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引导学生建构数学模型的教学策略

2021-01-16张小英

小学教学参考(数学) 2021年12期
关键词:乘法分配律建构策略数学模型

张小英

[摘 要]建构数学模型是一个数学抽象和数学概括的过程。结合“乘法分配律”一课的教学,探讨如何借助几何直观及变式练习,引导学生感知、抽象并内化“乘法分配律”模型,以此提升学生的数学素养。

[关键词]数学模型;乘法分配律;建构策略

[中图分类号] G623.5 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068(2021)35-0063-02

数学课程标准特别强调,在引导学生进行数学学习的过程中,必然要经历对实际问题进行抽象的过程,使其可以自主建构数学模型,并完成解释和应用。对学生来说,数学建模必然是一个自主化的过程,但是当前的教学实践未对建模过程展开深入探究,所以很多学生对数学建模的理解普遍停留在表面,难以准确把握其内涵。

“乘法分配律”是小学数学教学的难点所在,在具体教学过程中,教师需要结合记忆以及反复的练习,引导学生深入探究,进而体会数学模型的建构过程。这一点非常关键,不仅有助于学生理解乘法的意义,还能够让学生对乘法分配律的成因展开深度思考,帮助学生完成对数学模型的建构,高效且透彻地理解其内涵。

一、借助几何直观,感知“乘法分配律”模型

虽然引入学生比较熟悉的生活问题,可以拉近学生和乘法分配律之间的距离,但是想要实现成功的教学,不仅要揭示其现实意义,还要使学生透彻地理解其数学意义。而在教学过程中引入几何直观,可使学生对乘法分配律的数学模型形成更深刻的感知。

首先向学生呈现教材中的主题图,然后设计数学问题:在给厨房贴瓷砖的过程中,如果左面墙壁每排能够贴5块,总计贴4排,右面墙壁每排可以贴5块,总计贴6排,请问一共需要多少块瓷砖?

在解答这一问题之前,要求学生先画图,再列式。学生很快列出了两道不同的算式:(6+4)×5=50(块);6×5+4×5=50(块)。

师:大家先认真观察大屏幕所给出的图形(如图1),然后和同桌探讨为什么这两个算式是相等的。

生:因为等号左边代表的是10个5相加,而右边代表的是6个5相加和4个5相加,因此这两个算式相等。

在理解这一知识点时,学生自主联系了之前学习过的长方形面积计算公式,可见,图形能够辅助学生理解算理。同时在学生进行表达时,教师还要提高他们数学语言的表述能力,为接下来乘法分配率的提炼奠定基础。

数学这门学科探讨的是空间形式和数量之间的关系,数形之间保持着极其紧密的关联。因此,在组织教学时,不仅要强调乘法的意义,还要引入数形结合,帮助学生建立丰富的表象认知,体会数与形之间的密切关联,然后理解其本质含义。这样才能够为下一步数学模型的建构奠定良好的基础。

二、引导数学概括,抽象“乘法分配律”模型

当学生对模型建立了初步的感知之后,可向其提供大量的类似材料,帮助学生丰富表象、感悟模型,并留足够的思考空间,使学生可以通过具体的例子发现规律,然后使用规范的数学语言对其进行描述,完成对模型的抽象和建构。

1.引导数学观察,探究算式规律

首先给出两个算式(55+38)×2=55×2+38×2和(6+4)×3=6×3+4×3,要求学生观察等式两边,找出规律,然后使用规范的数学语言表达。学生基于现有的认知水平,已经能够做出相对准确的表述:等式左右两边相等,左边是两数之和与另一个数相乘,右边是两个加数分别与乘数相乘,然后再相加。

2.引导举例验证,归纳算式规律

师:这个规律可以适用于任何地方吗?是否可以举出一些实例?

生1:例如(3+9)×22=3×22+9×22。

师:在这个例子中,等式的左右两边分别代表什么?

生1:左边是12个22的和,右边是3个22和9个22的和。

生2:又如(2+7)×3=2×3+7×3。

师:请你也解释一下。

生2:左边是9个3的和,右边是2个3和7个3的和。

……

师:通过大家所举的例子,我们可以发现,根据计算结果,能够证明这个计算规律成立,这个规律叫作“乘法分配率”。如果让你介绍这个规律,你会怎样表达?

