皮亞杰認為,兒童認知發(fā)展關(guān)鍵在于具體運算到形式運算的轉(zhuǎn)化。當(dāng)學(xué)生的思維活動不再受到自己過往經(jīng)驗的限制,而能夠運用各種抽象的符號解決問題,才標志著學(xué)生的思維能力走向了純熟。而在這兩個階段過渡正是學(xué)生由算術(shù)向代數(shù)思維的直接反應(yīng)。因而,在小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)階段應(yīng)該有意識地培養(yǎng)學(xué)生的代數(shù)思維意識。
一、代數(shù)滲透:算術(shù)教學(xué)中的資源構(gòu)建
(1)在習(xí)題中滲透方程意識。對于低年級學(xué)生而言,在學(xué)習(xí)10以內(nèi)的加減法時有一定的學(xué)前基礎(chǔ),教師可以利用相應(yīng)的教學(xué)契機,通過方程意識的滲透培養(yǎng)學(xué)生的代數(shù)思維。
例如在教學(xué)8+( )=10這樣的題目時,讓學(xué)生能夠意識到括號本身就代表著一個數(shù)字。
生1:我文具盒里有8支鉛筆,再放2支就是10支了。
生2:8和2組成10,所以填2。
生3:10-8=2,所以填2。
生1是據(jù)圖思考,屬于形象思維;生2是利用數(shù)的組合得出的解法;而生3利用和減去加數(shù)等于另一個加數(shù)的法則,尚屬于算術(shù)思維。因此,只有將這個等式視為一個整體,將括號當(dāng)成一個完整的數(shù)字,代數(shù)思維才開始萌芽。而隨著學(xué)生認知水平的提升,擴展到20以內(nèi)、100以內(nèi),這樣的思維歷練普遍適用,使學(xué)生代數(shù)思維可以得到反復(fù)練習(xí)。
(2)在習(xí)題中滲透集合思想。例如:10+20>( ),15+( )<20 ,第一道題中,小于30皆可;第二題中,小于5都行。利用這樣的題目,其價值不完全在于讓學(xué)生知道填寫的數(shù)字,更要讓學(xué)生懂得( )其實是若干個數(shù)的代表,滲透的是一種集合的思想。
(3)在習(xí)題中踐行推理思維。3個人第一次交朋友見面,每每握手,可以握手幾次?對于低年級學(xué)生而言可以通過制作圖片或者直接演示的方式,盡管也可幫助學(xué)生順利解決問題,但殊途同歸,不同的解題路徑卻蘊含著不同的解題思路,學(xué)生在一路上經(jīng)歷的數(shù)學(xué)風(fēng)景也不盡相同,其代數(shù)的意義彰顯不夠,學(xué)生的思維歷練也就相形見絀。
二、二重特性:代數(shù)思維中的結(jié)構(gòu)凸顯
眾多代數(shù)概念具有鮮明的二重性的特點,即表現(xiàn)為一種過程性的操作特征,同時也是一種實踐的對象。同理,算術(shù)思維也可表現(xiàn)為過程性,更是一種模型特征。x+y既可以看成是兩個數(shù)字的相加的過程,同時也是表示最終的結(jié)果。這種代數(shù)審視的視角對于學(xué)生代數(shù)思維的培養(yǎng)具有重要意義。
例如在教學(xué)“用字母表示數(shù)”的教學(xué)中,教師讓學(xué)生思考:一根黃瓜切一刀分為幾根?切兩刀,三刀,甚至是二十刀呢?教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)形成的根數(shù)是切的刀數(shù)多1,從而順利總結(jié)出x+1的算式,繼而引導(dǎo)學(xué)生在練習(xí)中不斷實施拓展,形成代數(shù)思維
這樣的代數(shù)思維還可以在其他的數(shù)學(xué)算理中不斷加以實踐運用,即將兩個不同的算式綜合成一個算式加以表示,利用字母等特殊符號將其中一個算式看作成為一個整體,用替代的思想拓展學(xué)生的代數(shù)思維。
如在教學(xué)3×8=24、24+8=32這兩道算式中,教師可以引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)第二道中一個加數(shù)24其實就是第一道算式的運算過程,將其看作是一個整體,直接用替代的思想形成3×8+8=32算式,也可運用規(guī)定的特殊符號替代3×8,代數(shù)特征躍然紙上。學(xué)生在這樣的替代過程中,強化了對于算式思維的理解,更實現(xiàn)了代數(shù)思維的歷練。
三、方法優(yōu)越:例題彰顯下的價值意蘊
(1)理論認知層面:小學(xué)階段的簡易方程是學(xué)生走進代數(shù)世界的重要媒介,由于這種簡易方程可以引導(dǎo)學(xué)生完全按照習(xí)題中的邏輯關(guān)系生動直觀地再現(xiàn)數(shù)量等式,是問題情境和數(shù)量聯(lián)系的鮮活再現(xiàn),所以更易于讓學(xué)生接受這樣的過程。與算式思維相比,方程的列式過程運用假想數(shù)字字母或者其他特殊符號參與思維排序,整個過程無需學(xué)生的逆向思維,而算式理解不僅需要列式,而且需要學(xué)生對已知條件與所求的問題之間進行逆向思考,無意間提升了學(xué)生的思維難度。
而在解題過程中,由于方程本質(zhì)上擁有相對的統(tǒng)一性,其解法顯得簡單易行。而算式原理在列式思維過程中就要考量解法,具有雙重思維介入,因而每一步的解題中都需要學(xué)生尋求列式下的思維支撐,顯得煩瑣而繁雜,不易讓學(xué)生輕松掌握。有了這樣的認知,教師可以讓學(xué)生在真正的數(shù)學(xué)思維和數(shù)學(xué)實踐活動中充分體味代數(shù)思維下的方程在列式解答過程中的優(yōu)越性。
(2)例題驗證層面:對于代數(shù)思維下的優(yōu)越性,教師更可以在數(shù)學(xué)實踐中運用恰當(dāng)?shù)睦}讓學(xué)生在動手實踐感受。事實上,很多學(xué)生在解決實際問題時,不能利用方程列出正確的等式,而需要重新回溯到算式思維中來幫助方程的呈現(xiàn)。細細反思不難發(fā)現(xiàn),學(xué)生在由算式思維向代數(shù)思維的邁進過程中還沒有形成連續(xù)有效的思維路徑,算術(shù)思維中更接近生活實際的特點使得學(xué)生長久依賴。因此,在解決問題過程中,教師可選擇以算術(shù)難而方程易的方式讓學(xué)生在實際中感受體味。
基于以上認知,在小學(xué)階段讓學(xué)生實現(xiàn)從算術(shù)思維向代數(shù)思維的邁進并非是一個頓悟突破的過程,完全可以在教學(xué)相關(guān)新知識的過程中有機地融合,在悄然無聲中滲透代數(shù)思維、強化代數(shù)認知,為學(xué)生形成數(shù)學(xué)思想奠定基礎(chǔ)。