“回味”中整合 “整合”中比较 “比较”中发展
——以“鸡兔同笼”为例谈版本对比、方法选择
2023-08-05浙江省义乌市北苑小学郑健儿
浙江省义乌市北苑小学 郑健儿
一、起源:在“变脸”中反思
笔者执教“鸡兔同笼”一课数次,每执教一次,就会有新的体会。不同的解题方法发展不同的核心素养。那么,怎样的解题方法才是最好的呢?笔者听过一位教师执教六年级“鸡兔同笼”一课,执教教师在课中从列表法出发,渐渐深入,经过画图法,提及假设法,最后到达方程法。整个过程行云流水,下课铃响,学生久久不肯离去,全场师生意犹未尽。课后,对于这一场景的回味促使笔者慎重审视“鸡兔同笼”问题的价值所在。
(一)重视课堂效率,忽视解题策略
“鸡兔同笼”问题原文为今有雉兔同笼,上有三十五头,下有九十四足,问雉兔各几何?从解题的角度而言,这个问题可以有诸多有趣的解法,如方程法、假设法、列表法等。很多教师的做法是考虑到课堂只有40分钟,便将多种解题策略直接进行优化,只教授、训练学生假设法。
(二)关注解题方法,漠视思想方法
“鸡兔同笼”问题蕴含着丰富的数学思想,如方程、假设、化归、数形结合、枚举、建模等。当然,数学思想和解题方法同样有着潜移默化的对应关系,比如,枚举的思想与列表法、数形结合的思想与画图法、方程的思想与方程法,等等。教师如果一味地关注解法的优化,漠视数学思想方法的渗透,或者在渗透数学思想方法上用力均匀,就会导致课堂设计的立足点不突出。
(三)追求知识达成,懈怠思维训练
“鸡兔同笼”问题经历了千年的探究,其解题策略、数学思想在训练不同年龄段的学生的思维能力上有其独特的作用。如教师只在六年级教学“鸡兔同笼”问题,就会不可避免地出现过度追求对知识的掌握、学生的思维能力得不到有效发展的现象。
反思以前在五年级教学“鸡兔同笼”问题时出现的现象,笔者提出自己的几点困惑:
1.解题方法多样,应如何选择?
2.数学思想方法丰富多彩,应如何取舍?
3.四年级初学这个知识后,对五、六年级的后续学习有什么作用?
二、定位:在比较中融合
针对教学中出现的问题,教师该如何改进教学,如何定位这一内容的教学价值呢?笔者认为,要先从教材的分析入手。关于“鸡兔同笼”问题的编排,笔者选择了不同版本的教材进行比较。
(一)教材比较找共性
北师大版:北师大版数学教材在五年级上册安排了“鸡兔同笼”问题作为“尝试与猜测”的内容。教材在例题的解答过程中呈现了3种不同的表格形式,依次是逐一列表法、跳跃列举法、居中列举法。教材让学生在猜测、尝试和调整的过程中,认识到在解决此类问题时,最先想到的是列表枚举法,然后逐步发展到假设法。学生通过观察和思考,从中发现规律,获得解决问题的一般策略。
人教版:人教版数学教材在四年级下册安排了“鸡兔同笼”问题作为“数学广角”的内容。教材的编排从猜测到列表法,逐步延伸到假设法,还提出了“抬脚”法,体现了解决问题的探究过程和解决问题策略的多样性。教材注重的是学生的学习基础,体现的是解决问题策略的多样性,发展的是学生的思维能力。
苏教版:苏教版数学教材在六年级下册安排了“鸡兔同笼”问题作为“解决问题的策略”的内容。教材先以“租船”问题作为载体,在之后的练习中出现了“鸡兔同笼”问题,两者的思想是一致的。教材在例题的解答过程中,着重介绍了画图法和列举法,并引导学生思考“还可以用什么方法找出答案?”,可见其用意更多的是关注学生解题的方法和策略。而后,在练习中,依据“鸡兔同笼”问题,教材有意识地引导学生在画图法的基础之上,用列表假设法尝试进行解答。很显然,这种编排注重的是让学生在画图的过程中感悟鸡头、兔头、鸡脚、兔脚的变化规律,从而找到解决问题的办法。
通过比较,我们不难发现,从表面上看,解决此类问题方法多样,但实际上,教材是要借助“鸡兔同笼”这个载体,让学生采取画图、猜测、列举的方法,经过不断地探索,发现规律,感悟基本的数学思想和方法,发展学生的思维能力。
(二)融合提炼定目标
虽然方程法比画图、列表等方法要快捷、简便,但是,教师要发掘的是其中的教学价值、育人价值。因此,教师不能仅关注“鸡兔同笼”问题的知识价值,还应深入聚焦到学生的能力发展上。因此,笔者融合、提炼各版本数学教材的编排意图,确定了如下教学目标及重难点:
学习目标:
(1)经历尝试、列举(填表)、调整、发现的过程,培养学生有序思考的习惯和对尝试起点的敏感度;
(2)沟通列表、画图与算式之间的联系;
(3)培养学生对多种方法的有效选择意识;
(4)渗透有序思想、极端考虑策略及数形结合意识。
学习重点:合理选择解决策略的意识。
学习难点:建立列表、画图与假设之间的有效沟通。
三、思想:在实践中丰实
(一)突显假设的思想方法
1.在无序中萌发
教师直接出示问题:鸡和兔共8只,鸡和兔各有几只?抓住“鸡+兔=8”的等量关系,让学生猜,然后尝试算总脚数。经过“无序”思考,学生在这种猜测中体验到“假设”这一思想方法。
2.在有序中推进
教师将教学价值聚焦到“有序”数学思想方法的渗透上,让学生体会这些都是“假设”的原型。
【教学片段】
(1)出示问题
师:除了鸡和兔共8只外,现在老师增加一个条件“它们的脚一共有26只”,接下来,我们就去算一算在哪一种情况下,总脚数刚好是26只呢?
