《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡稱“新課標(biāo)”)提出,“數(shù)與運算”領(lǐng)域要幫助學(xué)生感悟數(shù)的運算以及運算之間的關(guān)系,體會數(shù)的運算本質(zhì)上的一致性,形成運算能力和推理意識。回顧“數(shù)與運算”領(lǐng)域,有的運算之間具有運算的一致性,如整數(shù)和小數(shù)的加減法,但有的運算之間看起來就像獨立的個體,學(xué)生感受不到它們的聯(lián)系,如分?jǐn)?shù)除法與整數(shù)、小數(shù)的除法。那么,如何打破這些看似孤立的運算之間的壁壘,架構(gòu)一致性的通道呢?對此,筆者就分?jǐn)?shù)除法與整數(shù)、小數(shù)除法的一致性展開了探究,力求構(gòu)建完整的數(shù)學(xué)知識網(wǎng)絡(luò),以提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。
一、剖析核心概念,尋找運算一致性的源頭
計數(shù)單位是數(shù)的核心概念。在數(shù)與運算中,加法運算即相同計數(shù)單位上的數(shù)量相加,減法運算是加法運算的逆運算,即相同計數(shù)單位上的數(shù)量相減。在進(jìn)行加減法計算時,它們的計數(shù)單位保持不變。乘法運算可以看作加法運算的簡便算法,乘法運算的一致性體現(xiàn)為,計數(shù)單位與計數(shù)單位相乘為積的計數(shù)單位,計數(shù)單位上的數(shù)量與計數(shù)單位上的數(shù)量相乘為積的計數(shù)單位的數(shù)量。而除法運算是乘法運算的逆運算,計算規(guī)則是先將計數(shù)單位統(tǒng)一,再將計數(shù)單位上的數(shù)量相除??梢?,數(shù)與運算領(lǐng)域的核心概念也是計數(shù)單位,其本質(zhì)是計數(shù)單位之間的計算。筆者認(rèn)為,教師在教授分?jǐn)?shù)除法時可以從分?jǐn)?shù)的計數(shù)單位出發(fā),體現(xiàn)除法運算的一致性。
二、基于教材和學(xué)生認(rèn)知,探究分?jǐn)?shù)除法的算法一致性
在教授分?jǐn)?shù)除法的教學(xué)內(nèi)容時,教師需要關(guān)注教材的呈現(xiàn)方式和學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平,以學(xué)生的眼光看待教材內(nèi)容的呈現(xiàn)形式,并探索能體現(xiàn)分?jǐn)?shù)除法運算一致性的方式,幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識體系。
(一)解讀分?jǐn)?shù)除法運算在教材中的編排
分?jǐn)?shù)除法是小學(xué)階段“數(shù)與運算”領(lǐng)域的最后一部分內(nèi)容。在教材中,分?jǐn)?shù)除法單元一般細(xì)分為三個課時,即分?jǐn)?shù)除以整數(shù)、整數(shù)除以分?jǐn)?shù)和分?jǐn)?shù)除以分?jǐn)?shù)。每種類型都是教師先通過數(shù)形結(jié)合的形式直觀解釋算式意義,再讓學(xué)生從觀察比較中歸納得出計算方法。
(二)分析整數(shù)、小數(shù)、分?jǐn)?shù)除法在教材中的算理
整數(shù)除法是整數(shù)乘法的逆運算,計算的過程是整數(shù)乘法和減法的綜合運用。小數(shù)除法是利用轉(zhuǎn)化的思想,通過“商不變的規(guī)律”,將小數(shù)除法轉(zhuǎn)換為除數(shù)是整數(shù)的除法進(jìn)行計算。分?jǐn)?shù)除法是通過“顛倒相乘”轉(zhuǎn)化為分?jǐn)?shù)乘法來計算。關(guān)于分?jǐn)?shù)除法,教材中呈現(xiàn)了兩種思考方法:一種是平均分,利用計數(shù)單位說理;另一種是包含除,根據(jù)分?jǐn)?shù)乘法的意義進(jìn)行思考。兩者都無法解釋分?jǐn)?shù)除法的算理。從教材上看,分?jǐn)?shù)除法和整數(shù)、小數(shù)除法之間似乎有一條不可逾越的鴻溝,無法體現(xiàn)運算一致性的基本思想。
(三)審視分?jǐn)?shù)除法的認(rèn)知起點
