数字进行运算之前，可以先让孩子们学习用手指或

7、某些工具（珠子、立方体）来代替实物然后“模仿”具体计算的情境。对孩子们来说，用哪些材料模拟数字并不重要，重要的是要培养他们把数字与视觉材料相联系的心理意象，并且能根据“想像”的情境来解决问题。研究表明，用实物进行运算和用数字进行抽象运算之间存在着一个重要的过渡阶段，这个阶段就是要孩子们通过想像的物体来运算。,数轴的模型,一串珠子,一列立方体,数字轨道,数轴,示意线,二、加法和减法,加、减法与计数的联系,把一个物体放入到一个集合中，或者从一个集合取出一个物体，这些实际活动为学生提供了与计数有关的语言表达和体验的机会，这些语言表达方式和体验有助于他们把具体的物体模型与某些抽象的数字模式联系起来。例

8、如，“多一个”就是与计数顺序中的下一个数字相联系，“少一个”则是与计数顺序中的前一个数字相联系。这时，孩子们通过解决具有实际意义的问题来认知这些计数模式。,研究结果表明，即使缺乏熟练而复杂的数字计算技能，低年级的学生仍能计算出结果。这就表明，孩子们是在问题解决的过程中形成数学知识的，而不是孤立地学习这些知识然后再单独运用这些知识。,加法是最基本的计数技能，“向前数”在早期阶段就是有效的计数策略之一。,例1 36,数总体的策略。,继续往下数的策略。,从较大的数字开始，继续往下数。,加法计数策略,减法计数的策略,例2 93,“数出”，即孩子们数9个手指，减少3个手指，然后数剩下的手指。,“从较大的

9、数字开始向后数”，即孩子们从较大的数字9开始再数3个数字，所数的数字逐渐变小，即“9，8，7，6”，得到答案6。,“往下一直数到较小的数字”，即从较大的数字9开始一直数到较小的数字3，即“9，8，7，6，5，4，3”，得到答案6。,从3到9“向前数”。,用已知的结果推断计算结果。,理解加、减法的各种意义,教师与孩子们讨论数字与不同情境联系的方式，并向他们介绍诸如“总和”“和”“取走”“余下”等词语，以及诸如“多一个”“多两个”“多十个”和“少一个”“少两个”“少十个”等类似的表述。在早期阶段，教学的重点应在于形成的数字关联以及相关的行为，因为数感就是伴随着孩子们对不同表述得到相同结果的认识而培

10、养起来的。,在这一阶段，使用多种方式表达可以让孩子们明白加法是指“增加”和“再多几个”，减法也包含了“两者之差”的意思，这一点是非常重要的。,通过合并与分割实物集合的方法可以引入加、减运算，并且容易被接受，但是这样会限制孩子们对符号的理解范围，而且会使他们对符号的意义产生错误的认识，从而导致他们以后不得不重新学习这些符号。,阅读符号,下面问题涉及同一个由三个数字组成的数字组，这类问题有助于学生用各种方法灵活地解释符号。,38 38 38,53 53 85,解决上述问题，目标是找到各种“阅读”问题表达形式的方法，以及把这些表达形式和计算程序相互联系的方法。,教师需要认真思考如何去启发学习有困难的

11、学生，而不是直接“给”学生解释这些问题。,四种主要的加减法应用题的类型,通过向学生介绍并让他们讨论各种语义结构，教师可以帮助他们加深对问题的理解。对于很多数学学习者来说，大部分数学学习都是与文字与意义有关而不是与算术计算有关。,早期笔算的目的,早期需要教会学生灵活地应用笔算并关注得出数字结果 的模式：,笔算是记录计算过程与结果的书面形式，而且记录的形式并非唯一。早期的笔算需要应用各种不同的计算格式来表明如何用多种方式应用和解释数字关系和运算符号。如，538，也可写成8 53。,你有什么发现？,853,862,880,871,早期笔算的另一个目的，是建立能够让学生从已知知识中推断出新知识的模式：

12、,437,403070,7040 30,7 3 4,7 4 3,14317,24327,538,639,400300700,700400300,计算器的出现为现代数学教育的发展提供了难得的机遇，我们不必再教给每一个公民复杂的计算方法。因此，我们可以放弃正规（带有普遍的适用性和有限的可信度）笔算，转而运用更适合于使用者心智和目的的方法我们应该帮助孩子们获得巧妙的计算方法与反复使用并不为孩子们所理解的正规算法相比，用孩子们自己的心算方法进行计算更有利于加深他们对数字的理解。（普朗科特，1979）,从非正规到正规的笔算,在学习更为复杂的计算的情况下，首先会用到纸和笔，并且要形成某种书面形式来支持心算

