何謂量感?量感這一概念在美術(shù)、建筑等方面應(yīng)用較廣泛,但是幾乎沒有具體的概念界定。有學(xué)者認(rèn)為量感是一種對量的感覺,也有研究者認(rèn)為量感是一種綜合值,是一種心理反應(yīng)。從心理學(xué)角度看,量感是物理量和心理量的綜合,物理量是客觀存在的,而心理量是依靠視覺感知的,只能感受而無測量標(biāo)準(zhǔn);從藝術(shù)角度看,量感是提高作品藝術(shù)表現(xiàn)力、創(chuàng)造生命的手段;在數(shù)學(xué)領(lǐng)域,有學(xué)者認(rèn)為量感就是一種對于多少、大小的感覺,一種對于數(shù)量與量級的感覺,主要通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來詳盡認(rèn)知小的單位量的內(nèi)在本質(zhì)。我國研究者普遍認(rèn)為,量感就是對量的感受,它是指視覺或觸覺等感官對物體規(guī)模、程度、速度等方面的感覺,也就是對物體的大小、多少、輕重、厚薄等量態(tài)的感性認(rèn)識。
基于以上分析,筆者認(rèn)為,數(shù)學(xué)教學(xué)中的“量感”是指學(xué)生在實(shí)際情境中主動地、自覺地理解和運(yùn)用“量”的態(tài)度與意識。它是一種對“量”的直覺和敏銳感知,是對“量”的直覺反應(yīng)。學(xué)生的量感可以分為兩類:生活量感和數(shù)學(xué)量感。生活量感是指學(xué)生在日常生活中,通過與數(shù)量的接觸而自發(fā)產(chǎn)生的數(shù)學(xué)直覺,這種量感可能是模糊的、感性的,是學(xué)生基于生活經(jīng)驗(yàn)對量的初步認(rèn)識。數(shù)學(xué)量感是指在教師的有效引導(dǎo)下,學(xué)生通過看、聽、摸、想等學(xué)習(xí)活動,形成鮮明的數(shù)量表象,并逐步內(nèi)化成較為穩(wěn)定的判斷能力。兩者互相轉(zhuǎn)化,同屬于量感范疇。在數(shù)學(xué)教學(xué)中,數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)或可為生活量感向數(shù)學(xué)量感的嬗變提供有效路徑。
興趣是最好的老師。濃厚的學(xué)習(xí)興趣可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)量與計(jì)量知識時(shí)集中注意力,使大腦處于活躍狀態(tài),這種狀態(tài)能使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中快速發(fā)現(xiàn)所要探究的有關(guān)量的知識,達(dá)成預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。要引導(dǎo)學(xué)生積極主動地運(yùn)用生活量感學(xué)習(xí)、探究,實(shí)現(xiàn)生活量感到數(shù)學(xué)量感的嬗變,就有必要精心設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)形式激發(fā)學(xué)生興趣,讓他們在動手做中培養(yǎng)自己的數(shù)學(xué)量感。
例如:在學(xué)習(xí)完蘇教版三上《千克和克》后,向?qū)W生介紹全國勞動模范張秉貴的事跡:他生前是北京市百貨大樓的售貨員,在平凡的售貨員崗位上練就了令人稱奇的“一抓準(zhǔn)”“一口清”技藝和“一團(tuán)火”的服務(wù)精神。所謂“一抓準(zhǔn)”,就是指張秉貴一把就能抓準(zhǔn)分量,例如顧客要買500克糖果,他一手便能抓出500克;“一口清”則是指非常神奇的算賬速度,遇到顧客分斤分兩買幾種甚至一二十種糖果,他也能一邊稱糖一邊用心算計(jì)算。經(jīng)常是顧客要買多少的話音剛落,他就同時(shí)報(bào)出應(yīng)付的錢數(shù)。筆者以此創(chuàng)設(shè)情境:同學(xué)們,今天咱們也來當(dāng)一回售貨員,看看你們能不能練成“一抓準(zhǔn)”的本領(lǐng)。全班分成四組,每組最前面放了一些糖果,一個(gè)電子秤。發(fā)給每個(gè)學(xué)生一張表(如表1)。
表1 “一抓準(zhǔn)”實(shí)驗(yàn)記錄表
每組以同桌為單位,一個(gè)當(dāng)顧客報(bào)出要買的數(shù)量,一個(gè)當(dāng)售貨員去抓,抓完后要讓當(dāng)顧客的學(xué)生掂一掂,感覺夠不夠,然后再放到電子秤上稱一稱,并在表1中記錄。完成后,同桌兩人交換角色再進(jìn)行。最后統(tǒng)計(jì)每組的誤差,比一比哪個(gè)組的誤差小。學(xué)生熱情高漲,積極參與,在一輪又一輪的抓、稱、算中,學(xué)生對“千克和克”的感性認(rèn)識逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)在的數(shù)學(xué)量感。
對于量的學(xué)習(xí),不能停留在單純的實(shí)驗(yàn)操作、簡單的記憶和淺層次的認(rèn)知上,而是要通過數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),調(diào)動學(xué)生積極思考,培養(yǎng)一定的數(shù)學(xué)思維能力,形成學(xué)生個(gè)體所特有的數(shù)學(xué)思維品質(zhì)。只有這樣,才能促進(jìn)不同程度、不同種類量感之間的轉(zhuǎn)變、形成和提升。
