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例谈不等式内容在小学数学中的渗透

2020-06-22湖北省武汉市光谷第六小学静湖北大学数学与统计学学院

数学大世界 2020年5期
关键词:章节周长正方形

湖北省武汉市光谷第六小学 何 静湖北大学数学与统计学学院 严 卿

近年来,随着建构主义、人本主义等理论的逐渐根植,数学教学中的重点逐渐转移到对学生的关注。具体来说,关注的内容包括:学生在进入课堂前已经具备了哪些知识?学生是如何理解、掌握新的知识的?……对这些问题的回答构成了教师开展教学的基础。对于前一个问题,又可以细分为两个层面:一是应然层面,即学生理应具备了哪些知识;二是实然层面,即学生实际上具备了哪些知识。对同一个问题,还可以从另一个维度进行二分:一是学生在此前的数学学习中已具备了哪些知识;二是学生在日常生活中获得了哪些知识。由此,构成了一个分析学生课前“学情”的2×2 框架,这一框架本身也反映出了解学生殊为不易。

本研究聚焦于对学生应具备的数学知识的分析,并以“不等式”内容为例。“不等式”内容贯穿了初中、高中、大学的数学学习,在各阶段又渗透于不同章节中,足见其重要性。实际上,“不等式”的一些性质、思想在小学阶段就已经有所涉及,换句话说,其作为一种潜在的知识而存在。显然,对这些潜在的内容进行挖掘,既能够帮助小学数学教师在课堂中有意识地渗透不等式的相关知识,又能够帮助中学教师明确学生学习的起点,这是本研究的价值。

一、小学数学中的不等式

在研究方法上,本研究对2013 版人教版义务教育小学数学教科书展开分析,挖掘其中涉及不等式的部分。经过归纳,小学阶段的不等式内容主要体现在如下三个方面:

1.不等式的传递性在比较大小中的渗透(不等式的传递性:a>b,b>c,则a>c)

这一渗透主要体现于单位换算中。例如,在三年级上学期《时、分、秒》这一章存在这样一类问题——比较具有不同时间单位的数的大小,见例1。

例1:请你比较“4 时”和“240 秒”的大小。

通常,会选取一个中间量作为桥梁来进行比较。例如,可以把“4时”换算成“240 分”,容易判断,“240 分”肯定大于“240 秒”,由此得出“4 时”>“240 秒”。这里体现了不等式的传递性。类似情况在涉及不同单位量的比较时均有所体现。

2.不等式的可加性在估算中的渗透(不等式的可加性:a>b,c>d,则a+c>b+d)

估算能力在人们解决实际问题的过程中发挥着重要作用,借助估算,不但可以减少计算步骤,提高问题解决的效率,还可以探索问题解决策略,具有实用性和广泛性。《义务教育数学课程标准(2011年版)》中,在知识技能方面也要求学生“在具体情境中,能选择适当的单位进行简单的估算”。而在估算时,对于目标数量不再追求精准的计算,而是通过“大于”或“小于”来确定一个范围,因此,必然涉及不等式的有关思想。例如,在三年级上册《万以内的加法和减法(一)》一章中有这样一道题:

例2:一到三年级来了223 人,四到六年级来了234 人,巨幕影院有441 个座位,六个年级的学生同时看巨幕电影,坐得下吗?

教科书在“分析与解答”环节给出了估算的具体方法,将223估小成220,234 估小成230,由于220 +230=450,因此一定是坐不下的。实际上,这一比较过程利用的就是不等式的可加性:令a=223,c=234,b=200,d=230,当a>b,c>d时,有a+c>b+d,即223+234>200+230。此外,该例中亦渗透了不等式的传递性。

最值问题是不等式的一个主要运用,也是中学数学中的一个难点。实际上,在小学三年级上册《长方形和正方形》一章中,已经开始渗透这类问题,虽然在形式上并未直接给出不等式,见例3。

例3:用16 张边长为1 分米的正方形纸拼长方形和正方形,怎样拼,才能使拼成的图形周长最短?

该例是一道探究型问题,通过学生动手操作、尝试、观察,主动发现“在小正方形个数一定的情况下,图形的长和宽越接近,长方形的周长就最短”。实际上,这一结果正是基本不等式的运用。原题可以转换为如下表述:已知长方形(正方形)的面积是16,长为a,宽为b,求周长2(a+b)的最小值。根据基本不等式,当a=b=4 时,a+b取得最小值,即当拼成长和宽都是4 的正方形时,周长最短。因此,虽然解答题目的过程并未直接使用基本不等式,但实际上已经蕴含了基本不等式的特征。

二、思考与启示

1.提升重视,让隐性知识外显化

虽然小学数学中并未将不等式知识单列,但正如上文所分析,该内容在不同章节中都有所涉及。一方面,这表明了不等式内容的基础性与应用的广泛性,与其他知识很难完全割裂开来;另一方面,也体现了教材编写者的这样一种考量,即为中学阶段的学习打下基础。这就要求小学教师对涉及的不等式内容予以一定的重视,不能因为其在小学阶段并非重点内容就有所忽视。对于体现不等式传递性、可加性的过程,应予以完整呈现,而非省略;对于体现基本不等式的探索性问题,宜留给学生足够的探索、思考时间;对于小学生在不等式上存在的困难、问题,应及时发现,予以澄清。另一方面,此时显然也不宜过于追求对抽象规则的记忆,关键在于通过具体例子体会与理解,做到淡化形式,注重实质。

2.强调联系,贯彻核心素养培养目标

小学阶段不等式知识的涉及,从另一个角度看,也体现了数学知识的普遍联系。归根结底,数学知识在不同学段与年级、不同章节中的设置,都是依据知识本身的逻辑、学生的接受能力、教学的科学性安排的结果,在肯定其合理性的同时,也需看到其对系统知识的割裂。这就要求教师在教学中尽可能将“割裂”的知识重新联系在一起,融会贯通。这不仅仅针对不等式内容而言,推而广之,教师应关注数学中各领域知识的脉络,主动挖掘其中的联系。实际上,这也正体现了当前核心素养培养目标的要求。核心素养是能力、品格与价值观的凝练,这一目标超越了单纯的知识理解,升华为知识迁移,并最终指向知识的创新。因此,教师不应仅仅停留于对当下章节、学段重难点知识的把握,而需有总领全局的意识,在更高的水平上理解、领会教学内容。

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