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        基于教材解讀 促進(jìn)思想轉(zhuǎn)化
        ——例談“排列組合”問題中的數(shù)學(xué)思想滲透

        2023-01-24 05:19:52廣西都安縣安陽鎮(zhèn)第二中心小學(xué)530700韋玉甜
        小學(xué)教學(xué)參考 2022年29期
        關(guān)鍵詞:排列組合例題教材

        廣西都安縣安陽鎮(zhèn)第二中心小學(xué)(530700)韋玉甜

        “數(shù)學(xué)廣角”是人教版教材特別設(shè)置的課程,這類課程看似與數(shù)學(xué)知識關(guān)聯(lián)不大、專業(yè)性不強(qiáng),但能將一些平時難以顧及和滲透的數(shù)學(xué)思想方法系統(tǒng)集中地展示出來,學(xué)生通過一些解決問題的方法,感受到數(shù)學(xué)思想方法的魅力,體會到數(shù)學(xué)思想方法的實(shí)用性。

        “排列組合”內(nèi)容也被編入“數(shù)學(xué)廣角”,分設(shè)在二、三年級教材中,在二年級的部分在新舊教材中都編排在上冊,在三年級的部分在舊版教材中編排在上冊,在新版教材中則改到下冊。仔細(xì)對比新舊兩版教材,筆者發(fā)現(xiàn)知識的結(jié)構(gòu)層次和呈現(xiàn)方式都有了大幅調(diào)整,主要體現(xiàn)在例題和練習(xí)題上。那么調(diào)整了哪些?哪些維持原樣?調(diào)整的原因是什么?教師該如何調(diào)整教學(xué)思路應(yīng)對這種變化?下面是筆者的一些思考。

        一、新舊教材的差異

        舊版教材給二年級的“排列組合”內(nèi)容編寫了3道例題,例1是初級的排列,例2是基礎(chǔ)的推理,例3是常規(guī)的推理。而新版教材縮減成2道例題。例1要求研究“數(shù)清從1、2、3中任選兩個組成兩位數(shù)的個數(shù),不準(zhǔn)重復(fù)計算”,這是一個基礎(chǔ)的排列問題。例2則在第一題的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加大思維難度,讓學(xué)生從5、7、9中任選2個數(shù)字,與例1不同的是要求出選出的兩數(shù)之和,按照和的種類來統(tǒng)計組合數(shù),兩數(shù)之和與兩數(shù)的字碼順序無關(guān),屬于典型的組合問題。三年級的這部分內(nèi)容有3道例題,但是新舊教材中例題的次序卻做了調(diào)整,舊版教材是“組合問題—排列問題—組合問題”,新版教材改成“排列問題—組合問題—組合問題”,這樣調(diào)整是為了體現(xiàn)排列組合的邏輯性和系統(tǒng)性。

        舊版教材的例1,先出示一張拼擺字卡的插圖,提問“用1、2能擺成幾個兩位數(shù)”,然后升級到3個數(shù)字,問“用1、2、3能擺出幾個兩位數(shù)呢”,例題雖然充分考慮到了讓學(xué)生動手操作,也讓學(xué)生交流展示,卻淡化了邏輯思維過程,沒有將有序排列放到顯眼位置。而新版教材則有所不同,例1直接要求用1、2、3三張字卡組成兩位數(shù),每張字卡只能用一次,意味著兩位數(shù)的十位數(shù)字和個位數(shù)字不能相同,求出組成兩位數(shù)的個數(shù)??紤]到學(xué)生已具備豐富的有序思考經(jīng)驗(yàn),例題增強(qiáng)了思維含量,三選二拼擺數(shù)字比拼擺兩個數(shù)字更具挑戰(zhàn)性,更能訓(xùn)練思維活躍度。

        根據(jù)例題要求,學(xué)生不但知道要選2個數(shù)字,還知道數(shù)字不能重復(fù),避免了誤解,使得思維集中在排列問題上。教材展示了兩名學(xué)生的探究過程:擺數(shù)卡雜亂查找;借助數(shù)位表,按先后順序逐一挑選數(shù)字,交換順序,有序排查。還展示了學(xué)生組內(nèi)交流展示的情形,“隨機(jī)拼擺有點(diǎn)混亂”“我按表格填數(shù),井井有條”等討論反映了學(xué)生對自己探究過程的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。學(xué)生通過對比兩種方法的優(yōu)劣,自行歸納出有序思考省時省力。最后的提示語“怎樣做才能不重不漏”,將對有序思考的關(guān)注和討論推向高峰。全班學(xué)生聚焦這個問題,再次回顧整個探究過程,切身體會到有序思考的優(yōu)越性。另外,在全班討論的氛圍中,學(xué)生會發(fā)現(xiàn)有序思考不是一種個人習(xí)慣,而是一種共識。