思維的發(fā)散性表現(xiàn)為從不同方向、不同角度、多途徑地探索同一問題,這就要求教師構(gòu)造開放性問題,引導(dǎo)學(xué)生多方向、多角度思考。比如在學(xué)習(xí)蘇教版三下“千米的認(rèn)識”時(shí),學(xué)生知道了千米的概念、千米與米的關(guān)系后,教師可以讓學(xué)生完成這樣一個(gè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn):從()到()的路程大約是1千米,你怎么去驗(yàn)證?要求學(xué)生寫出自己的答案及驗(yàn)證方法。在這里,兩個(gè)問題都是開放性的,對于第一個(gè)問題,因?yàn)閯倢W(xué)習(xí)千米的知識,大多數(shù)學(xué)生還沒形成數(shù)學(xué)量感,基本都是根據(jù)生活量感來思考的;對于第二個(gè)問題:用什么方法驗(yàn)證,學(xué)生提出可以去步測,可以目測,可以開車?yán)脙x表盤上的記錄,還可以利用百度地圖……經(jīng)歷了估測、驗(yàn)證、思考后,學(xué)生對于千米的量感就會有效形成。
現(xiàn)在,許多教師開始注重?cái)?shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與開發(fā),但大部分學(xué)生完全按照教材或教師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法和步驟開展實(shí)驗(yàn),缺乏自主性和想象力,這會扼殺了量感的生命活力。因此,教師在教學(xué)時(shí)應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象,在想象中培養(yǎng)創(chuàng)造性思維,為量感的生成和創(chuàng)造提供助力。
比如在蘇教版五上《認(rèn)識公頃》一課中,學(xué)生在之前學(xué)過了一些面積單位,如平方米、平方分米和平方厘米,對面積單位這類計(jì)量單位有一定的感性認(rèn)識。加之在生活中也有關(guān)于公頃的生活經(jīng)驗(yàn),在腦海中對公頃這一計(jì)量單位有模糊的認(rèn)識,但對公頃這一概念的認(rèn)知還不夠清晰準(zhǔn)確。教師可以通過一些數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生建立對公頃的清晰量感。
教師可以在課前帶學(xué)生去操場開展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)。先讓全班學(xué)生圍成一個(gè)正方形,用卷尺量一量邊長,計(jì)算出面積;再讓學(xué)生自由組合圍成正方形,計(jì)算出面積;最后再由28個(gè)學(xué)生圍成正方形,計(jì)算出面積。在此基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生想象多少個(gè)這樣的正方形總面積大約是1公頃。環(huán)環(huán)相扣的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)給予學(xué)生想象的空間,觸發(fā)量感生成;一步一步的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),強(qiáng)化了學(xué)生的感性認(rèn)知,逐漸內(nèi)化為精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)量感。
估測能力是具有量感的一種直觀體現(xiàn),是數(shù)學(xué)理性精神形成的基礎(chǔ)。教師在量與計(jì)量的有關(guān)教學(xué)中,要有意識地滲透一些基本的估測方法如借助參照物、等量替代等。培養(yǎng)單位量感,掌握估測方法,為量感形成提供方法和技巧,有助于學(xué)生將感性判斷與理性方法相結(jié)合,形成準(zhǔn)確的直覺思維,為量感的自覺、自然生成奠定基礎(chǔ)。
學(xué)生的數(shù)學(xué)量感并非一蹴而就,也不是安排了數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)就能自然地實(shí)現(xiàn)從生活量感向數(shù)學(xué)量感嬗變,還需要優(yōu)化數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)素材、實(shí)驗(yàn)策略和評價(jià)維度,引導(dǎo)學(xué)生梳理勾連量與量、數(shù)量與數(shù)量之間的關(guān)系,在批判反思中促進(jìn)量感提升。