13、。,在多位数的计算中，有必要用纸和笔记录计算的过程。学校传统的算术教学方法（为笔算设定的程序），可能给孩子们提供了最简洁的书面记录，但是这些算法的缩略形式本身超出了许多学生的理解能力。,在孩子们建立起心算的基础后，把以心算策略为基础的非正规笔算循序渐进地发展到用正规方法进行计算是十分重 要的。只有这样，他们的自信心和理解力才不会受到影响。,加、减法的笔算方法,顺序法：保持一个数字不变然后加上或减去另一个数字的一部分以得到部分和。最适当的记录形式是以水平排列进行，这种排列方式反映了计算过程的各个步骤。,例1 计算：5837,58260603595,或者,583088882595,例2 计算：57

14、38,5730272782771 19,或者,38240401757所以：573817219,这些方法的优点是在计算过程中的所有步骤都是显而易见的，而且这些步骤都是建立在孩子们已知的方法，即把数字分解成简单的“数字组块”的基础之上的。这样，孩子们就可以使用已知的数学事实。,十分法：拆分两个数字并根据位值关系计算部分和。,5030807815801595,例3 计算：732476,拆分的算法，把竖式记录建立在心算策略之上，能缩小心算方法与传统的竖式笔算方法之间的差距。,转换法：,例4 计算：311214,314214100100397,例5 计算：300186,2991861131131114,

15、补全法：,例6 计算：2735,25255021012501262,关于竖式运算,目前，竖式运算已经不再是学校计算教学的重点。在学生学习心算之前介绍这种书面计算方法，会阻碍他们心算策略的发展，并容易让他们产生误解和错误。,研究表明，不恰当地强调位值结构教学会让学生使用无效的数值计算方法，导致他们在计算中产生错误。所以，教师不能把注意力仅仅集中在把数字拆分成多少个“单位10”和“单位1”上面，教会孩子们用不同的方法拆分数字，更有助于他们理解整个数字结构。,竖式是记录心算（笔算）的一种形式，但不是唯一的、必要的形式。在示意线上可以记录心算过程。,例1 3756,例2 6427,三、乘法和除法,整数

16、乘法的四种主要情境,等组（例如，三张桌子，每张桌子围坐四个孩子）。,倍数比较（比率系数）（例如，男孩数是女孩数的 三倍）。,矩形队列（例如，四个孩子气排，共三排）。,笛卡儿积（例如，将三个女孩和四个男孩进行搭配，共有几种可能）。,（重复集合）,（一多对应）,（交叉对应）,（多行多列）,乘法与除法情境的问题结构,乘法的每种情境都涉及三个数字，即每个集合中物体的数量、集合的数量以及总数。对乘法来说，总数是未知的。,但是只要总数是已知的，且其他两个数字中的任一个数字是已知的话，那么就可以使用除法进行计算。,因此，存在两种不同类型的除法：,测量/分组（包含）（例如，12个孩子，一张桌子分坐4个人，需要

17、几张桌子）。,分配（等分）（例如，12个孩子分坐4张桌子，每张桌子坐几个孩子）。,乘、除运算的早期经验,研究显示，早在幼儿园期间，孩子们就能够用物体来模拟分组与平分这类除法问题。把物体拆分或重组成数量相等的集合，这种活动有助于孩子们在数字语言和数字之间建立联系。,与平分活动相比，把一个集合中的物体分成若干小组，这种方法可以更直接地表现出反复相减是如何把一个集合分成几个部分的，这个过程与乘法是反复相加的过程截然相反。,孩子们遇到的最简单的乘法形式可能是两个集合之间的多一对应关系（如1辆车有4个轮子），这种对应关系与比率或比率系数有关，这是乘法思维的基础。,在孩子们体验数字的实际过程中，他们会发现

