浅谈小学数学教学中的抽象_数学论文

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      提到数学思想,我们就会想到转化、数形结合、对应、函数、分类等.《义务教育数学课程标准(2011年版)》(以下简称《课程标准》),明确了数学的“基本思想”主要有数学抽象的思想、数学推理的思想和数学模型的思想,因为这些思想既是数学产生与发展所依赖的根本,也是学生学习数学以后应该具备的思维能力.本文笔者将结合教学实践谈谈对数学抽象的理解、分类及实践.

      一、多角度地理解数学抽象

      数学是一门抽象的学科,无论概念、运算律还是公式等都是高度概括的结果.数学抽象就是把与数学有关的知识引入数学内部.人类通过数学抽象,从客观世界中得到数学的概念和法则,从而建立了数学学科.如1,2,3,4等数是从具体实物抽象的结果,a-1,a,a+1这三个连续的自然数(a∈N且a≥1)也是从大量确定的实例中抽象出来的结果,点、线、面、体也是抽象出来的.

      那么对于数学抽象可以从哪几个维度去理解呢?笔者认为,数学抽象从教学内容上分可以分为概念抽象、关系抽象、规律抽象和方法抽象等.

      (一)概念抽象

      这里的概念抽象是从广义上而言的,教学内容分别包括:数的抽象、图形的抽象、概念、法则以及定律的抽象等.

      经历数的抽象过程:“2”是由“2个苹果、2支笔、2粒扣子、2张桌子”等具体实物抽象出来的;分数是测量或者分东西得不到整数的情况下产生的;负数表示意义相反的量,是从生活中的温度计中的零下5℃、电梯的地下2层、吐鲁番盆地的海拔高度、工资卡支出的钱数等实例中抽象出来的.

      经历图形的抽象过程:空间观念主要是指根据物体特征抽象出几何图形,从这句话中可以看出几何图形也是抽象出来的.如什么是圆?圆在生活中普遍存在,它是轴对称图形和中心对称图形.圆的认识过程可以通过摸一摸、折一折、描一描、量一量等方法,让学生建立对圆的直观认识,是脱离了生活中的光盘、井盖、车轮子等具体实物的物理属性而对形状进行抽象的结果.

      经历概念的抽象过程:封闭图形一周的长度叫做周长;物体表面或平面图形的大小叫做面积;含有未知数的等式叫做方程.这些概念本身只是描述性的定义,学生会背诵就代表他们已经理解了吗?显然不是的,概念同样需要让学生经历抽象的过程.

      以“平均分”这个概念的学习为例,教师可举多个例证,来引导学生进行概念的抽象.

      把8朵花放在2个花瓶里,每个花瓶里放4朵,每瓶插的同样多就是平均分;

      把9个苹果分给3个人,每个人分3个,每人得到同样多就是平均分;

      把50本数学书分给50个人,每人得到1本,每人得到同样多就是平均分.

      教师在给学生举了多个例子之后,学生就能逐步感悟:分什么都可以,分多少份都行,只要每一份同样多就是平均分.

      经历计算算理的抽象过程:对于计算教学,“理解算理,掌握算法”是重中之重,要让学生体会算理直观和算法抽象的过程.以数的加减法为例,整数加减法、小数加减法和分数加减法,教师可给学生提供直观模型:小棒、方格纸、人民币等,让学生体会计数单位相同才能相加减.

      经历计算算法的抽象过程:在计算算法的抽象中,以“万以内数的加法”一课为例,教师可以给学生出几个算式,让学生知道第一步要相同数位对齐,逐步体会“个位满十向十位进1,十位满十向百位进1,百位满十向千位进1”,当然也包括连续进位的例子.学生有了这些实例的体验和感悟,就能抽象出“哪一位满十就向前一位进1”的结论.这个抽象过程运用了数学推理中的合情推理.

      (二)规律抽象

      “探索规律”在第一学段和第二学段都有涉及,《课程标准》对于第一学段的要求是“探索简单情境下的变化规律”;对于第二学段要求是“探索给定情境中隐含的规律或变化趋势”.“探索规律”既是一个发现关系、发展思维的过程,也是经历规律获得的抽象过程.“探索规律”包括数的规律、形的规律、式的规律等,都是用已知推想未知.

      如:用黑白两种颜色的正六边形地砖按下图所示的规律,拼成若干个图案,则第4个图案中白色地砖有(

       )块.

      

      这其中的关系是相邻两个图形之间的白色地砖相差4.找到了这个规律,就能很快推知第4个图案、第20个图案或者更多图案中白色地砖的块数,这就是抽象概括的价值.

      (三)关系抽象

      小学数学是一门关系学科,包括数量关系、图形关系等.数与数之间的关系有大小关系、相差关系、比率关系等.如王阿姨买了2千克梨、4千克苹果.那么梨比苹果少2千克,苹果比梨多2千克;买的苹果是梨的2倍,梨是苹果的

;苹果和梨的比是2:1.这里倍数、份、分数和比有着密切的联系,它们的本质是比率关系.

