度量的内容结构是相同的:核心要素两个 (度量单位、单位的个数即度量值)、基本性质三条 (运动不变性、合同性、有限可加性)

度量内容的教学策略也是相通的,即教师备课时要把握度量的本质,设计教学活动时应该注意:让学生经历单位的产生过程、单位的累加过程,形成单位的观念并以此为标准学会估计,培养数感,积累度量活动的经验。

因此, 不管是备课还是评课都应该从这几个方面进行思考。

本文选自︱《小学教学(数学版)》2013.05

作者︱刘加霞

度量的本质是“比”

01

从概念上看,度量是用一个数值来表示物体的某一属性。从行为上看,度量就是将一个待测量和一个标准量(单位)进行比较,“标准”的个数就是度量的结果。

我们还强调,度量教学的关键是:“数”出度量单位的个数,建立“一个长度单位的观念”,培养学生的量感,具体表现是根据具体物品选择合适的单位以及估计长度。

所有这些量中,长度是最容易感知和学习的,小学是分阶段学习长度的:先学习厘米与米,其次是毫米与分米,最后学习千米,可以说学习这些内容的方式与策略是相通的。

毫米是小学阶段学习的长度的最小度量单位,由于 1 毫米“太小”,学生应该如何 1 毫米 1 毫米地数出单位的个数?如何理解“1 厘米=10 毫米”的合理性与价值?学生在学习这些内容时会出现哪些疑难与困惑?教师如何针对学生学习的疑难困惑而设计有价值、有实效性的学习活动?

赵老师在执教“毫米的认识”时对这些问题都有思考。

从“厘米尺”到“毫米尺”:

单位越小度量结果越准

02

要度量任何一个量都要有单位,单位经历了从非标单位到国际标准单位的发展历程。单位不唯一,都有很多,例如任何一个量的国际标准单位都是一套“单位系统”(相邻单位之间有相对固定的数量关系),为了度量得更精确,需要产生小单位。

长度也不例外,学习了厘米、米之后,再学习毫米、分米,所以认识毫米时应该有学习的需求:为什么学习毫米?毫米是怎么产生的?

赵老师执教的“毫米的认识”一课就让学生经历了要想更精确地度量“附小币”的长度就必须有更小的单位这样的情境。 因此,上课时教师给出的是 “厘米尺” ,最小单位是厘米,而不是学生常见的直尺,最小单位已经是毫米。

看似简单的情境其实不简单,从 “厘米尺” 到 “毫米尺” ,让学生亲身经历了 “产生更小单位” 的过程。教学中如果用现成的直尺来度量 “附小币” ,学生则没有思维的投入而只有测量的技能。

让学生经历把“大单位”1 厘米平均分成若干份,其中 1 份作为新的单位的过程具有重要意义。 例如,把 1 厘米平均分 10 份还是 2 份?

我在听其他教师执教这节课时,有的学生是把 1 厘米平均分成 2 份,其中 1 份作为单位进一步测量。到底分成 2 份还是 10 份?在教学中就产生了冲突,不同的学生有不同的看法(平均分成 2 份更朴素,但平均分成 10 份所得到的新单位更小,度量的结果更准确,而且与通用的十进制计数法相匹配)。

让学生经历“平均分成多少份”的讨论过程,学生就会有质疑、冲突,进而有思维的投入。

如何让目标的度量更准(把握度量的本质)(1)

在赵老师的教学中,学生基于自己的学习经验和生活经验,很自然地都把 1 厘米平均分成10 份,每一小份就是“更小的单位”。分成多少份学生之间没有冲突,但把 1 厘米长的线段平均分 10 份,在 1 厘米长线段的“中间”到底画几条刻度线(“小竖道”)则出现了冲突:

师:嗯!只要把 1 厘米平均分成 10 份,就能找到比厘米更小的长度单位——毫米。要想把 0 到 1 这一小段平均分成 10 份,中间应该——

生:(脱口而出)画 10 道!

生:不对,应该画 9 道!

(其他学生有的同意“10 道”,有的同意“9 道”)

师:到底应该画几道呢?

(“9 道”,“10 道”的声音依然不绝于耳)

这也是一个很有趣、很有价值的冲突,不就是“植树模型”吗?在这样的冲突、质疑、观察、操作中不也为以后学习“植树问题”积累了一些经验吗?有过这样的冲突,我们相信学习植树问题时会有学生有种“噢,好像见过似的”恍然大悟的感觉。

如果不经历 1 毫米的产生过程,而仅仅知道 1 厘米等于 10 毫米这样一个事实,就不会有这个“意外收获”。如果不让学生经历“过程”怎么为学生积累数学活动经验呢?要知道,教师的讲解和告知很难为学生积累数学活动经验。

“1 毫米”指“哪儿”:

是蚂蚁还是蚂蚁的“腰”

03

感知 1 毫米到底有多长,可以设计很多操作感知活动,一般都是:

师:嗯,有的同学知道了,一分硬币的厚度就是 1 毫米。老师这里准备了一些一分硬币,在大家桌子上的小纸袋里,大家来感受一下,先用手这样捏起一分硬币,再把它抽出来,感受一下。

生:都快看不出有缝了。

师:再插进去、抽出来,多感受几次。

然后再举出生活中的其他例子,蚂蚁是学生最愿意举的例子,因为在日常生活中形容“小”的具象就是蚂蚁。但笼统地说,“蚂蚁”可以吗?

