如何理解“运算顺序的数学规定”并展开教学

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如何理解“运算顺序的数学规定”并展开教学

2024-01-27 17:57| 来源: 网络整理| 查看: 265

学生根据题意列式解答,随后将分步列式合并为综合算式:5× 3+20或 20+5× 3。

师:要求一共用去多少元,就要先求什么?再求什么?

生:先求3本笔记本要多少元,再求一共用去多少元。

师:也就是要先算(乘法),再算(加法)。想想,可以先算加法,后算乘法吗?

生:不可以。

师:真好!根据事理,数学中规定在既有乘法又有加法的算式中,我们要先算乘法,再算加法。

【剖析】

整数四则混合运算的计算顺序是“先乘除,后加减,有括号要先算括号里的”。教学中,我们如何引导学生理解这一看似简单的“数学规定”呢?以上教学片断恰可视为近几年中对这一问题的典型处理方式。即通过创设情境,让学生基于解决问题的需要理解为什么“先乘除,后加减”。在一次教研活动中,这样的设计就因“从数学规定的简单告知转为有意义的深度理解”而得到了不少听课者的称赞。然而,深入思考后,我以为这样的设计仍有值得推敲之处。

一、问题解决的顺序不可与运算顺序混为一谈

如上述片断中所言,“学习计算,最终目的是为了解决实际问题”。但将“先乘除,后加减”这一数学规定的原由片面地解释为解决问题的需要,显然是不太妥当的。试想,如果上述情境中,提出的问题改为“小军买 3本笔记本和 3个讲义夹,一共用去多少元?”而有学生的解法是:先算 1本笔记本和 1个讲义夹多少元,再算 3本笔记本和 3个讲义夹共多少元。即先算 5+7=12(元),再算 12× 3=36(元)。那么,根据事理,此处由分步转向综合得到的算式“ 5+7× 3”岂不是要“先加减,后乘除”?但实际上,根据运算顺序的规定,此处要“先加再乘”我们必须给加法添上括号才行。由此,我们应该明白,解决问题时,先算什么,再算什么,是由问题中数量间的关系而定,此时的先与后指向的是解决问题的步骤,而非运算顺序,两者不可混为一谈。

再者,虽然我们未必知道“历史上何时在何种情况下开始使用综合算式(混合运算)”,但这并不妨碍我们理解综合算式产生及获得广泛使用的原因。即,一方面,由分步走向综合,源于我们对现实世界数量关系认识的不断提高,更是数学简洁性表达的必然追求;另一方面,综合算式的出现,让我们将具体计算从实际问题中抽象出来,进而去研究如何使更合理简洁地进行计算成为可能。

如此,正如我们说“数学源于生活而高于生活”一样,四则运算、运算顺序及运算律等与运算相关的数学规定,也是“源于生活而高于生活”的。

二、从四则运算的意义本身去理解运算顺序的规定

那么,如何理解“先乘除,后加减”这一数学规定呢?我以为,还得回溯我们对现实世界数量关系的认识过程,回到四则运算的意义上来。

我们知道,加法是“将两个或者两个以上的数、量合起来,变成一个数、量的计算”,减法是加法的逆运算。随着认识水平的提高,在“求几个相同加数的和”时,我们又将这样的算式进行了简化,产生了乘法。作为乘法逆运算的除法也因之而生。正因为乘法是“求几个相同加数和的简便运算”,我们才规定“加减法是低级运算,乘除法是高级运算”,当“一个算式中既有乘除,又有加减时,应先乘除,后加减”。

以上述片断中的问题为例,求“ 3本笔记本和 1个书包一共多少元?”是将 3本笔记本和 1个书包的钱数合起来,即 5+5+5+20或 20+5+5+5,而其中 3个 5相加又可简洁地表示为 5× 3,表示的是 3本笔记本一共的钱数。如此算式又变为 5× 3+20或者 20+5× 3,都应该先乘后加。

