谈小学分数的教学
四川国际标榜职业学院教务网-中班下学期家长会发言稿
谈小学分数的教学
【按】分数,无疑是小学数学中的一个核心概
念。我们在2011年
第6期同时刊发了华应龙老师的《分数:先分后数——“分数的意义”
教
学新路径》和刘加霞老师的《通过“分”与“数(shǔ)”,分数是
个数(shù)——兼评华应龙老
师执教的“分数的意义”》两篇文章,
探讨这一核心概念以及孩子应该学习分数的哪些内涵等问题,引发
了广
大读者的热议。
为什么反复强调核心概念?因为“概念是儿童乃至成人建构复
杂
能力的基石。孩子可以运用认识或理解的主要概念,扩展到探究其他问
题上,触类旁通地解决
学习和生活中遇到的某些问题”。核心概念尤其
具有强大的“生长性”。同时,数学素养与核心概念的理
解和掌握密切
相关。
本期通过对分数概念内涵及思想方法的进一步廓清,希望引起
老师
们对数学乃至其他学科核心概念的重视,从而引发研究的兴趣与热情。
教学,原本就是学科
本质的教学,而核心概念则是最重要的载体。
在国际上,分数被认为是小学阶段最抽象、最
复杂、最容易出现问
题的概念。这固然跟该学段学生的认知水平有关系,但最重要的是教师
对分
数的理解和认识水平。研究表明,教师是否具备与分数概念相关的
知识,是影响学生分数概念学习的重要
因素之一,但目前很多教师对分
数知识理解多基于运算法则的运用,缺乏对分数概念各个知识点之间联<
br>
系的整体认识。这里对分数概念的相关知识及教学中的问题做一简要梳
理,拟作参考。
分数不仅仅表示部分与整体的关系
分数一词来自拉丁文的“fractio”,它
的意义是分开,通常用来
描述一个被分开的全体的各个部分。它产生于测量过程(整体或一个单
位的一部分)和计算过程(除不尽时得到分数)。测量“连续的量”时,
人们就需要选定度量单位,而不
能数尽时需要进行更小的分割;为了测
量得更精确,就用分数来表示测量的结果。分数是一个数值。它比
自然
数更能准确地刻画事物的“量”特性,实现数学“量化思想方法”的意
义。
<
br>分数概念就是在不同意义情境下,共有着“除的意涵”的不变性,
并透过各种不同的表征方式加以
呈现。分数的含义可以概括为以下6个
方面:
1 .部分与整体。它是指连续量中
部分与整体的关系,即将分数表
征成把一个连续的整体平均分后,其中的几部分与该整体相比较的结果。例如:图1中黑色部分占全部图形的14。这里强调“平均分”是
必要的,也要注意平均分只是
各个部分的地位相同,外观、形状不一定
相同。
2 .商:整数相除的结果。它是指分数被视为两个量相除的结果,代
表一个量(
被除数)与基准量(除数)之间相比较关系。分数是由除不
尽引起的。学生必须尽快从分数的“部分与整
体”过渡到“商”定义。
分数的商的定义比份数的定义要深入一步,体现了引进分数的必要性。
正由于从除法的视角理解分数,分数的各种运算性质才能被学生更好地
理解。
3
.子集和集合。当全体是离散量时,分数的意义为子集和集合的
关系,此时将分数表征成一个集合平均分
后,其中的几组与该集合相比
较的关系。
4 .比值。即将分数表示成两个集合(
离散量)或两个量(连续量)
的比较结果。“分数比值定义”价值在于可用其定量研究两个以上事物在量方面的结构关系,实现数学“结构化思想方法”的意义。如果只停
留在“分数的份数定义”,不
但局限了分数的价值,而且会给学生解决
分数问题造成障碍。
5 .数轴上的一个
数值或点。分数是数轴上一点,强调分数是实数
系的子集合。用数轴表示分数有两层含义:第一,表明“
分数是数”,
一个分数只有一个对应点;第二,表明分数是线段长,是指分数的测量
意义。如图
2,13表示数轴的一点,13还可以表示数轴上线段的长。
在数
轴上学生对分数作几何解释是他们认识分数的进步,这是一个半抽
象的模型。线段模型是分数从实物模型
到“圆模型”、“正方形”等数
学模型的再抽象,它是分数从“份数模型”向“商”模型过渡的几何载<
br>体,体现分数稠密性的特征。美国和新加坡的小学数学教材利用数轴解
释分数的大小比较。利用数
轴模式可以让学生了解分数的序列、等值分
数及分数大小、分数单位和非分数单位的关系,也可以让学生
了解整数、
分数和小数之间的关系。
$$2
6 .公理化定义:有序的整数对:(p,q),其中p≠0。表示把单位
1分
成多少份的数p,叫做分母,表示取了多少份的数q,叫做分子。分
