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探寻“数学规定”的理与美

2020-12-21杜海良沈俊杰

关键词:小括号括号算式

杜海良 沈俊杰

摘要:《含有中括号的三步混合运算》一课教学,在确保教学内容科学性的同时,又让形式化的数学符号活跃于课堂,使学生禁不住要探寻“数学规定”之理,括号的产生和使用自然而然:“衬衣外套”析层次,“哥哥弟弟”明顺序;应用深化价值,练习提升素养。同时,贯穿始终的简洁美、规范的指导和循序渐进的教学结构,使学生感受数学之美。

关键词:数学规定 结合符号 数学美 《含有中括号的三步混合运算》

一、课堂实录

(一)感受学习需求:经历“中括号”的产生

1.不含括号。

师(出示算式60÷6+4×2)这题会算吗?等于多少?

生18。

师咦,我怎么算出是28呀?大家看,60÷6=10,10+4=14,14×2=28。

生老师,你算的顺序不对,不是从左往右,而是应该先乘除后加减。

师原来如此,先乘除后加减是四则混合运算的一个法则,既然是法则,人人都要遵守,也包括老师。

2.添加小括號。

师还是这个算式,如果把得数18改成12,这个等式肯定是错误的,但有什么办法让这个等式仍旧成立吗?

生添一个括号,变成60÷(6+4)×2=12。

师添了括号,怎么算?

生先算括号里的加法,再除,最后乘,得数就是12了。

师括号在这儿起了什么作用?

生算的顺序变了。

师非常好!括号是一个特殊的数学符号,它可以改变运算顺序。括号里的必须先算,这也是四则混合运算的一个法则。

3.添加中括号。

师[指算式60÷(6+4)×2,并板书“=3”]还是这个算式,你能添上一个数学符号,使这个算式的得数等于3吗?

(学生独立尝试,教师巡视,指名学生上台板演。)

生60÷((6+4)×2)=3。

生60÷[(6+4)×2]=3。

师(指着中括号)这是什么符号?

生中括号。

师也是括号,这里已经有了括号了,为什么还要再添一个?

生括号可以改变运算顺序。当一个括号不够用时,我们可以再添一个。

师[指算式60÷((6+4)×2)]那为什么不像这样,继续添小括号,非要用一个新的符号呢?

生小括号已经用过了。

生两个小括号混在一起会搞不清。

师大家的意思是,小括号外面如果还要加一个括号的话,得换一种形式了,就像衬衣外面不能再穿衬衣了,得穿外套。这样,就产生了中括号。这样表示是不是更有层次、更清楚?

生(齐)是。

(二)丰富运算法则:明晰含“中括号”算式的运算顺序

1.明确运算顺序。

师现在这个算式,既有小括号,又有中括号,我们知道括号里的要先算,那到底应该先算哪个呢?

生先算小括号里面的,再算中括号里面的。

师是的,中括号是小括号的哥哥,并且还是个好哥哥,先算弟弟小括号里面的,再算自己里面的。谁来说说怎么算出3的?

生先算小括号里的,6+4=10;再算中括号里的,10×2=20;最后,60÷20=3。

师得数果然是3了,大家这个中括号添得真灵!现在我们知道了,当算式中既有小括号又有中括号时,我们应该怎么算?

生先算小括号里的,再算中括号里的,最后算括号外的。

师这同样是四则混合运算的法则,我们都要遵守。

2.比一比。

师现在,大家对四则混合运算的顺序能搞得清吗?我们来试一试,(出示算式,如图1)说说这三道算式的运算顺序,再算出得数。

(学生分别说出三道算式的运算顺序与结果。)

师比较一下,这三道算式有什么相同的地方,又有什么不同的地方?

(学生回答略。)

师是的,虽然数相同,运算符号也相同,但因为有了括号,改变了运算顺序,结果就不同了,这就是括号的作用。

(三)体验学习价值:用含“中括号”的算式解决问题

师括号的这个作用能帮助我们解决生活中的一些问题。比如——

(教师出示题目:小明带了210元钱,买8个网球后还剩42元,你能提出哪些可以解决的问题?学生回答略。)

师老师这有两个问题,你能列综合算式解答吗?

(教师出示:1.每个网球的单价是多少?)

生(210-42)÷8。

师这里为什么要用到小括号?

生必须要先算出已经用去的钱,然后才能除以8,算出每个网球多少元。

(教师出示:2.剩下的钱可以买几个这样的网球?)

生42 ÷[(210-42)÷8]。

师这里除了小括号,为什么还要用到中括号?

生要求还能买几个网球,需先求出每个网球的单价,就要先算后面,所以这时我们就需要中括号来帮忙。

师如果没有这个中括号呢?

生算式就不符合题目要求了。

师我们可以发现,中括号与小括号一样,都是为了解决问题,用来改变运算顺序。

(四)规范运算流程:明确含“中括号”算式的递等式运算规则

师要求剩下的钱还能买几个网球,算式有点复杂了,你会用递等式计算吗?

(学生独立尝试,教师指名两名学生上黑板演算。)

师先算什么?

生小括号里的。

师没轮到算的应该怎么样?

生照抄下来。

师中括号直接抄下来,还是写成小括号?

(学生交流。)

师大家的意见不一致。这样,我们一起请教身边的“老师”!打开课本,翻到74页,看看书上是怎么写的。

生还是写中括号。

师其实,两种做法都可以!不过,保留中括号能够表达更多的信息。看到这个中括号,我们就知道,它的上一步刚刚完成了小括号里的运算;我们还知道,下一步就要算中括号里的了。而且,这么写,不需要改变数学符号,所以也就不容易出错。我这么说,大家同意吗?

