一.概念描述
现代数学:一般说来,运算都指代数运算,它是集合中的一种对应。对于集合A中的一对按次序取出的元素a、b,有集合A中唯一确定的第三个元素c和它们对应,叫作集合A中定义了一种运算。
201 1版《课标》提出,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。
小学数学:一般认为,根据一定的数学概念、法则和定理,由一些已知量通过计算得出确定结果的过程,称为运算。能够按照一定的程序与步骤进行运算,称为运算技能。不仅会根据法则、公式等正确地进行运算,而且理解运算的算理,能够根据题目条件寻求正确的运算途径,称为运算能力。
运算技能的特征是正确、熟练;运算能力是运算技能与逻辑思维等的有机整合,不仅是一种数学的操作能力,更是一种数学的思维能力。正确、灵活、合理和简洁是运算能力的主要特征。
二.概念解读
小学数学离不开“算”,运算在小学数学课程中占有重要的地位。它有着怎样的历史渊源呢?
小学阶段的运算一般指加、减、乘、除,统称为四则运算。四则运算都是从两个已知数得出第三个数的运算,称为二元运算。接运算等级分,加、减为一级运算,乘除为二级运算。
四则运算在我国起源很早,春秋战国时期,我们的祖先创造了一种十分重要的计算方法——筹算。筹算就是使用算筹进行计算的方法。算筹(又称算子)是我国古代一种十进位制计算工具---竹制的小棍,起源于商代的占卜。(如图1)
用算筹计算452+327的过程:
图1
据《孙子算经》记载,算筹记数法则是:“一纵十横,百立千僵,千十相望,万百相当。”《夏阳侯算经》补充说:“满六以上,五在上方,六不积算,五不单张。”
意思是用算筹记数的方法是:个位用纵式,十位用横式,百位再用纵式,千位再用横式……以此类推,遇零则置空。这样从右到左,纵横相间,就可以用算筹表示出任意的自然数了。由于位与位之间的纵横变换,且每一位都有固定的摆法,所以既不会混淆,也不会错位。毫无疑问,这样一种算筹记数法和现代通行的十进位制记数法是完全一致的。
我同古代另一个重要的计算工具就是算盘。它是人们在长期使用算筹的基础上发明的,是我国古代的一项重要发明,东汉末数学家徐岳对此有记载。算盘在阿拉伯数字出现前是世界广为使用的计算工具,是中华民族对人类的一大贡献,而且一直延续至今。人们往往把算盘的发明与中国古代四大发明相提并论。
三.教学建议
小学阶段“数的运算”包括数的运算意义和四则运算之间的关系、获得运算的结果(估算、精算)、运算律和运算性质,以及运用运算解决实际问题四部分内容。
运算不仅是数学课程中“数与代数”的重要内容,“图形与几何”、“统计与概率”、“综合与实践”也都与运算有着密切的联系,是不可或缺的内容。如何培养和提高运算能力呢?
(1)培养和提高运算能力的基础是理解运算意义
①运算与解决问题不可分,理解运算意义的途径是联系生活情境,唤起学生的生活经验,强调对问题实际意义和运算意义的真正理解。
比如,对于除法运算的引入,有的教材设计了丰富的“分一分”活动,帮助学生积累活动经验,为抽象出除法奠定了基础。
问题1:8个桃子分给两只猴子,每只猴子可能吃几个?如果平均分给两只猴子呢?然后用圆片代替桃子,让学生分一分。
问题2:12个苹果平均放在4个盘子里,每个盘子放几个?每个盘子放2个,可以放几盘?
②运用多种模型,理解运算的丰富内涵。每一种运算都有多个模型,教师要深入理解教材,有针对性地加以设计。例如,加法有合并或移入模型,减法有拿走、相差或移出模型,乘法有求几个相同加数的和、倍数、长方形的面积、搭配问题模型,除法有等分除,包含除模型等。教师要依据不同模型,创设不同情境,丰富学生的理解。
③结合生活实例,引导学生表达对运算的理解。
(2)培养与发展运算能力要实现算理、算法的统一
运算能力不仅包括学生能根据计算法则正确计算,而且包括能理解运算的道理。算理是四则运算的依据,它是由数学概念、运算定律,运算性质等构成的;运算法则是四则运算的基本程序和方法。运算是基于法则进行的,而法则又要满足运算定律。所以。算理为法则提供了依据,法则又使算理可操作化,即要进行“理法交融”的学习。例如,对两位数乘两位数12 x 14可以分成两部分来理解:两位数乘两位数,第二个因数的个位4乘12得的是哪部分,第二个因数十位1乘12得的是哪部分(如图2);也可以分成四部分来理解(如图3),把乘的过程与图结合起来,目的是深入理解算理。
图2
图3
运用直观模型理解两位数乘两位数算理,在图与式的勾连中,让学生深入理解算理,体会两位数乘两位数的本质:乘法意义和乘法分配律。
(3)培养与发展运算能力要靠有效训练,逐步达成熟练、灵活、简洁
①加强口算训练,提高运算技能。口算训练是一项需要长期坚持的教学任务,一方面要经常练,另一方面要科学合理地练,做到适时、适量、适度,并注意周期、个性化和纠错。
②加强估算训练,提高运算技能。估算在日常生活中有着广泛的应用,教师要不失时机地培养学生的估算意识,选择合理的估算方法,灵活地运用数之间及数量之间的关系,发展学生的数感,培养学生灵活处理问题的能力,提高学生的运算能力。例如,一副乒乓球拍48元,买19副,带1000元够吗?运用估算48x19≈50x20=1000(元),所以带1000元肯定够。这种情况下,上估比较好,一下就解决了问题。
③鼓励算法多样化,提高运算技能。
总之,运算能力的形成不是一蹴而就的,运算能力的发展具有递进性和综合性。在数学发展的历史上,不同类别的运算是由简单到复杂、由具体到抽象、由低级到高级逐步形成和发展起来的。运算能力既不能离开具体的数学知识而孤立存在,也不能离开其他能力而独立发展;运算能力是和记忆能力、观察能力、理解能力、联想能力、表述能力等互相渗透的,它也和逻辑思维能力等数学能力相互支持着。