        相比舊版教材,新版教材更注重實(shí)效,以解決問題為導(dǎo)向,先解釋題意,明確目標(biāo),讓學(xué)生明白拼擺數(shù)字的要求,除了訓(xùn)練對調(diào)位置進(jìn)行有序思考,還釋放了更多自由發(fā)揮的空間,允許創(chuàng)新方法。如此設(shè)計,不僅給教師的教學(xué)指明了方向,還讓學(xué)生懂得不斷調(diào)整和摸索方法,通過種種對比和嘗試,逐步找到有序思考的最佳途徑。舊版教材二年級部分的例1后有兩道習(xí)題,一道是組合問題,一道是分類列舉問題。學(xué)生由例1的排列問題直接躍升到分類問題,難度激增,容易找不到思路。而新版教材將排列和組合分設(shè)兩題,循序漸進(jìn),形成鮮明對比又緊密關(guān)聯(lián),并每道例題之后都配備了鞏固習(xí)題,讓學(xué)生先模仿再提升,慢慢吸收消化。

        二、聯(lián)系前后,嚴(yán)密對接

        教師只有了解課程背景,理解編者用心,對例題的編排用意心知肚明,明確其目標(biāo)和重難點(diǎn),才能精準(zhǔn)施策,做到穩(wěn)步推進(jìn)、不疾不徐、不偏不倚,實(shí)現(xiàn)前后知識的完美對接。

        二年級上冊的“排列組合”與一年級下冊“綜合與實(shí)踐”中的“擺一擺,想一想”有著很深的淵源?!皵[一擺,想一想”讓學(xué)生通過在數(shù)位表上擺圓片,研究數(shù)位與數(shù)值的關(guān)系,并通過探究圓片數(shù)量與擺出數(shù)字的個數(shù)的關(guān)系,學(xué)會應(yīng)用有序排列的規(guī)律解決問題,在自主探究中感知有序思考的高效性。整個過程中,學(xué)生利用數(shù)位表,先是拼擺操作,后是邏輯推導(dǎo),做到了利用有序思考從直觀操作中抽象出形象思維,從2個圓片的拼擺入手,然后加大難度變成3個、4個,再到憑借前期操作積累的經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)的理論推導(dǎo)出用9個、10個、11個圓片擺出的數(shù)字的個數(shù)。學(xué)生在整個思維升級的過程中正視有序思考的巨大潛能。

        有了一年級的預(yù)熱,學(xué)生到了二年級再學(xué)排列,重提有序思考就師出有名。舊版教材的例題順序雜亂無序,毫無章法,新版教材調(diào)整后則條理清晰,線索明朗。新版教材例1是“用0、1、3、5能組成多少個沒有重復(fù)數(shù)字的兩位數(shù)?”,雖說題意、題型沒變,但是難度增加不少,由3選2變成4選2,學(xué)生原有的有序思考經(jīng)驗(yàn)被調(diào)用,而且無論是用分類計數(shù)法還是分步計數(shù)法,首位都不能是0,這就涉及排列中的排除特殊情況,需要學(xué)生隨機(jī)應(yīng)變、靈活處理,生搬硬套不再適用,這就間接刺激和考查學(xué)生掌握知識的情況,凸顯“排列組合”問題的復(fù)雜性和多變性。例2是服裝搭配題,例3是體育中的數(shù)學(xué),兩道例題都要求用連線來列舉,本質(zhì)是組合問題。這兩道題要求明顯提高,學(xué)生不但要連線,還要學(xué)會用圖標(biāo)、符號表示和記錄自己的思路。