生同意!

师好,我们就这么做,请完成例3和“练一练”。

(学生独立练习后交流。)

(五)总结提升:反思本节课所学并完成针对性练习

1.回顾拓展。

师今天我们学习了“含有中括号的三步混合运算”。学到这,你还有什么不明白的或者有什么想法吗?

生有没有大括号?

(其他学生齐答“有”。)

生括号是怎么产生的,为什么这么写?

生要改变运算顺序就产生括号了。

生有的时候,在解决问题列出综合算式时,要先算加减后算乘除,就要用到括号了。

师的确,括号就是这样应“需”而生。而且,有时光有小括号还不够用,所以又有了中括号。那是不是有了中括号,以后所有的问题都能解决了呢?

生不是的,还有大括号。

师的确如此,以后的生活、学习中我们还会遇到需要用到大括号的情况。看来中括号也只是小括号的二哥,大括号才是他们的大哥。具体的,请大家打开课本,阅读《你知道吗》的内容。

(学生读课本。)

师同学们,一个括号的产生,其实也经历了漫长的发展历程,凝聚着人类无穷的智慧。

2.练习提升。

师(出示练习,如图2)我们继续来让括号大显身手。

二、教学评析

运算顺序“从左到右”和“先乘除后加减”都不是以客观规律为基础的定理或定律,而是一种人为的关于数学符号语言的规定,目的在于尽可能减少算式中的括号。在小学数学教学中,这样的“数学规定”往往被生搬硬套;为避免教学中的知识性错误,课堂上引领学生进行深度思考的案例更是少之又少。杜海良老师执教的这节课,在确保教学内容科学性的同时,让形式化的数学符号活跃于课堂,使学生禁不住要探寻“为什么是这样”“是谁规定的”“还可能是怎样”,即“数学规定”之理,括号的产生和使用自然而然。同时,通过贯穿始终的简洁美、规范的指导和循序渐进的教学结构,让学生感受数学之美。

(一)括号之理

1.“衬衣外套”析层次,“哥哥弟弟”明顺序。

细品杜老师课上的语言:“小括号外面如果还要加一个括号的话,得换一种形式了,就像衬衣外面不能再穿衬衣了,得穿外套。这样,就产生了中括号。”学生在经历了中括号产生的过程、体会了中括号产生的必要后,这种清晰的层次感了然于心。这不仅仅是“含有中括号的三步混合运算”的教学,也很好地沟通了其他结合符号产生的必要性——说明所需的运算顺序,进一步明确了中括号在其中的位置与顺序。整节課也在分明的教学层次中展开。

“中括号是小括号的哥哥,并且还是个好哥哥,先算弟弟小括号里面的,再算自己里面的。”又一个比方,赋予了数学符号生命。既然括号的产生是运算顺序的需要,那么顺序的明确就是学习括号的关键。区别于语文中的标点符号,数学结合符号(如小括号、中括号、大括号等)与运算顺序有关。两个比喻,从符号到物,从物到人,形象生动地明晰了中括号的运算顺序。

2.应用深化价值,练习提升素养。

杜老师引导学生在解决实际问题的过程中理解运算顺序的合理性。在同一个问题情境中,因所求问题的不同选择,使用的括号也不相同,既与之前所学的小括号呼应,又为后续学习多步计算的解决问题埋下伏笔。“那是不是有了中括号,以后所有的问题都能解决了呢?”将学生的思维再次引向深入,让整节课有了整体感和结构性。

整体性、结构性是数学学科的本质特性。用整体建构的理念指导学生学习一系列的数学结合符号,创建出结构化的数学课堂,引领学生在完善知识结构、丰富学习感受、发展思维素养的过程中,逐步地从自主走向自为。这,既符合数学学科的本质,又符合儿童数学学习的规律,更符合信息时代素养教育的大方向。

(二)数学之美

1.贯穿始终的简洁美。

我国著名数学家华罗庚说过:“就数学本身而言,是壮丽多彩、千姿百态、引人入胜的……认为数学枯燥乏味的人,只是看到了数学的严谨性,而没有体会出数学的内在美。”括号的使用也有美感吗?这一点,杜老师早就洞察到了,并让这种美贯穿始终。“简洁美是数学永远追求的目标。”数学用空间形式和数量关系谱写了自然界和人类社会的内在旋律,以其简洁、优美的公式与定理揭示了世界的本质,给人以美感。结合符号是有限的,随着解题步骤的增多,算式也会变得庞大,杜老师适时地引导学生:括号的使用不在于丰富,而是在于简洁。作为人类智慧结晶的数学再次与美密切联系在了一起。

2.规范的指导和循序渐进的教学结构。

递等式计算中,是否保留中括号引发了学生的争议。然而,杜老师包容的点评中,既肯定了学生的多样化表达,也进一步明确了保留中括号做法的有益之处,更为练习提升做好了规范表达的准备。

全课的设计结构也处处彰显美感。从“感受中括号产生的必要”到“明晰含中括号的顺序”“应用中深化价值”,再到“递等式计算”和“练习提升”,轮廓清晰,又丝丝入扣、紧密相连,体现了数学的基本思想和学科核心素养。不仅在教学内容本身把握得当,还在教学设计的结构之中力求向学生展现数学本身的魅力——高度的抽象性、严密的逻辑性、广泛的应用性,让数学核心素养的培养润物无声。

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