生3:两数相加的和与另一个数相乘,所得的结果与这两个数分别与乘数相乘之后再相加的结果相等。

之后组织学生思考,完成模型(▲+■)×●=?的建构。学生得出:(▲+■)×●=▲×●+■×●。针对学生的回答,教师先表示肯定,然后再对具体的规律进行总结归纳。

3.引导交流总结,抽象数学模型

师:我们可以使用更简单的数学语言来呈现这个规律:(a+b)×c=a×c+b×c。

所谓数学表象,就是根据所呈现的客观事物,以及结构或者形式,对其进行概括或者描述,由此形成观念性表象,如图式。通过这一方式,可以帮助学生对计算规律形成初步感知,在经过对比、观察以及分析之后,总结规律,尝试描述、表达,然后再对规律进行抽象,形成数学模型。为了确保这一环节顺利开展,需要教师在建模时引导学生仔细观察数学符号,进而完成模型建构以及相对规范的语言表达。

三、借助变式练习,内化“乘法分配律”模型

在应用乘法分配律的过程中,很多学生出现了理解以及应用困难,他们能够理解 a×c+b×c=(a + b)×c,但是逆向运用就出现了困难,既不能形成直观的感知,也难以实现意识层面的深度理解。为此,需要运用合理的方式引导学生逆向思考问题。一方面要加强练习,使学生理解乘法的意义;另一方面,需要完成对模型结构的内化,帮助学生深化认知,加强應用。

1.借助对比练习,强化模型认知

实际应用过程中,学生经常会出现错用的情况,如所给出的算式并不需要应用乘法分配律,却被学生错误地使用。特别是在一些简化运算中,有些学生会忽视“因数相同”这样一个非常关键的条件。针对学生的这一易错点,可给出两道算式:(1)47×88+53×88;(2)47×88+53×89。

解题之前,先要求学生对比这两个算式,然后展开细致观察,找出二者的异同,然后再和同桌展开探讨。学生发现这两道算式都是求两个乘积之和,但是算式(1)中有一个因数相同,算式(2)没有相同的因数。根据学生的这一发现,要求他们对照乘法分配律,了解只有算式(1)才适用这一法则。这样的方式能够帮助学生深化认知,感受其中的关键性条件。

很多学生还会将乘法分配律与乘法结合律相混淆,所以需要在练习中增加对比环节:通过多个题组,引导学生准确把握不同的规律以及特点。例如,(40+4)×25和(40×4)×25、25×125×25×8和25×125+25×8。在练习之前,可以辅以引导式提问:这几组算式具有怎样的特征?存在怎样的区别?分别需要运用哪个运算规律?借助这一运算规律,是否可以真正简化运算过程?这么计算的原因是什么?让学生通过对比,清晰地把握不同法则各自的特征以及应用条件,深化学生的理解,强化学生的认知和记忆。

2.借助逆向练习,内化数学模型

在教学乘法分配律的过程中,需要教师给出丰富的感性材料,使学生展开有目的、有顺序的观察,并通过合理的对比和逆向练习,内化数学模型。为此,教师可提供两组练习:(1)99×38+38;(2)46×38+54×39。

学生刚接触这两道题时,都认为不能使用乘法分配律解题,但通过仔细观察,就能够发现这两道题很有特点,可以对其进行變式,之后再应用对应法则。例如算式(1),可以将38改写为38×1,这样就能够成功地利用之前所学习的旧知,即某个数与1相乘,这个数不变。在引入这一知识点之后,不仅有助于提高学生的解题能力,还能够就此深化他们的认知。对于算式(2),通过观察可以发现,其中有两个乘数相加之后能够得到100,对此学生就会思考:在不存在相同因数的情况下,究竟应该怎样变式才能使用乘法分配律对其进行简化呢?教师引导学生关注乘数39,对比前一组数字中的38,两者相差1,将39改写为38+1,就可以解决这一问题。在上述两道题中都使用了乘法分配率,一次为顺向、一次为逆向,通过这样解题,有助于深化学生对知识点的认知,有效训练其思维的灵活性,提高其解题能力,使其树立解题自信,并从内心生发浓厚的数学学习热情。

总之,在学习乘法分配律的过程中,既要充分链接学生的生活经验,使学生可以完成对数学模型的提炼以及建构,还要辅以数形结合,帮助其理解深化认知,并为日后的深入学习奠定良好的基础。

(责编 罗 艳)

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