        用符號記錄很受學(xué)生歡迎,因?yàn)檫@種介于直觀操作和抽象思維間的思維方式,兼具直觀和形象的優(yōu)勢。學(xué)生通過畫圖、拼圖、連圖等形式,不僅能迅速篩選出所有組合情況,而且能深切體會到計數(shù)時,如何系統(tǒng)、有序、高效地思考問題。更可貴的是,畫圖、擺圖、連線、觀察等操作性強(qiáng)的推導(dǎo)法,在數(shù)學(xué)中具有很強(qiáng)的通用性。

        兩個年級的“排列組合”內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)一致又各有側(cè)重。二年級側(cè)重于有序枚舉,三年級則側(cè)重于用符號表示排列過程,“排列組合”的邏輯和操作規(guī)則逐漸顯現(xiàn)。

        三、綜觀全局,變通處理

        “排列組合”問題與生活息息相關(guān),如抽獎號碼的設(shè)置、銀行卡密碼的設(shè)置等。但它又是數(shù)學(xué)中一個難點(diǎn),沒有相對固定的萬能公式,而且各種變式變化無窮,因此,數(shù)學(xué)思想方法就顯得特別重要,因?yàn)檫@是唯一以不變應(yīng)萬變的法寶。日常教學(xué)中,教師要做到以下三點(diǎn)。

        1.始終貫徹有序思考

        有序思考不僅表現(xiàn)在例題教學(xué)中,要讓學(xué)生做題時也不忘有序思考。如搭配問題“讓學(xué)生用紅、黃、藍(lán)三種顏色,給兩個雞蛋涂色,一共有幾種方案”,它與數(shù)字排列組數(shù)的例題如出一轍,教師需要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)思想方法去研究,可以選擇從三種顏色中任取兩種來排序再涂色,還可以選擇其中的一個雞蛋來涂色,可以從紅、黃、藍(lán)中選擇。同理,另一個雞蛋也可用同樣的方法去研究,實(shí)現(xiàn)有序思考,助推學(xué)習(xí)進(jìn)步。

        接下來是給三個雞蛋涂三種顏色,這就需要應(yīng)用“定位”和“換位”的單邊有序思考。由此案例教學(xué)實(shí)踐和學(xué)生學(xué)習(xí)情況來看,滲透“排列組合”數(shù)學(xué)思想方法是非常值得推崇之事。因?yàn)樾W(xué)生學(xué)習(xí)和研究“排列組合”是有相應(yīng)基礎(chǔ)的,也有對應(yīng)的思維水平,只要教師能夠引導(dǎo)到位,就能讓有序思考成為學(xué)生研究問題的經(jīng)驗(yàn)、方法和思維模型。隨著學(xué)生對此方法的建構(gòu)變得愈發(fā)清晰,他們就能用好經(jīng)驗(yàn)、用活數(shù)學(xué)思想方法去探究問題,實(shí)現(xiàn)問題突破,也能讓數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。

        2.讓學(xué)生學(xué)會分類討論

        分類也應(yīng)用在組合問題中,它是按照一定標(biāo)準(zhǔn)先分類,不同的類別里又存在許多并列的具體方法,然后將所有方法數(shù)相加。如解答練習(xí)題“有1角、5角和1元硬幣各一枚,可以組成幾種不同的幣值?”,就需要分類計數(shù),先按硬幣數(shù)分成1枚、2枚、3枚三大類,如果問的是任選2枚或3枚硬幣,則是組合問題。按照這種分類法,可組成7種幣值:選1枚硬幣,存在1角、5角、1元三種幣值;選2枚硬幣,存在6角、1元1角、1元5角三種幣值;選3枚硬幣,僅存在1元6角一種幣值。

        再如服裝的搭配??伞跋壬虾笙隆保冗x定1件上衣,然后逐一和下裝搭配,每選1件上衣就有3種情況,2件上衣就有6種;也可“先下后上”,先選定1件下裝,然后逐一和上衣搭配,每件下裝有2種情況,3件下裝一共就有6種情況。由此可見,分類討論思想在“排列組合”問題中發(fā)揮著重要作用。

        3.自主選擇表達(dá)方式

        “排列組合”問題嚴(yán)格來說是高二的重頭戲,早早出現(xiàn)在小學(xué)教材,并不是向小學(xué)生灌輸什么深奧概念。從教材的編寫內(nèi)容看,“排列組合”所有的例題都采用連線、列舉、畫圖等多元化策略來研究,關(guān)鍵點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生初步掌握有序思考、分步計算的數(shù)學(xué)思想方法。在了解多種研究方法后,學(xué)生能夠思路清晰地分析問題,并準(zhǔn)確地描述,能夠由直觀到抽象地表達(dá)計算結(jié)果,完全不用套“排列組合”的公式。

