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如何解释自然数的加法运算?
在问题2中谈到, 可以有两种方法认识自然数。与此对应, 可以有两种方法来解释自然数的加法[^9]: 一种方法是基于对应的, 一种方法是基于定义的。在问题2中还谈到, 因为定义的方法过于抽象, 在小学阶段、特别是低年段的数学教学中, 采用定义的方法认识自然数是不可取的。但不知道为什么, 在现行小学数学的教科书中、以及在大多数小学的教学过程中, 关于加法的解释却借助了定义的方法。很可能是教科书的编写者没有注意到这个问题, 因而导致教师也没有注意到这个问题。事实上, 除了定义的方法之外, 还有对应的方法。下面, 我们来仔细分析这个问题。
在现行教科书中,都是用图来表示加法运算。具体呈现过程是这样的,给出下面的图
□□□ ←□,
于是就得到3 + 1 =
4。可是, 为什么这样得到的就是4呢? 这是利用了等号"="的对称性: 因为从自然数的定义知道4
= 3 + 1, 所以利用对称性有3 + 1 =
4。因此, 这是用定义的方法解释加法, 详细讨论参见附录的话题7。
用上面的方法解释加法当然可以,但是,这样的解释方法脱离了现实背景,特别是没有述说"相等"的涵义到底是什么、进而没有涉及到"等于"的本质。因此,这样的教学方法只是让学生记住了加法的计算规则,而没有让学生感悟到数学的思想。
下面描述一下, 如何利用对应的方法来解释加法。比如, 同样是3 + 1 =
4的问题, 可以采用这样的方法进行教学。
首先,给出下面的两组方块
□□□ □□□□ ( 3)
问学生: 哪边的方块多? 学生当然会回答: 右边的方块多。因为这个时候学生已经通过对应的方法认识了十以内的自然数: 称左边的方块为3个, 右边的方块为4个。可以通过这个图让学生再次感悟: 4个比3个多、进而4比3
大。
然后,再拿出一个方块加到右边,形成下面的图
□□□ ←□ □□□□ ( 4)
问学生: 现在哪边的方块多? 学生当然会回答: 一样多。于是在这个直观的基础上, 就可以向学生解释加法的算式: 3 +
1 =
4。当然在具体的教学过程中, 可以讲述的生动活泼一些, 比如, 左边的是小红的苹果数, 右边的是小华的苹果数。甚至可以尝试地讲述, 左边的是小红的苹果数, 右边的是小华的橘子数, 这样就更体现了抽象了的数。
正如前面反复强调的那样,数学研究的不是概念本身,而是研究概念之间的关系,这样的解释突出的是一种相等关系:左边
=
右边。这就揭示了符号"="的本质含义:符号两边的量相等。由此可以看到,通过这样的教学,既可以让学生感悟到"量相等"的本质(这对学生未来理解方程是非常重要的),又可以让学生感悟加法运算的本质特征:加上一个自然数比原来的数大。
显然,不能期望通过一堂课或者几堂课就让学生感悟其中的道理。但是,通过日积月累的、富有启发性的引导,就必然会让学生逐渐感悟数学的思想,最终理解其中的道理[^10]。