(2)思考计算起点
师:说一说,你想从哪组数据出发开始计算?还有不同的起点吗?
(3)小组合作,投影反馈(一一列举,折中列举)
呈现的方法1:从0只鸡、8只兔开始试,或者从8只鸡、0只兔开始试。
呈现的方法2:折半(4,4)尝试法。
(4)沟通联系
“鸡0只、兔8只”这种起点情况,在数学上称作“极端现象”,考虑极端情况是数学中又一常用的研究方法,有时会让你有意想不到的发现!
(二)选择合适的解决方式
1.在多样的方法中体会解题策略
从解题的角度而言,这一问题有一系列的方法适用于四年级学生,如画图法、列表法、假设法、面积法等。教师应让学生体会解题策略的多样性,并尊重学生的个体差异性,允许学生选择适合自己的解题方法。
2.在最优的方法中体会思想方法
在多种解题策略中,假设法的算式形式相对而言优势更大。但是,对算式的理解是个难点。因此,教师要考虑:假设法的思维起点在哪里?怎样将列表法、画图法与假设法进行沟通联系?
(三)提升学生的思维品质
1.在完整的思考中积累问题策略
学生通过回顾学习过程,反思“猜想→验证→调整”的整个过程,得出在解决如“鸡兔同笼”这种问题时,需要运用“有序”这一数学思想方法,做出合理的“假设”,选择合适的解题策略的结论。
2.在类似的情境中构建问题模型
“鸡兔同笼”现象只是这一问题的原型,生活中有很多类似的问题情境,如“龟鹤问题”“大小和尚分馒头”等。能找到这些问题中“鸡”的脚数和“兔”的脚数,那么,“鸡兔同笼”问题模型就清晰了。因此,在进行练习巩固时,教师要让学生多阅读、理解题意,巧用多种策略来解题,建构问题模型,发展学生的思维能力。
四、发展:在梳理后延伸
(一)适合的才是最好的
教师应将“鸡兔同笼”解法的难度与学生现有的知识水平相结合。在教学中,教师可让低年级学生选择画图法,借此渗透数形结合的思想,还可以让其选择列表法,渗透枚举与假设的思想;让中年级学生选择假设法,渗透假设的思想,或者用面积法开拓视野;让高年级学生考虑方程法,渗透方程的思想,加快解题的速度。其实,即使在同一个年龄层次,不同的学生也会表现出不同的思维层次。教师可根据实际学情采用不同的方法,因地制宜。
(二)突出的才是闪亮的
“鸡兔同笼”问题蕴含着丰富的数学思想方法。从教育的角度来看,目标培养锁定的数学思想方法当然也不是随意确定的,教师应结合解题方法和学生的可接受水平综合进行考虑,做出适当的突出与淡化。笔者在教学中考虑到数学思想方法有主次关系,故将假设法无限放大,其次是数形结合法,然后是极端思想、有序思想,等等。介于这样的突出和弱化,学生在课堂上可以知晓教师教学的重点,让重点的数学思想方法在课后得到更有效的延伸。
(三)发展的才是进步的
“鸡兔同笼”问题的教学过程应是一个由表及里、由浅入深的过程,整个过程大致可分为三个阶段:四年级——结构特征认识阶段;五年级——方法运用成熟阶段;六年级——综合训练、思想运用及概括阶段。这三个阶段可成为教学过程的一个有机整体,体现教学螺旋式上升的过程。唯有如此,学生才能从数学学科的教学中获得多方面的涵养,在发展对世界的感受、体验、欣赏和创造等能力的同时,不断丰富和完善自己的生命世界,发展自我意识。
数学知识是系统性的、有紧密联系的。数学来源于生活,又服务于生活。学生作为社会中的个体,不仅需要学习知识,还要锻炼自己的思维能力,让思维得到适合的运用、突出的展现、有效的发展。