分?jǐn)?shù)除法教學(xué)是在學(xué)生已經(jīng)掌握整數(shù)、小數(shù)的四則運算及分?jǐn)?shù)的加、減、乘法的計算方法,形成一定的數(shù)感和運算能力的基礎(chǔ)上開展的?;趯W(xué)生已有的知識基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗,聯(lián)系《九章算術(shù)》中關(guān)于分?jǐn)?shù)除法“有分者,通之”的記載,即經(jīng)分術(shù),教師可以用通分的方法在分?jǐn)?shù)除法和整數(shù)、小數(shù)除法之間架起一座橋梁,實現(xiàn)除法運算的一致性。例如,整數(shù)除法:80÷20=(8×10)÷(2×10)=8÷2。小數(shù)除法:8÷0.2=(80×0.1)÷(2×0.1)=80÷2。分?jǐn)?shù)除法:÷=(8×)÷(6×)=8÷6。從三類除法中可以看出,除法運算的一致性可以體現(xiàn)在計數(shù)單位統(tǒng)一后,計數(shù)單位上的數(shù)量相除。
三、開展單元整體教學(xué),體會除法運算的一致性
新課標(biāo)提出:“改變過于注重以課時為單位的教學(xué)設(shè)計,推進(jìn)單元整體教學(xué)設(shè)計,體現(xiàn)數(shù)學(xué)知識之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系,以及學(xué)習(xí)內(nèi)容與核心素養(yǎng)表現(xiàn)的關(guān)聯(lián)?!被趩卧w和運算一致性的考慮,筆者將分?jǐn)?shù)除法的三個部分(分?jǐn)?shù)除以整數(shù)、整數(shù)除以分?jǐn)?shù)、分?jǐn)?shù)除以分?jǐn)?shù))整合起來,打破教材的原有結(jié)構(gòu),嘗試重組教學(xué),具體過程如下。
(一)學(xué)習(xí)任務(wù)一:學(xué)習(xí)同分母分?jǐn)?shù)除法,初步感知除法運算的一致性
筆者先帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)同分母分?jǐn)?shù)除法,讓學(xué)生初步感知除法運算的一致性。在具體教學(xué)中,筆者創(chuàng)設(shè)以下問題情境:“量杯里有升果汁,玻璃杯的容量是升,量杯里的果汁倒入玻璃杯能倒?jié)M幾杯?”之后,筆者引導(dǎo)學(xué)生理解題意。學(xué)生發(fā)現(xiàn)可以用包含除法的意義來解釋:能倒?jié)M幾杯,也就是求升里有多少個升。
在探索實踐中,學(xué)生發(fā)現(xiàn)可以運用數(shù)形結(jié)合思想,在圖形中找到計算結(jié)果;也可以將分?jǐn)?shù)化成小數(shù),但這種方法具有一定的局限性;還可以運用“算除想乘”方法,思考多少乘等于。此外,可以根據(jù)分?jǐn)?shù)的意義,因為都是平均分成10份,只需要看9份里面有幾個3份。通過比較,學(xué)生發(fā)現(xiàn)同分母分?jǐn)?shù)的分?jǐn)?shù)單位是一樣的,只要分子相除就可以得到計算結(jié)果。
在計算同分母分?jǐn)?shù)除法時,學(xué)生想到了多種計算方法。重新審視這些方法,筆者發(fā)現(xiàn):在數(shù)形結(jié)合的方法中,學(xué)生明確了除法是將總數(shù)平均分的意義;在“算除想乘”的方法中,學(xué)生認(rèn)識到除法是乘法的逆運算。這兩種方法說明數(shù)學(xué)知識不是孤立存在的,它們之間存在著密不可分的聯(lián)系。在將分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成小數(shù)和整數(shù)的方法中,學(xué)生初步感受到分?jǐn)?shù)除法和整數(shù)、小數(shù)除法的聯(lián)系,體會到除法運算的一致性,即計數(shù)單位統(tǒng)一時,計數(shù)單位的數(shù)量相除的本質(zhì)屬性。
(二)學(xué)習(xí)任務(wù)二:學(xué)習(xí)異分母分?jǐn)?shù)除法,深入體會除法運算的一致性
分?jǐn)?shù)除法不僅有同分母分?jǐn)?shù)的除法,還有異分母分?jǐn)?shù)的除法。筆者讓學(xué)生寫出異分母分?jǐn)?shù)相除的例子,并讓學(xué)生思考該如何計算異分母分?jǐn)?shù)除法。由于已經(jīng)學(xué)習(xí)了同分母分?jǐn)?shù)的除法,并積累了異分母分?jǐn)?shù)加減法用通分的方式解決的知識經(jīng)驗,學(xué)生很快就想到了可以先通分再分子相除。例如,÷=÷=56÷15=。之后,筆者列出除法算式“÷= ”,并詢問學(xué)生:“這樣的分?jǐn)?shù)除法如果還用剛才的方法先通分再計算,你覺得怎么樣?”部分學(xué)生表示計算量特別大。于是,筆者引導(dǎo)學(xué)生只寫出算式不計算,如÷=÷=(2×72)÷(5×71)==。