我听过几次“毫米的认识”的教学,凡是让学生经历过 1 毫米 1 毫米地数、感受 1毫米有多长、1 毫米到底指哪儿的活动,在举例说出蚂蚁时学生都会有停顿、有质疑、有思考。

生:蚂蚁的长度。

(马上有学生反对:有的蚂蚁有好几毫米长呢!该生马上纠正说:“我说的是蚂蚁中间那部分,就差不多是腰的那儿!”)

师:大家说得非常好,尤其是有的同学提到了蚂蚁,还有蚂蚁的腰。蚂蚁已经很小了,蚂蚁的腰就更细了。(学生纷纷大笑)大家觉得 1 毫米怎么样?

生:很小、很小。

师:是的,毫米是一个很小的长度单位,其实在生活中,也经常用到毫米来作为测量的单位,比如大家用的自动铅笔,还有字笔,笔芯的规格就是用毫米来表示的(大屏上呈现各种笔芯的规格),“毫米”我们用字母表示就是“mm”。

在教学“毫米的认识”时,真正让学生理解“毫米”,除了要让学生理解为什么要产生“毫米”这个长度单位,还要让学生知道“1 毫米”到底指哪里,是什么的长度。

(有学生误以为一个“点”就是 1 毫米,没认识到 1 毫米仍然是指“线段”的长度) 这样学生头脑中才能有表象的支撑,逐步形成关于毫米的观念,进而以此为标准学会估计,逐步培养学生的数感。

如何让目标的度量更准(把握度量的本质)(2)

教学中重视 1 毫米到底指“哪儿”有意义吗?知道“很小、很小”不就行了?其实不然,我在听另一位教帅执教“毫米的认识”时,出现过这样的现象:

通过课前调研,很多学生已经知道 1 厘=10 毫米,教学中教师首先确认学生是否都知道这一结论,全班学生都认可。然后教师让学生在自己的直尺上先找出 1 厘米在哪里,然后再数一数,1 厘米中有几个 1 毫米。

学生经过数数后,有几个学生(甚至有一个学生称之为“重大发现”)说:“老师,1 厘米不等于 10 毫米, 1 厘米= 9 毫米, “ 1 厘米”中间有 9 条 “小道” (刻度线),所以 1 厘米应该是 9 毫米。” 原来,学生把 “刻度线”的长度当成了 1 毫米, 1 厘米之间确实是 9 条刻度线。

有一次我给北京市的高中政治骨干教师讲述这个案例时,竟有老师说:“在尺子上,不就是1 条刻度线就是 1 毫米吗?”“我们还真不知道 1 毫米究竟指哪里。”“我们上小学时好像从来没这样‘深究’过尺子。”

确实,传统的数学教学不强调这些重要的过程,以知道事实性结论为目标,教学中没有数1 毫米线段的过程,学生的这些问题和困惑也不会暴露出来。

连续的量的本质:

超越感知、知觉的无限分割

04

显然帮助学生澄清哪儿是“1 毫米”是有价值的:1 毫米 1 毫米地首尾拼接起来,产生更长的线段即几个 1 毫米就是几毫米(数单位的个数得到的数量就是度量值)同时再小的长度单位根据需要都可以无限细分下去的,只是很难通过动手操作来实现。

但这种“无限分割”的思想决不能仅仅靠操作、靠感觉来理解,更多的是依靠推理、想象来理解,这正是数学特有的魅力所在:来源于现实生活,但也要超越现实生活(感觉、知觉)。这也正是连续的量的本质所在:无限分割,每一份的大小趋于 0。

如何让目标的度量更准(把握度量的本质)(3)

因此,赵老师以此作为课堂教学的结尾,给我们带来不失本质的思考空间:

师:刚才我们说到,如果是印刷附小币,精确到毫米我们就满意了。如果是做科学实验或者制造一些精密仪器,精确到毫米还不够,根据实际需要,就会产生更小的长度单位,如果我们想让结果更加精确,怎么办?

生:我们就把毫米再平均分成 10 份。

师:你的意思就是把 1 毫米再续细分,就能够找到一个——

生:比毫米更小的单位。

生:我还知道纳米。

师:对,其实比毫米更小的单位还有很多,比如有丝米、忽米、微米、纳米、埃等。我们可以根据需要,把其中一个长度单位通过再细分,得到一个更小的长度单位。至于是不是每次都平均分 10 份,就需要大家去查找资料,或者在今后上中学甚至上大学后再去研究了。

生:我想问的是,毫米都那么小了,怎么还能再分呢?

至于还能不能再分割、是不是还平均分 10 份,甚至于更小的长度单位到底应该叫什么名字等问题,都为学生带来了思考的空间,都为进一步认识“量”积累了活动经验。

如何让目标的度量更准(把握度量的本质)(4)

毫米虽然“很小、很小”,但其教育价值并不小,关键在于教师是否能够认识到这一教学内容的教育价值,并设计合理恰当的活动来实现。

刘加霞︱北京市教育学院

本文是全国教育科学“十一五”规划 2010 年度中小学数学教育专项重点课题“基于 PCK 的中小学数学教师专业发展研究”的阶段性成果

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