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独家策划︱数学语言:发展数学核心素养的基石

 以文化人视界 2017-08-01

苏联数学教育家斯托利亚尔指出:数学教学就是数学语言的教学。法国数学家庞加莱说:没有数学这门语言,我们便无法发现世界内部的和谐和事物间的密切联系。《义务教育数学课程标准(2011年版)》中特别强调:要重视学生运用数学语言解决实际问题的能力以及正确、熟练使用数学化的语言进行表达交流的能力。可见,发展数学语言十分重要。在数学教学中,关注学生数学语言的表达,是提升学生的数学核心素养的基石。那么,数学语言的内涵是什么?数学语言发展的必要性有哪些?在教学中如何引导学生运用数学语言进行表达?本文拟就以上几个方面做一些思考和探寻。


一、数学语言的内涵

数学是研究数量关系和空间形式的科学。广义地说,一切用以反映数量关系和空间形式的语言都是数学语言。按照一定的规则表达数学意义,交流数学思想的文字、符号、图表就是数学语言。因此,一般意义上,把数学语言分为文字语言、符号语言和图表语言。

文字语言主要是用自然语言描述数学中的概念、定义、规则等,是自然语言经过加工改造而成的。它的特点是通俗易懂,便于理解,但有时候文字偏多,表达起来不够简洁、精准。

符号语言是数学语言的标志,它用抽象的、概括的语言反映了数学中各种数、数量之间的关系。数学中的许多公式、定律都是用符号语言进行表达的。如,长方形的面积公式一般写成:S=a×b,加法交换律用符号语言表达为:ab=ba。符号语言体现出高度的抽象性、简约性,便于数学的推理及模型建构。

图表语言就是数学中表达数量关系和空间形式的各种图形、图像和表格。图表语言直观形象,能够使数量及数量关系清晰明了,能够直接反映某些对象的变化、关系、结构等。

二、发展数学语言的必要性

数学语言是数学思维的外显形式和载体,它简化了数学思维的过程。正确使用数学语言,有助于数学问题的顺利解决、数学概念的深刻理解和数学思想的有机渗透。

(一)有助于数学问题的顺利解决

在解决问题的过程中,学生往往会依托题中给出的文字语言,但有时凭借文字语言比较难表达数量关系,这时可以引导他们借助数学语言的多种形态,如符号语言、图表语言。

比如,教学分数的初步认识时,有这样一道拓展题:

有三个小朋友参加了一次数学竞赛,欢欢做对了所有题目的14,乐乐做对了所有题目的16,天天做对了所有题目的13。谁做对的题目最多?谁做对的最少?说一说你是怎么思考的。

由于题中没有告诉这次的数学竞赛一共有多少题,因此,学生在解决问题时就会运用不同的数学语言(见图1~3)。

1所示的解法借助图形解决问题,体现了抽象思维;图2所示的解法借助图形的个数解决问题,体现了形象思维;图3所示的解法采取的是假设思路,用除法算式很好地解决了问题。图2、图3所示的解答方法,也是数形结合思想的很好体现。教学中,教师应注重观察、分析、比较学生不同数学语言的使用,以促进学生数学思维的提升。

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 (二)有助于数学概念的深刻理解

数学领域,有些概念比较浅显,有些概念却晦涩难懂。借助不同的数学语言进行表达,可以很好地帮助学生理解一些抽象概念。

比如,教学长方形的周长,学生容易理解长方形的周长=长+宽+长+宽,却难以理解长方形周长=(长 宽)×2”。为什么要用长加宽的和乘以2呢?借助图形,学生就容易理解。如图4,把一个规则的长方形进行分解,四条边分成两组,每一组包含一个长和宽。借助图表语言的表达,学生很快明白长方形的周长里包含两组 ,所以,长方形的周长=(长 宽)×2

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 (三)有助于数学思想的有机渗透

数学知识与数学思想是紧密联系的,数学知识的发生、发展过程,也是数学思想的发生和凸显过程。数学思想的形成需要在教学中不断地提炼、理解、运用。在教学过程中,借助数学语言的表达能更好地实现数学思想的有机渗透。

比如,两位数加一位数的口算练习,为了让学生厘清什么时候进位,什么时候不进位,教师往往会用文字语言描述:当两个加数的个位相加时进位,这就是进位加法;当两个加数的个位相加时不进位,这就是不进位加法。这样的描述比较繁琐,且要求学生同样用口头语言表达还是有一定难度的。教师不妨借助图表语言(见图5)进行表达,清晰明了。在这一过程中,分类思想、模型思想都得以渗透。

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三、发展数学语言的具体策略

(一)在了解中孕育

数学语言有着丰富的内涵及特定的意义,特别是符号语言,从功能上看有关系符号(如=><),运算符号(如-、+、×÷),当然还有性质符号、标点符号、缩略符号,等等。符号的意义是约定俗成的,这些符号的历史在教学中也应让学生去了解。

比如,教学乘法的初步认识,可以让学生了解乘号是怎么产生的,为什么能流传下来。乘号非常像加号,是因为它就是加号旋转45°得到的,这表明乘法源于加法,但是又不同于加法。通过了解,学生明白,流传至今的符号一定是内涵为大家所接受的,从而进一步理解符号语言的含义。

另外,还要让学生逐步了解数学表达的多样化,同一数学对象可以采用多种数学语言予以表达。在充分了解数学语言的基础上,学生可用自己的方式去表达数量、数量关系、运算定律等。不同的学生的表达可能会不同,教师要使学生明白不同方式表达的内涵是什么、它们之间有什么异同点并寻找最佳的表达方式。

(二)在表征中丰富

问题表征是人们解决问题时所使用的一种认知结构,具有多种形式。问题表征的质量影响着问题的解决,甚至是能否顺利解决问题的关键。在日常教学中,教师应该有意识地创设条件,引导学生用不同的数学语言表征条件和问题,从而获得问题解决的有效路径。

比如,教学图6所示的例题之前,教师调整了原有的教学结构,借助课前小研究的形式,要求学生用不同的方式表达所获得的信息,以及题中裤子和上衣的关系。教师在上课之前首先对学生的表征方式进行了梳理,图7所示的六位学生的表达方式基本代表了全班学生的想法。教师再引导学生充分讨论这六种表达方式,让学生感受到文字语言、图表语言的表达都具有一定的局限性,图6中的数量关系用线段图进行表征最利于问

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题的解决。如此教学,使得学生既明白了各种表征方法的内涵,又体会到各种方法的优越性。

(三)在互译中发展

不同数学语言类型之间的互译,不仅有利于数学知识的理解和记忆,还可使学生熟悉数学语言本身,能合理、简洁、准确地用文字语言、符号语言、图表语言表达数学思维,提高数学素养。因此,在教学中要通过数学语言的互译训练,锻炼学生思维的灵活性。

比如,解决以下问题:

六年级学生进行足球比赛,共4个班参加,分别是:红队、黄队、绿队和蓝队,如果每两支球队比赛一场,一共要比赛多少场?

教师要求学生用自己的方式列举出结果(见图8~11)。

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 学生用不同的数学语言列举的过程,也是不同数学语言的互译过程。这样的互译,有利于学生对数学语言的理解,进而充分感悟数学语言的功能,发展数学语言和数学思维。

(作者单位:江苏省南京市玄武区教师发展中心,210016

《教育研究与评论》(小学教育教学)2017年第6

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