18、，有些数字无法分成等组，例如，7个物体不能正好分成两组，还会有剩下的物体，这就是对余数早期的体验。,乘法的意义,从最初把乘法理解成反复相加，发展到用乘法解决其他类型的 问题，如比率商的问题（自行车的行驶速度是行人的8倍）和 笛卡儿积的问题（选择三种面包和四种馅，可以做出多少种的 汉堡）。这两种问题的解决都要应用到乘法，但是很显然，这 里的乘法不是重复相加。,作为记录重复相加过程的简便方法，教师可以把乘法符号“”介绍给孩子们。在培养他们数感的时候，如果仅仅把乘法等同 于重复相加，那么将会限制他们对乘法的理解，以至于日后无 法理解某些计算题，如0.3 0.4。为了理解这类乘法计算题，就要用比率概念

19、，即 0.3 0.4表示0.3 的0.4倍，或0.4 的0.3倍。,除法的意义,我们把除法作为记录平均分的过程与结果的简便方法介绍给学生，例如，“”有两种解释：分配（等分）把平均分成份，每份有多少；包含（分组）中包含多少个。,用“倍”的意义来解释除法，上述等同于“什么数字的倍是”；上述等同于“的多少倍是”，这种解释与计数模式，相联系，也把除法与“重复减法”联系起来。,学习数字事实,乘法口诀是建立在“多一对应”关系的基础上形成的跳跃计 数的模式，这些乘法数字事实也是乘法与除法运算的基础。在 这种计数模式中，我们会观察到数字都是以三重数组的形式呈 现的（例如，二三得六，三七二十一等）。,在应用乘法

20、口诀进行乘法或除法进行计算时，孩子们会很容易地“感觉”到16与2、4、8联系密切，而与5或3联系不密切。数感教学要帮助他们理解乘法和除法都与相同的数字模式相联系，正是这种联系提供了最终成功解决计算问题的“金钥匙”。,乘法口诀是我国儿童学习乘法和除法计算的利器。由于语言的原因，外国儿童很难记忆和掌握我国的乘法口诀，他们利用百数表来学习这种计数模式的。,百数表,百数表上3的乘法模式,百数表上相应的数字模式可以给学生提供许多视觉图像，这些图像有助于他们重构那些不能立刻记住的数字事实。,这些数字模式给孩子们提供的计算策略远远超过“乘法口诀”所提供的数量有限的乘法事实。,学习乘法数字事实最重要的途径，是

21、了解乘法运算中的数字是如何与其他数字相联系的。例如，知道4的3倍是12就应该快速地用两倍的方法计算出“4的6倍”。在数字事实之间建立联系，不仅使孩子们所要学习的乘法事实的数量减少到最小，而且也会鼓励他们想出许多能够减少日后计算工作的策略。,两倍法和两分法都是孩子们学习乘法的重要要准备，在学了少量的乘法事实后，教学重点可以转移到如何能让孩子们推断出相关的乘法事实上。,在学习了交换律以后，他们所要学习的乘法事实的数量会立即减少一半。所以，让孩子们理解如何建立乘法事实之间的联系和让他们记忆这些事实是同等重要的。,3721,9763,32163,6742,14342,61484,把乘法和除法扩展到的倍

22、数和的乘方,逐步发展孩子们对乘法的理解。以计算下面算式为例：；。,阶段一：使用重复相加和交换律,阶段二：联系已知事实并使用结合律,阶段三：两个数字都是的倍数,把乘法事实扩展到的倍数（，）和的乘方（，以及后面学到的）时，教师必须解释这些乘法事实的意义，这们才能让孩子们理解这些乘法事实，因为在较大数字相乘时，这些都是重要的计算策略。,较大数字乘法的心算策略,例计算：,算法一：转换成计算,算法二：转换成计算,算法三：用两倍法和两分法的策略，转换成计算，再把拆分成,例计算：,算法一：转换成,算法二：有两倍法和两分法来转换。,算法三：转换成,乘法表外的除法,例计算：,算法一：看成分配问题（被等分）,每次

23、分，共分组，一直分到，剩下再分得，这样的结果就是。,算法二：看成重复相减的问题（有多少个）,把分成与相关的数字。例如，即,算法三：用两分法转换成计算,乘法的笔算方法,例一个人平均每天睡时，一年睡多长时间？,需要计算：？,两位数的乘法,例一个人平均每周睡时，一年约周，一年大约睡多长时间？,需要计算：？,使用笔记：所以，,因为，所以，,建立联系,通常，基于孩子们已知的数字事实进行数字的倍数运算会更为简单；其余所有数字的倍数都是由加法转化而来的。例如，可以按以下几个阶段进行计算：,所以，,多位数除以一位数的除法,教师可以用均分或分组这两种方法来讲解除法问题。这两种方法应该和局面记录相互配合，因为书面