在學(xué)習(xí)異分母分?jǐn)?shù)加減法時,學(xué)生有了通分計算的經(jīng)驗。當(dāng)遇到異分母分?jǐn)?shù)除法時,他們自然會想到先通分再計算。通分的過程也就是將計數(shù)單位統(tǒng)一,這體現(xiàn)了除法運算的一致性。
(三)學(xué)習(xí)任務(wù)三:比較歸納,換角度體會除法運算的一致性
在這一部分的教學(xué)中,筆者先列出了以下三個算式,讓學(xué)生觀察和比較并說說自己的發(fā)現(xiàn)。算式一:÷=÷=(5×7)÷(3×8)==×
=。算式二:÷=÷=(3×3)÷(2×4)=
=×=。算式三:÷=÷=(2×72)÷(5×71)==×=。在比較中,學(xué)生發(fā)現(xiàn)原來不計算的算式中也隱藏著被除數(shù)和除數(shù),從而得出分?jǐn)?shù)除法的簡便計算方法:被除數(shù)除除數(shù)等于被除數(shù)乘除數(shù)的倒數(shù)。
回顧學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)除法的過程,學(xué)生從同分母分?jǐn)?shù)除法中學(xué)到了只要分子相除的計算方法,在異分母分?jǐn)?shù)除法中發(fā)現(xiàn)了“被除數(shù)乘除數(shù)的倒數(shù)”的計算方法。在此基礎(chǔ)上,筆者引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)還有分?jǐn)?shù)除以整數(shù)和整數(shù)除以分?jǐn)?shù)這兩種情況,并讓學(xué)生明白只要把整數(shù)看成分子是1的分?jǐn)?shù),就可以轉(zhuǎn)化為分?jǐn)?shù)除以分?jǐn)?shù)。因此,除法運算都可以統(tǒng)一用“被除數(shù)乘除數(shù)的倒數(shù)”的方法,這從另一個角度詮釋了除法運算的一致性。
(四)課后拓展:提升素養(yǎng),深刻領(lǐng)悟除法運算的一致性
分?jǐn)?shù)除法中還有很多值得挖掘的思維方式,但這些思維方式的難度不同,學(xué)生的能力和水平不同,如何讓學(xué)生充分理解這些思維方式是教師需要思考的一個問題。為此,筆者根據(jù)分?jǐn)?shù)除法的算理與算法,精心設(shè)計了主題作業(yè),其框架圖如圖2所示。
主題作業(yè)是對課堂教學(xué)的補充和延伸。將課堂教學(xué)與課后作業(yè)相結(jié)合,學(xué)生會更加關(guān)注分?jǐn)?shù)除法的算理與算法,體會除法運算的一致性,并在實踐中靈活運用。
結(jié)語
有學(xué)者認(rèn)為,數(shù)學(xué)史可以作為數(shù)學(xué)教學(xué)的指南。筆者根據(jù)《九章算術(shù)》中對分?jǐn)?shù)除法的記載重新整合教材,通過聯(lián)系整數(shù)、小數(shù)除法引導(dǎo)學(xué)生探索出同分母分?jǐn)?shù)除法的計算方法,然后引導(dǎo)學(xué)生將異分母分?jǐn)?shù)通分轉(zhuǎn)化成同分母分?jǐn)?shù)再計算,最后讓他們比較歸納出分?jǐn)?shù)除法的簡便算法,體現(xiàn)了除法運算的一致性和算理與算法的統(tǒng)一性,使學(xué)生養(yǎng)成了用聯(lián)系的眼光看問題的思維習(xí)慣,幫助學(xué)生構(gòu)建了完整的知識網(wǎng)絡(luò)。分?jǐn)?shù)除法這一內(nèi)容蘊藏著許多可以探究的方向,教師在教學(xué)時需要抓住知識間的內(nèi)在聯(lián)系,推進(jìn)單元整體教學(xué)設(shè)計,認(rèn)清知識的本質(zhì),體會數(shù)與運算的一致性,引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建完整的知識體系,以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力,提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。
(作者單位:江蘇省常熟市實驗小學(xué))