数写成分子分母=qp。
分数概念蕴含的数学思想
概念往往是思想的表达。任何一个数学概念,都蕴含着相
应的数学
思想。分数概念中蕴含着转换思想、等价类思想、公理化思想、函数思
想、数形结合思
想等,在小学数学教学中尤其要注意其中的转换思想和
等价类思想。
1
.转换思想。
概念有五种表征方式:实物情境、操作
具体物、图画、口语符号以
及书写符号。在理解分数概念的过程中,学生能将它放入各种不同的表
征系统间;在给定的表征系统内,能很有弹性地处理分数概念;能够很
精确地将分数从一个表征系统转
换到另一个表征系统。此即为分数概念
蕴含的转换思想。
另外需要指出的是,分数
的转换思想还体现在分数的化聚。聚的问
题主要探讨学生是否能够以几个分数单位来合成集聚一个分数,
例如:
3个15可以合成35;而化的问题则是探讨学生能否视集聚分数为几
个分数单位所合成
的结果,例如:35可以看作是3个15合成的结果。
在分数比较大小时,突出反映了分数
基本性质的转换思想,如:比
较56与23的大小时,将转换23为46,再将46与56比较,转化为分子4与5的比较。等值分数图形表征转换上的意义是一个量的进
一步细分割,形成扩分的等值
分数;也可以将一个量转换,重新描述其
分割数,形成其约分的等值分数。
学生是
否能在不同表征之间自由转换分数,足以代表其是否能熟练
掌握分数概念。每一个转换对学生而言就是一
个分数概念的重新解释。
例如:35表示放大3倍(×3)后再分成5份(÷5)的过程,同时也可以视为3个15。至于其他的转换,例如比与分数(8:7=87)和比与除
法(8:7=8÷7)
,都牵涉到分数的一种表示与另一种表示之间的转换。
2 .等价类思想。
分数的使用能够把事物的许多不可比的状态变成可比的状态。比<
br>如,盘子的12与足球场的12,它们所代表的实际意义是不尽相同的,
但是在讨论分数时,由于
分数的无量纲性(不带单位的量),它们又是
等价的,这样就把两种不同的事物联系起来。这一点,有时
候对于数学
活动,特别是对于数学建模来说是非常重要的。
分数的“等价类”思想
,是一个重要的数学思想方法。学生领会等
价类思想,既有学习的难度,又有思想的高度。数学上把所有
分数的等
价集所形成的集合称之为有理数的集合,也就是说每一个分数的等价
集,例如【34】
,都是一个有理数,或者说它是有理数集合的一个元
素。由此可知每一有理数事实上是一个集合,其集合
的元素为分数。当
然只有等价集才可作为有理数的元素。
学生在理解分数概念时的常见错误
1 .对单位“1”的认识模糊。
“单位1”又称为“整体量”,或“单位量”。一个物体,一个图
形,一个计量单位,一些物体
都可以看作一个整体,我们称它为单位
“1”。“单位1”不仅表示一个,也可以表示由多个事物组成的
整体,
它体现了数学高度抽象概括的特征。单位“1”是形成学生对分数概念
理解差异的原因,
也是发展成不同的分数子概念的基础。这就尤其需要
我们引导学生认识到从微观世界到宏观物体,不论其
体积或重量大小,
都可以把它看作一个整体,用单位“1”表示。
学生对分数单位“l”的认识存在相当大的问题,容易忽略题目给
定
的单位“1”大小。林福来等人研究发现学生在理解单位“1”时存在
的错误如下:学生倾向于自我假设
在同一情境中出现的各个分数具有相
同的单位“1”;信息量超过学生的处理能力时,学生会配合其处理
能
力,自行更改单位“1”,或分解单位“1”【1】。单位“1”概念在连
续量和离散量上所
需的知识并不相同,离散量情境比连续量情境难。学
生对连续量的事物可理解为一个整体,但是对于离散
量的事物很难理解
为一个整体,很难将其视为单位“1”来看待。构建抽象、灵活的单位
“1”
概念是学生构建分数概念过程中的主线。学生在形成分数概念时
(比如8个苹果),必须先形成有弹性或
变通性的单位“1”概念。
2 .误认为分数单位几分之一的“一”是一个物体。
分数单位的意义是把单位“1”平均分成若干份,其中的一份叫做
这个分数的分数单
位。在小学阶段中,依据分数概念的情境来区分,分
数单位的内容大致可以分为两类:已知量和未知量。
而分数单位内容物
是已知量的又可分为:离散量(多个物)和连续量。教学时,要从单位
“1”
的意义角度帮助学生理解分数单位的实际大小不是固定的。学生
能理解分数单位是可再分割及再复制的单
位,可以将某一分数单位分割