      

      在“数与代数”这个领域,除了数之间的关系,还有数量关系.加、减、乘、除四种运算体现着不同的数量关系.以乘法为例,随着知识的丰富、年级的升高,学生认识了单价、数量、总价之间的关系,理解了速度、时间、路程之间的关系,也掌握了工作效率、工作时间、工作总量之间的关系,就会发现其实它们都是求每份数、份数和总数之间的关系,也就是乘法模型.这是一个循序渐进、逐步抽象的过程.

      在“图形与几何”领域,图形之间可以有全等关系或相似关系等;从图形之间的内在联系角度可以分为包含关系、交叉关系等.如在平面图形中,长方形、正方形和平行四边形都是四边形,它们之间具有怎样的关系呢?正方形是特殊的长方形,长方形是特殊的平行四边形.可以用下图表示它们之间的关系:

      

      (四)思想方法的抽象

      由“数学抽象的思想”派生出来的下一层次的思想包括:分类、集合、数形结合、“变中有不变”、符号表示、对称、对应、有限与无限的思想等.教师在教学中,不仅要让学生习得方法,更要重视学生学习的过程,并在教学中有意识地渗透思想方法.

      如“分类”是一种重要的数学思想方法.学习数学的过程中经常会遇到分类问题,如数的分类、图形的分类、代数式的分类、函数的分类等.在研究数学问题中,常常需要通过分类讨论解决问题,分类的过程就是对事物共性的抽象过程.

      “分与合”也是一种重要的思想方法.数的认识中就有“分与合”的思想,如1234是由1个千、2个百、3个十和4个一组成的,10.34是由1个10、3个0.1和4个0.01组成的……数的计算也是如此,计算123×4,就是把100个4、20个4和3个4合起来;除数是一位数的除法,先分整捆的,再分单根,最后把分的结果合起来.计算中也运用到了“分与合”的思想,如以下算式:

      123×4 14×12 42÷2

      =(100+20+3)×4 =14×(10+2) =(40+2)÷2

      =100×4+20×4+3×4 =14×10+14×2 =40÷2+2÷2

      =400+80+12 =140+28 =20+1

      =492 =168 =21

      平面图形面积的学习则离不开“转化”.长(正)方形面积的计算方法是利用小的面积单位密铺得到的,每行的个数乘行数就是面积;接下来学习的平行四边形面积、三角形面积、梯形面积、圆的面积等都是通过“转化”成已学过的图形,在保证等积变形的基础上获得新图形面积的计算方法的.

      二、有层次地进行数学抽象的分类

      数学抽象从认知层面可以分为三个层次:抓住事物特征、语言表达;抓住事物本质、符号表达;抓住事物关联、模型表达.层层深入,共同作用,完成学生对概念的深入理解和掌握.

      如对周长、面积、体积本质的理解可以用语言来表达:周长是长度单位个数的累加;面积是面积单位个数的累加;体积是体积单位个数的累加.让学生体会度量的思想.

      乘法分配律的抽象既可以用语言表达、用符号表达,也可以用模型表达.

      两个数的和同一个数相乘,可以把两个加数分别同这个数相乘,再把两个积相加,结果不变.这就是语言表达;(a+b)×c=a×c+b×c,这是符号表达.至于模型表达,例如可以用如下的面积和来表示:

      

      又如“正比例的意义”的学习,通过学生能理解的多个素材获得对概念的抽象过程,也可以用三种抽象来表达.

      语言表达:两种相关联的量,一种量变化,另一种量也随着变化,如果这两种量中相对应的两个数的比值一定,也就是商一定,这两种量就叫做成正比例的量,它们的关系叫做正比例关系.

      解析式表达(符号表达):

      

      图像表达:

      

      教师在教学中应根据学生的认知特点和接受程度,让学生的抽象概括能力分阶段、有层次地发展,在循序渐进中获得对概念的丰富理解.

      三、有意识地进行数学抽象的实践

      小学生受自身思维和认识水平的制约,在学习中必须借助感性认识才能实现对数学概念、公式、数量关系、图形关系等的掌握,因此需要教师精心设计活动,有必要让学生经历知识的形成过程,了解知识的来龙去脉,感受概念的抽象概括历程.

      对于抽象的数学知识,可以借助教具的演示、多样化学具的操作,让抽象知识形象化.

      对于抽象的数学定律,需要找准学生的认知起点,能够在已知和未知之间架起一道桥梁,让数学的抽象水到渠成.

      对于抽象的关系,要从生活中寻找原型,多举实例,从概念的动作表征、表象表征和符号表征等多个表征理解概念,能够透过现象看本质.

      对于抽象的数学概念,要像泡压缩饼干一样慢慢泡开,体现举三反一的过程,并在生活中应用概念,诠释举一反三的含义.与此同时,要和数学的推理、数学的模型结合在一起,贯穿于数学学习的始终,共同承担对学生数学抽象概括能力的培养.

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