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在当前的小学数学教育改革中,小学生估算能力的培养是人们关注的热点之一,“加强估算,淡化笔算,引入机算”似乎已成圈内人士的共识。那么,“估算”本身具有哪些特点?培养和加强小学生估算能力的现实原因何在?当前义务教育阶段国家数学课程标准(实验稿)(以下简称“标准”)在此方面作了哪些探索和尝试?这些都是本文试图探讨的主要问题。
所谓“估算”是相对于传统数学教学中那种严格追求数学运算严密性、完整性和准确性的精确计算而言的。广义上,估算能力和精确计算能力都应属于数学计算能力,但在长期的传统数学教学实践中,人们忽视了估算的能力,而将小学教育中的计算能力偏窄地理解为精确计算能力,估算能力的培养也没有取得它在小学数学教育中的地位。于是在这种数学教育观念下,培养小学生计算能力就变成了大量单调的计算训练,走向“为了计算而计算”的极端。因此,现在有必要重新全面、科学地理解小学生计算能力,重视培养和加强小学生估算能力。那么,作为一般的小学数学中的估算,它又具有哪些特点呢?具体而言,有以下几点。
1.运算结果的近似性
这是估算的最本质的特点,估算的运算结果可能是一个近似的值,也可能是某个范围。也正因为估算结果的这个特点,因此计算本身对其估算结果有相当大的“容忍度”。
2.运算过程的简洁性
相对于繁琐、细微的精确计算而言,它在运算过程中根据具体情况有意识地省略了数学过程中的一些非本质的、非主体的次要因素和细节部分,甚至允许运算者在运算过程中有“跳跃思维”的存在,因此,使计算显得重点突出、过程简洁、快速有效,这也是实际生活中人们广泛使用估算的一个重要原因。这里其实体现了一种重要的数学思考模式或数学思想,大数学家欧拉就是这种“舍末抓本”数学思想的杰出代表。
3.运算策略的多样性和灵活性
估算对过程和结果的处理要求相对宽松、灵活,因此有足够的思考空间允许学生采取多种策略。例如,老师问学生:“小明家养鸡收入243元,养猪收入479元。这两项收入大约是多少元?”学生可能通过口算来估算“200加400等于600,43加79大于100,因此它们的和比700多一点”;另一种估算方法可能是“243小于250,470小于500,因此它们的和比750小”;另外有的学生可能用这种方法来估算243+479,即24个10+48个10=72个10,因此,它们的和大约是720。对于不同方法的讨论,可以帮助学生发展他们自己的方法,选择适合自己的估算策略。另外,估算策略的灵活性还可以使我们甚至允许学生运用数学直觉来进行相关问题的估算。这些多样、灵活的策略能使学生更深入、更生动地领略数学的本质特点和思维特色。
4.估算功能的多重性
这个特点是基于以上估算的三个特点之上的,具体而言,估算既可用于快速、灵活地解决生活实践中的具体数学问题,又具有非常丰富的数学教育功能。如在教学中,教师可以引导学生运用估算,大胆进行猜想和假设,再进行数学论证,引导学生初步领略数学中“猜疑—证明—结论”的数学发现过程,使学生产生浓厚的数学学习兴趣,培养大胆怀疑、尊重数学事实的数学品质和素养。另外,教师引导学生形成正确的估算习惯,也能促使学生在学习过程中形成积极的数学元认知策略,使估算在学生的数学学习中真正有效地发挥“及时检验,反馈调节”的调控功能。现代信息加工心理学认为“认知策略中还有一个极为重要的成分——反省认知成分,这就决定了认知策略的习得不仅包括具体方法、技术的掌握,还要学会监控自己的策略执行情况”,因此,一旦学生真正形成了估算意识,掌握了多策略的、灵活的估算方法和技巧,有意识地用于监控自己的数学学习,便可以大大提高数学学习的效率。