成为数个等价的低阶分数单位,也可以将数个该分数单位集聚成为另一个高阶的分数单位。
问题:如图3,请用分数表示图中阴影部分。
学生成功解题的关键在于找到适当的分数单位,同时将
全部与部分
量尽。然后,再利用这个单位重组成全部或集合。开始学生以方格作为
测量单位,方
格能将全体量尽,但在测量部分时却无法获得整数个方格
数,学生无法灵活地应情境的需要或限制,弹性
地转换测量的分数单位,
所以会出现4.512等这种带有小数的答案。在老师启发下,他将方格
转化为直角三角形,以直角三角形作为测量单位,最后得到阴影部分占
全体的924。
<
br>另外,重新诠释新的数量关系是发展复杂数学概念的关键。在分数
学习中,学生还应该具有单位化
能力(就是将单位集聚化的能力),例
如,如果学生能以25为单位,点数出几个25,此时该学生就将
“25”
单位化了。将25当成一个新的单位,需要学生经过二次单位化的转换
过程。当学生能
处理分数单位内容物为多个物体的问题时,才具备学习
等值分数的基础;学生才能够深刻理解分数的基本
性质和异分母分数加
减法中通分的意义。
笔者听课时发现:学生很容易认识分数单
位,如,35的分数单位
为15;但是,学生难以在分数单位的数字表示与分数单位的多个实物
表示间建立正确的联系。在分数单位内容物为多个实物的情境中,学生
利用实物或图形表征分数单位时容
易出现错误。
问题:图4有12个方块图,你能先分一分,再涂一涂,表示出一
个分数吗?
如图5,在第一个图中,学生能够将这12个方块平均分为4等份(每
等份中包含3
个方块),但是学生只利用其中的1个方块表示;学生在
其他3个图形中,也出现类似问题:只利用其中
的1个方块表示、、。
因此学生必须理解份数与个数的关系。针对学生出现的问题,许卫兵老
师
在教学中强调:分母是指被分割的所有份数而不指个数;同样,分子
是指所取得的份数而不指个数。
3 .整数偏向。
在学习分数时,学生很可能因为分数与整数
共享一套符号系统,且
由于过于依赖连续的“部分——整体”模式(这一模式抑制了他们将分
数
视为一个数),从而出现错误的认知,以致在处理分数问题时,运用
整数的知识并将分数的分子、分母视为独立的两个数,表现出整数偏向。
研究也表明,学生在应用分数
知识时,常常使用先前形成的有关整数的
独立单元计数图式来解释分数的倾向【2】。
出现“整数偏向”的原因主要在于目前教师在教授分数概念时通
常从“部分——整体”引入,使用的
表征方式也多采用区域模型和离散
物体模型,这种做法无形中强调了整数概念,从而造成对分数的测量含
义的不理解。为了更好地认识分数的测量概念,需要学生理解在任意两
个分数中间是存在无限多
个分数的,还需要具有在数轴上标定分数的能
力。数轴模型的缺乏和使用测量工具经验的缺乏可能是分数
理解困难的
另一个原因。
4 .对分数符号、名称、程序等的混淆。
学生掌握分数概念的重要标志是理解分数符号所表征的这些相关
但不相同分数的意义。马克(M
ack)指出:一些小学生的分数非正式知
识无法与分数符号及运算法则联系起来。这些小学生在分东西
时,能正
确比较东西的大小,但却无法比较分数符号的大小【3】。分数的符号
为号ab(b≠
0),学生普遍将该符号视为是由两个整数组成的,并将它
应用到分数的问题上。分数是一个过程概念。
学生在分数概念的发展初
期,其认知常常停留在分的活动上,此类学生常以完成分东西的动作当
成满足点,而不会将分完的东西与单位量、分数符号、名称等相关联。
学生理解分数的困难可能与教学时
过多地注重规则而忽略了分数符号、
名称、程序造成的,这种做法阻碍了学生自发探求分数的意义。
5 .等值分数不等值。
等值分数
是分数形态的等价类,其本质是具有相同的分数意义,但
却有不同的分数符号。在比较两个等值分数的大
小时,学生常误以为分
母比较大的分数,其值也比较大。对于“一个分数可以有许多不同的名
字
,同一个分数的不同名称不会改变它的量的性质”,学生不易接受。
比较分数大小有三个策
略:从外观上比较分数;用推理的方法比较
大小;将它们变成分母或分子相同的分数。一些研究结果显示
学生可以
机械地比较分数的大小,但要求学生有意义地解释如何比较分数大小却
是很困难的【4
】。在比较分数大小的过程中,学生要运用分数基本性
质。但构建分数基本性质的过程是一个循序渐进的
过程,不能简单地把
分数基本性质仅仅归结于机械地掌握一个运算规则:“分子、分母同时
乘以