24、记录有助于判断学生对问题的理解程度。,把除法等同于“数字组块”的反复相减可能是有益无害的，而且局面记录可以提供一个有利于孩子们理解计算过程的结构性记录。例如，就要把分成若干个和有关的数字，笔算的形式可以是水平的，也可以垂直的：,或者所以，,的不同笔算方法,所以，,除数是两位数的除法,例 1 432个学生去郊游,每辆车可以载15个人,需要多少辆车?,需要计算:43215?,把432分成和15相联系的几个数字（为15的倍数）432300132 13212012所以，43230012012所以，答案是20 81，即29辆车。,432 45018 450人需要30辆车，432比去450少18，所以，需

25、要29辆车。,例2 一个农场商店每天卖72个鸡蛋，卖300个鸡蛋需要 多少天？,需要计算：30072？,过去，对传统的笔算方法的精通程度一直是衡量对数学掌握程度的标准，这样的观点现在再也站不住脚了。事实上，对脱离具体情境的传统笔算方法进行过度训练反而会阻碍提高（学校）数学（课程）标准中整体目标的实现。为了达到很现实的目的，学生将使用心算方法或者计算器来计算问题。（DES，1989）,所有学生最终都期盼使用有效的笔算方法进行计算。但是，只有循序渐进地建立这些方法，并不断地完善和扩展这些心算策略，笔算方法对学生才是有意义的。,算法附言,在数学学习过程中，笔算的重要地位取决于它的“精致性”和“严密性

26、”，而不是它的应用性质。然而，普朗科特（1979）认为，“教授正规笔算方法的这一原因已经过时了，用笔算的方法计算使得学生对数学产生挫折感、不愉快感以及日益消极的态度。”,如果不再强调这种正规的方法，那么就有可能把注意力集中到解决问题的各种方法、数字间的关系以及综合了方法和数字关系的运算上。这些是孩子们成功解决数学问题的基础，同时也有助于他们形成更为抽象的代数思维，而这一抽象的代数思维在日后的数学学习过程中也会应用到。,再 见！,四、小数、分数、百分数,掌握有关数字系统的技能,理解并解释这些符号。在数轴上确定数字的位置。计算这些数字。,在孩子们还没有掌握数字之间这些固有的联系之前，学习全新的符号

27、系统和规则是十分必要的。这就需要孩子们灵活地掌握相同计算的不同表征形式：,百分数入门,新的教学方法先教百分数，然后开始教等值的小数和小数。所有的百分数都可以简单地表示成分数和小数，在学习中，从百分数开始学习，可以培养孩子们“更好的整体理解力”和形成数感所需要的“自信心、灵活性和创造力”。,孩子们在日常生活中会遇到许多百分数，对于不同的百分数，如99、50、25、10等，他们会有自己直观的想法。这类直观的意义，有助于指导他们理解小数和分数是两种等值的表征形式。,百数正方形是可以反映百分数的视觉图形，这一上正方形中的不同阴影部分面积，能让孩子们直观地看出某一百分数是从100当中取出多少。,另一个有

28、用的图形是可以表示从0到100的数轴，计算机通常借助这种图形来表明程序执行的进展情况。这种图形能为孩子们提供一个熟悉的标准图像，有助于他们把对比率的理解与数轴上的刻度联系起来。,用百分数进行计算时要利用孩子们对整数计算的经验，包括两倍法和两分法的计算策略。,如，计算：3738（37 37）1 74 175,也可以用百分数的计算引入比率的概念，例如，把10看成是0.1，把1看成是0.01。当把0.1看成是10,把0.01看成是1时，这些数字“基准”容易让他们理解不同小数的相对大小，而这种理解有助于他们获得对这类数字的“感觉”。,形成小数概念,给较大数字的命名规则，如54读作“五十四”，并未应用到小数的命名之中，我们很少把0.54读成“5个十分之一”和“4个百分之一”，而是通常读成“零点五四”。孩子们读作“零点五四”所使用的语言不能把数字和它相应的数值联系起来。,小于1的小数呈现形式的规范化可以把数字的位值系统扩展应用到包括十分之几、百分之几这些百分数中。如，0.110，0.011，0.282个0.1和8个0.01.,孩子们很容易把小数部分“读成”整数，例如，把0.54读成“零点五十四”，从而认为这个数大于0.7。同样是这个原因，许多孩子认为4.90大于4.9。,乘10和除以10,