从另一个方面,我们可以发现在当前小学数学改革中重视培养和加强小学生估算能力的现实背景和原因如下。
1.这是现代生活对数学教育要求变化的具体体现
相对于古代、近代而言,现代人生活在一个更“数学化”的社会中。在现实日常生活中,人们会遇到大量的有关数据、图表等数学信息,只要我们留心地观察,我们会发现相对过去而言,现代社会中人们平常所遇到的绝大多数的数量级有越来越大的发展趋势。人们从报纸、书刊、电视等各种媒体或场合接触到的更多的是几百、几千、几万、几百万、甚至是亿等大数的数量级,这恐怕是现代社会物质和信息高速发展的一个生动体现。面对如此庞杂、纷繁的现实世界,人们把握世界所采用的习惯数量级已不再是过去的几十、几百。随着宇宙科学和生命科学的深入,人们认识世界的眼光更加开阔,相比之下人们似乎不再把过多的精力花在一些数量级较小的“零头”上。例如,双休日到公园去玩,只要估计带200元就足够了,则没有必要再像过去那样“分文计较”。另一方面,现实生活中人们对数学的“计算误差”的普遍社会容忍度似乎越来越大,例如很多人购物时差个两毛、三毛甚至一块、两块都能容忍。所有的这一切的背后都反映了生产的发展和物质的丰富,进而也更突出了加强小学生估算能力的主题。
2.这是快捷、方便、灵活的计算器广泛运用于日常生活的必然要求
经济的发展、科技的进步、计算器的大众化,使得每一个人都可能随时拥有异常准确的计算,对于多数人而言,再没有必要花更多力气去学习严格的精确计算,人们更多的只是运用估算来大致地进行检验或事前规划。
上述两点是现代社会发展中显而易见的必然趋势,而作为教育,“前瞻性”是它具有的重要特征,因此在具体的教育教学中必须反映现代生活和未来社会趋势的要求,“教育先行”的第一层含义也正体现于此。小学数学教育作为基础教育的一部分,也应遵循教育与社会发展之间的规律。当前“义务教育阶段国家数学课程标准(实验稿)”也对此给予了充分的重视,并作出了很多有益的探索和尝试,笔者对“标准”在培养小学生估算能力方面做出的探索概括如下。
1.“标准”充分吸收建构主义的数学学习观,认为数学教学应该是从学生的生活经验和已有的知识背景出发。例如它认为“低年级的学生已经拥有了很多的经验,如他们知道自己快7岁了,自己比哥哥姐姐矮一点,比父亲、母亲矮得多,这些常识为学生发展估算意识提供了基础。”
2.“标准”将估算能力的培养与各个知识技能领域的课程目标有机结合起来,“标准”将小学数学教学分为“数与代数”、“空间与图形”、“统计与概率”和“联系与综合”四个知识技能领域,它不但注意在各个子领域中纵向有序的对学生进行估算能力的培养,也注意在“联系与综合”部分进行各个子领域的横向综合的估算能力的培养。如“数与运算”部分,在最初关于“数的认识”中,也渗透估算能力的培养,“结合现实素材,感受大数目,并能进行估计。”如:300页书大约有多厚?400名学生大约能组成多少个班级?1200个字大约要多长时间读完?在“数的运算”中提出的具体要求是“能结合具体情境进行估算,并解释估算的过程。”在第二学段(四至六年级)的“数与运算”部分对估算能力的要求是在“解决具体问题的过程中,有估算的习惯。”这样在小学“数与运算”部分,“标准”通过“感受——解释——习惯”等不同层次的连贯要求,逐步培养学生的估算能力。
3.“标准”鼓励教师教学中将估算与多策略解决问题联系起来,并配合实施过程采用正面性为主的评价策略,充分尊重每一个学生的数学学习与参与,使不同的学生在比较中选择适合自己的策略,从而都能在情感态度、思维能力等方面有进一步的发展。
总之,关于小学生估算能力的培养无论是在理论方面,还是在实践层面都有许多值得进一步探索之处。