一个相同的数,分数的值不变。”这一点,我们或许可以参考一下
我国台湾省和西方一些国家的数学教材
中对分数基本性质的表述。他们
把分数基本性质称作等值分数(equivalent frction
),美国的小学数
学教科书中,将等值分数定义为:分数可以有不同的名字,但却代表相
同的量
。它是异分母分数大小比较的前置概念之一,它在分数乘法或分
数除法的学习上扮演着重要的角色。
分数概念教学建议
1 .还原历史,创设分数教学情境。
<
br>教师可以遵循分数产生的历史,设计一个要用分数解决问题的情
境,让学生感到,分数的出现在情
理之中,学习分数知识很有用。例如,
一位教师创设这样的情境:
5个大小一样的苹果,分给4个人,一人分
得1个以后,再将l个苹果平均分4份,每人分得1份,这1
份就是1
个苹果的14。这其中包含着比的过程:将物品(苹果)逐个分给每个
人以后,剩余分
配的物品与要分配的对象进行比较,发现剩余分配的物
品少于要分配的对象,需再进行平均分割,分割得
到的一份或几份与整
体进行比较,得到分数,表示分割得到的是原来整体的某些部分。
2 .使分数的意义具体、直观。
分数的原始意义——“等分割及再合成其份数的
活动”是分数概
念发展的基石。对于所有分数问题,学生唯有经历实际操作或心理操作
等分割及
再合成其份数的活动,才能理解如何解决这些问题。故在分数
的初步认识阶段,应充分运用形象和直观手
段,让学生在具体的情境中
操作、感悟。通过操作活动理解分数,学生经历了“平均分一个量,建
立部分与整体之间的关系”这一过程,并能够用一个新的数(分数)来
表示。这时教师再给出分数的符
号表示,使之明确分数与符号之间的一
一对应关系。
在认识分数“14”时,许卫
兵老师让学生经历三次“分苹果”的
过程,在一“变”(总数量)和三“不变”(平均分的份数“4”、
表
示的份数“1”、使用的分数“14”)的对比和概括中,教师引领学生
认识分数的本质【5
】。若将3个苹果平均分给4人,每人分得多少苹
果?每人分得一份,这一份就是3个苹果的14。这是
分数概念的形式
化结果,体现除法或比率。实际教学过程中,有的学生先将一个苹果平
均分4份,每人分1份(14,分数单位),再将第二个苹果平均分4份,<
br>每人分1份,再将第三个苹果平均分4份,每人分1份,最后,将3个
14(分数单位)累加起来
就是3个苹果的14,即34个苹果。这也为
建立分数除法转换为乘法做好铺垫:3÷4=3×14=3
4。这与华应龙老
师提出的先“分”后“数”不谋而合。
我们还可以借助信息技术
使分数的意义直观起来。如利用《几何画
板》演示分数的意义。如图6,学生可以看到:随着分子、分母
的数字变
化,图形的分割及相应的阴影部分也随之变化,这将帮助学生建立分数
语言、符号、图
形之间的联系。通过图形的方式取代具体物的操弄,能
够将心像具体表示出来,以帮助学生理解题意和解
决问题。
大多数学生在认识分数时难以理解单位“1”,学生往往只关注物体的个数,而忽略整体。许卫兵老师处理这一问题时,利用信息技术让
学生感受到总数量的明显变化
(一个孙悟空变成24个,再变成54
个……),通过细致观察、比较后,学生就可以使用简单的技法用
分数
表示涂色部分(图7)。学生通过这个有趣的变换过程加深了对分数的
理解。
还可以利用Excel软件显示分数的图形表示(图8)。学生理解分
数比较大小的
过程就是寻找共同的分数单位的过程,认识分数单位在比
较分数大小讨程中的价值。
3 .渗透数学思想。
数学思想方法是数学教学
的隐性知识系统。教师有意识地、潜移默
化地启发学生领悟蕴含于分数知识之中的各种数学思想方法。如
转化思
想在教学中的渗透:使用形象、直观的图形语言来表示分数的概念,使
学生很好地实现从
认识整数到认识分数的转化;在计算异分母分数加减
法时,学生利用分数基本性质进行通分,就是要将其
中一分数转化为特
定的分数,再进行加减运算。另外,在上述问题
(图4)中学生要认清
其中的,“1”可以表示多个,这是数学思维方式的转变,也是将多个转
换为“1”,凸显转化思想。只有实现外在活动(“分一分”、“涂一
涂”)与内在思考(对分子“1”
的概括性理解,“1”包含多个内容物)
的一致性,才能体现学生对分数的真正理解。通过转化思想,教
师一步
步地引导学生着眼于新、旧知识间的联系,将新知识转化为旧知识,实
现从未知到已知、
复杂到简单、陌生到熟悉的转变。