        以“握手”游戲教學(xué)為例,這是生活中最為常見的現(xiàn)象,但是小學(xué)生對其中的數(shù)學(xué)關(guān)系的理解不是很理性。因此,教師在實(shí)際教學(xué)中就需要從兒童實(shí)際出發(fā),可以采取現(xiàn)場演示法,幫助學(xué)生了解握手游戲中的一些規(guī)則,感知其中的數(shù)學(xué)規(guī)律。當(dāng)1號學(xué)生分別與2號、3號、4號學(xué)生握手之后,學(xué)生能夠清醒地感知到4個人握手,1號學(xué)生握手3次后,后面的人還需要握手的次數(shù)會減少,2號學(xué)生再握手2次后,后面的人還需要握手的次數(shù)又會減少,以此類推。這樣,學(xué)生就很容易悟出排列組合思想方法的應(yīng)用,形成研究該類問題的初步數(shù)學(xué)思維模型,為提高學(xué)習(xí)質(zhì)量奠定基礎(chǔ),為思維發(fā)展積蓄力量。

        四、細(xì)化訓(xùn)練,加速建構(gòu)

        筆者以為,在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中談起“排列組合”的應(yīng)用,看似不切實(shí)際,但也是有跡可循的。在此,筆者再度結(jié)合小學(xué)教材中的一些例題和練習(xí),談?wù)勗鯓右龑?dǎo)學(xué)生正確運(yùn)用這一方法去研究問題,讓小學(xué)生的數(shù)學(xué)思維變得更為清晰可見,讓“排列組合”中的數(shù)學(xué)思想方法的積累變得更加扎實(shí)。

        1.定位與有序結(jié)合,助力研究深入

        以“數(shù)長方形個數(shù)”教學(xué)為例,在學(xué)習(xí)“長方形認(rèn)識”之后,教材中就有這類的問題。要幫助學(xué)生較好地研究問題、解決問題,教師就需要在關(guān)注“排列組合”知識的同時,引導(dǎo)學(xué)生采取有序思考方法,以豐富學(xué)生對“排列組合”中的數(shù)學(xué)思想方法的感知。

        比如,引導(dǎo)有序分析,可以從3×2的長方形格開始,讓學(xué)生用有序思考方法,從中悟出:先數(shù)1個長方形構(gòu)成的長方形,可以數(shù)出6個長方形;再數(shù)2個長方形、3個長方形等構(gòu)成的大長方形。綜合起來,這個圖形中就一共包含著18個長方形。以此類推,學(xué)生會從更多的實(shí)例中探尋到問題內(nèi)在的數(shù)學(xué)規(guī)律以及研究方法。

        2.換位與周密分析,助力認(rèn)知建構(gòu)

        以“多邊形對角線”教學(xué)為例,教師就需要從“排列組合”這一思想出發(fā),采取換位思考的策略,引領(lǐng)學(xué)生更為縝密地思考和分析,從中探尋到相應(yīng)現(xiàn)象內(nèi)在規(guī)律,為深入探究提供思維支撐和方法保障,從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)研究突破,使得學(xué)生數(shù)學(xué)思維得以提升。

        教學(xué)中,首先,引導(dǎo)學(xué)生去嘗試,以激活學(xué)生的思維。猜想能夠拓展學(xué)習(xí)視角,讓學(xué)生更有效地進(jìn)入到問題探究之中。其次,搭建交流互動平臺,幫助學(xué)生展示自己,促進(jìn)他們學(xué)習(xí)感知面的拓展和學(xué)習(xí)研究成果的匯聚。比如,學(xué)生采取換位策略,把多邊形分別替換為三角形、四邊形、五邊形等,從具體的多邊形開始研究,為提煉規(guī)律提供研究方向、方法。

        總之,在小學(xué)階段的“排列組合”教學(xué)中,教師只要求學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題用直觀的符號化方式算出排列數(shù)和組合數(shù),并能夠初步提煉出思維過程即可,重要的是滲透有序思考和分類討論的數(shù)學(xué)思想方法,這才是小學(xué)階段“排列組合”問題的教學(xué)價值所在。

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