量感是建立在體驗(yàn)基礎(chǔ)上的,而一次成功體驗(yàn)的必備條件就是充裕的實(shí)驗(yàn)素材。目前,由于多媒體技術(shù)的發(fā)展,不少教師不愿費(fèi)時(shí)費(fèi)力準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)素材,往往直接用課件演示替代學(xué)生的親身體驗(yàn)。加之應(yīng)試教育的影響,更多教師愿意把時(shí)間放在更容易考查的實(shí)驗(yàn)知識上,而忽視素材的準(zhǔn)備及學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作,導(dǎo)致學(xué)生對知識機(jī)械記憶和膚淺學(xué)習(xí)。低年級學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)是比較有限的,并不是每個(gè)學(xué)生都能理解教材中的問題情境。這就要求教師在備學(xué)生和備教材時(shí),合理增加素材,給學(xué)生提供動手操作和理解的空間,幫助學(xué)生鏈接生活經(jīng)驗(yàn)與新知。比如:在認(rèn)識千克時(shí),教師可以提供生活中常見的素材,如一堆蘋果。先稱出一個(gè)蘋果的重量,再稱出一千克大約有幾個(gè)蘋果,秤完后讓學(xué)生動手拎一拎,使他們建立重量感覺和數(shù)量認(rèn)知之間的內(nèi)在聯(lián)系,從而加深對量感的認(rèn)知。
在進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,有很多策略可以巧妙地滲透在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中,比如推理、畫圖、比較、聯(lián)想、拆分等。其中推理是培養(yǎng)量感的重要方法,通過合情推理提出猜想,再通過演繹推理證明猜想,在反復(fù)的思考批判中明曉道理,生成量感。
例如教學(xué)蘇教版六上《長方體的體積計(jì)算》一課時(shí),學(xué)生用不同數(shù)量的小正方體擺出了不同的長方體,通過實(shí)驗(yàn)操作得出數(shù)據(jù)后,教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析不同長方體的體積與所用小正方體個(gè)數(shù)的關(guān)系,分析長方體體積與其長、寬、高的關(guān)系,由特殊到一般推導(dǎo)出長方體的體積計(jì)算公式。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中,學(xué)生通過擺不同的長方體,感悟到了不同長方體的體積大小。從猜想到驗(yàn)證,學(xué)生在發(fā)展數(shù)學(xué)猜想能力過程中形成了一定的量感。
再如學(xué)習(xí)“千米的認(rèn)識”時(shí),可以利用拆分的策略,因?yàn)橛行┨卮蟮牧咳缜住⒐?、平方千米等,無法通過操作、肉眼觀察而獲得直接感受,這時(shí)就可以將其拆分成小的量,通過數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)加以體驗(yàn)。可以在操場上畫出100米,走一走,讓學(xué)生感知100米有多長,然后再讓學(xué)生想象一下1千米是多少個(gè)這樣的長度。通過拆分,幫助學(xué)生借助數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)形成了量感。
數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的素材為量感的生成提供了感知的載體,數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)策略為量感的優(yōu)化提供可行的方法,而對數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的評價(jià)則為量感的強(qiáng)化提供了無限空間和可能性。當(dāng)學(xué)生對物體的大小、多少、輕重、厚薄等有了感性認(rèn)識時(shí),對數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)的評價(jià)就能在一定程度上驗(yàn)證著認(rèn)知和感受的準(zhǔn)確性、深刻性和科學(xué)性,這是生活量感向數(shù)學(xué)量感轉(zhuǎn)變的衡量標(biāo)準(zhǔn)。
比如在學(xué)習(xí)“認(rèn)識厘米”后的交流評價(jià)時(shí),教師往往關(guān)注1厘米有多長、對學(xué)生剪的長度是否正確進(jìn)行評價(jià),而忽略了學(xué)生對厘米這一計(jì)量單位的情感體驗(yàn)和生活體驗(yàn),導(dǎo)致學(xué)生對知識的感知無法深入,影響他們對厘米單位的全面認(rèn)知,導(dǎo)致數(shù)學(xué)量感的形成受到阻礙。因此,教師在對教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的學(xué)生進(jìn)行評價(jià)時(shí),既要關(guān)注量感形成時(shí)學(xué)生的情感體驗(yàn),又要關(guān)注其科學(xué)性,不失時(shí)機(jī)地促進(jìn)數(shù)學(xué)量感的形成。
數(shù)學(xué)來源于生活,同時(shí)又服務(wù)于生活。數(shù)學(xué)教師可以借助數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生善于觀察體驗(yàn)、內(nèi)化反思,挖掘生活量感的價(jià)值,促進(jìn)生活量感向數(shù)學(xué)量感的轉(zhuǎn)化,使他們形成數(shù)學(xué)技能和思想,從而為其數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的生成提供助力。