再以笔者前面提出的问题“小军买 3本笔记本和 3个讲义夹,一共用去多少元?”为例,用加法表示为 5+5+5+7+7+7,其中 3个 5相加与 3个 7相加分别可简洁表示为 5× 3与 7× 3,进而算式变为 5× 3+7× 3,同理,也是先乘后加。而随着认识的不断提高,我们又发现这个问题还可以先算“ 1本笔记本和 1个讲义夹多少元,再算 3本笔记本和 3个讲义夹共多少元”,即先算 5+7=12,再算 12+12+12=36,而第二步又可简洁表示为 12× 3。如此就又有了当这两个分步算式合并为“ 5+7× 3”时,基于数量关系要先加后乘的需求,与之前基于运算意义规定的“先乘后加”相悖。为此,我们又引入括号改变运算顺序,既使混合运算能契合问题解决的需求,又确保了数学规定的统一性与运算结果的唯一性。如此,我们可进一步理解,乘法分配律表示成 a× c+b× c=( a+b)× c,而非反过来,正是基于认识的不断提高与数学的逐步发展。

【对策】

在深入理解“运算顺序的数学规定”的基础上,再参考《数学课程标准( 2011版)》(下称《课程标准》)论及“零指数”教学方案的设计时的要求:“教学目标不仅要包括了解零指数幂的‘规定’、会进行简单计算,还要包括感受这个‘规定’的合理性,并且在这个过程中学会数学思考、感悟理性精神。”我对如何展开这部分内容的教学形成了以下几点认识。

一、问题解决是探讨运算顺序的有效载体

在四则混合运算的教学中,根据教学目标的具体要求及混合运算的具体类型创设情境,将混合运算与问题解决紧密结合是《课程标准》的具体要求。首先,综合算式的出现,是我们对问题解决过程中数学表达简洁化的必然追求。脱离实际问题而单纯讨论四则混合运算的顺序是无意义且无价值的。如,在运算顺序的规定未明确前,算式“ 5+7× 3”是没有意义的,必须首先明确其“前身”——分步计算的算式是什么。其次,以实际问题为依托,有利于学生对运算顺序数学内涵的思考与理解。比如,本文之前“教学片断”中的购物情境,就可以契合混合运算的不同类型提出相应的问题,作为学生学习这部分内容的有力支撑。再次,尝试列综合算式来解决实际问题,也有助于学生综合与分析能力的提升及问题解决能力的提高。

二、多元表征是理解运算顺序规定的有效手段

混合运算看似简单,实则易错。究其原因,既与低年级接触到的相关试题均为从左往右依次计算,由此带来的负迁移较强有关;也与不少学生“未教先知”,从而弱化了对运算顺序规定的深层次探究与理解有关。教学中,引导学生通过多元表征,探究、思考、理解“规定”背后的道理,可进一步增进学生对运算顺序规定的理解与记忆,促进学生运算能力的不断提高。比如,解决问题时,引导学生使用图式表示问题中的数量关系,用综合法、分析法理清数量间直接或间接的联系,观察所列综合算式的计算顺序是否与问题解决的步骤一致。练习时,引导学生不忙动笔,先观察,然后在先算的部分下面划线,最后计算,以此培养学生良好的计算习惯。设计根据图式列综合算式、根据给定的综合算式编故事等类型的练习。

三、适度抽象是发展运算能力的重要过程

“运算能力主要是指能够根据法则和运算律正确地进行运算的能力”。实际教学中,我们会发现,在解决实际问题时,有些学生仍停留在分步列式阶段,有些学生虽能列出综合算式,但缺乏主动寻求更为合理简洁的运算途径的意识。一方面,这与他们的认知发展水平正处于“具体运算阶段”有关;另一方面,也因为问题解决进入计算阶段时,学生的思维仍囿于具体数量关系的思考。因此,培养、发展学生适度的抽象能力,也应是混合运算教学中不容忽视的目标之一。比如,在学生立足实际问题列出算式 20+5× 3后,除从事理层面理解算式的含义外,进一步引导学生理解其表示的是 1个 20与 3个 5的和。从而使混合运算的算式从实际问题的事理中抽象出来,获得数理层面更为本质的意义阐释。这也将“有助于学生理解运算的算理,寻求合理简洁的运算途径解决问题。”

(作者单位:江苏省南通师范学校第一附属小学)返回搜狐,查看更多



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