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小学数学1-6年级“数形结合”思想在教材中的实施(建议收藏)

小学数学1-6年级“数形结合”思想在教材中的实施(建议收藏)
数形结合是《义务教育数学课程标准(2022 年版)》重点强调的数学思想,是落实几何直观、推理意识、模型意识核心素养的重要载体。它不是简单的画图解题技巧,本质是实现“数”与“形”两种表征系统的双向转译:以形助数、以数释形,贯穿小学数学四大学习领域,呈螺旋式进阶。以形助数是把隐性数量关系可视化,化解抽象概念难点;以数释形是用数、算式精准描述图形属性,弥补直观感知的模糊性,避免只凭视觉判断。

由于篇幅所限,今天只涉及“数与代数”领域。

一年级涉及四个问题:

数的认识:点子图、小棒、计数器(10 以内、20 以内、百以内数);加减法:实物图和圆圈图(实线表示相加、虚线或划掉的表示相减),数线(以0为起点数轴)、一图四式;比多少:一一对应画图(同上括号);排队问题:画圆圈代表人。

1.在一年级,最重要的训练思维的方法是一图四式:起初一图一式到一图两式,最后是一图四式,比如:

一图四式是第一学段“数与运算”领域典型的数形结合学习载体,依托一幅表征总数与两个部分量的直观图示,写出两道加法算式、两道减法算式,是学生建立加减互逆关系、理解等号的关系意义、初步感知相等、等值、等价关系的起始学习活动,承载发展几何直观、推理意识的素养目标。

这种直观模型,固定呈现一组三量结构:部分量a、部分量b、总数c(a≠b);由此生成四个算式:a+b=c、b+a=c、c-a=b、c-b=a。教学中要把握图示的结构属性:图本身不变,观察视角、数量关系解读发生变化,实现“一形多式”,这也是后来加法模型的前身。

二年级主要涉及二个方面:

1.乘法意义:方阵图、点子图(几个几);例:3×4画3行,每行4个点;有余除法实物图。

在这道例题里,4排桌子,每排5张,画图解释,5×4=20(张),这里没有给出不同视角看题,也可以看成5列桌子,每列4张,4×5=20(张),二者不做区别,这在《课标》第100页的例3的点子图里已经明确表示过了。

2.除法:平均分图、包含除圈图、乘除互逆和有余除法

二年级下册,第二单元《表内除法(一)》第42页,24个包子,每屉4个,可以放几屉,这是标准的包含除图形;24个包子平均分成6份,每份几个?这是典型的平均分图形。

等分除是平均分成几份,求每份几个?包含除是每几个一份,求可以分成几份?但教材不出现“包含除、等分除”名词,只给直观圈图模型。

乘除法互逆运算中的“一图三式”是理解乘除之间关系最核心表述。

有余除法:摆小棒。

三年级主要涉四及个方面:

1.倍的初步认识;倍的认识有点子图和线段图在例题中展示。

2.多位数乘一位数:点子图拆分。(12×3 拆成 10×3+2×3)

3.归一、归总问题:线段图;

归一问题:3个碗18元。买8个同样的碗,需要多少钱?(示意图,圆圈图),单一量不变,份数变化,总量跟着变;不同情境算式,共享同一个不变的 1 份。

例9(P72):归总问题:妈妈的钱买6元一个的碗,正好买6个。用这些钱买9元一个的碗,可以买几个?(线段图),总钱数、总产量这个总量不变,单一量和份数反向变化,数形进阶:点子圈图(倍→示意图(归一)→规范线段图(归总),是数形结合载体从具象走向半抽象的关键一步。

4.分数初步认识:圆形、长方形、纸条涂色图(平均分);

四年级涉及四个问题:

1.大数:数位顺序表、计数器。在一、二、三年级都有关于数和大数的用图表示的,四年级学了最后的的大数,涉及数位和用计数器计数。

2.运算律:点子图、长方形面积模型。比如:乘法分配律:(a+b)×c=a×c+b×c 最经典!大长方形切成两个小长方形。教材没有给出图示,但是教师会在教学和考试检测中经常使用该图。

行程问题:线段图(路程、速度、时间,相遇问题),本册行程问题没有给出相应的线段图,但以后线段图将成为解决行程问题不二的方法。

3.小数起源于度量,不能够整数度量的时候,就引入了十进制分数,这是理解小数的最直观的例子。

4.鸡兔同笼:列表 + 画图(画头添腿)

鸡兔同笼问题是中华数学文化宝库中的典型问题,用算术法解决也是我国古代解决这些问题的重要方法。

列表法:

画图法:

五年级涉及四个问题:

1. 小数意义、小数加减乘除:方格图、面积模型:0.3×0.2:边长 0.3、0.2 的正方形,百格图看涂色。

2.这里出现了行程问题的线段图。

3.同分母加减的饼状图:

4.异分母加减的线段图和面积图:

六年级涉及六个问题

1. 分数乘除法:面积图是重中之重

2.整体“1”的线段图:这是整个小学数学中最抽象、最重要、最难以理解的问题,除了数形结合,将很难理解,体现数形结合的重要性。

3.小学阶段唯一具有0刻度左侧负数的认识图:

4.百分数的柱状图和表格:

5.百分数的线段图:

6.正比例和反比例的“平面直角坐标系”的“函数图象”

7.还有大量的数形规律中图形:点阵、正方形数、斐波那契、找规律(看图写算式)

小结:

课标不把数形结合当成单独的知识点安排,而是渗透型、持续性思想:从一年级一图四式、数的分与合,到分数面积模型、线段图解决问题,再到正比例图像,螺旋上升,层层进阶。它不是某一课的目标,而是贯穿1—6年级的长线思维目标。看图转算式、看算式画图,也就是两种表征的互译能力。而这套表征转换能力,正是代数思维的基础。主动双向转换的思维习惯要求,看到数、式子,主动想象对应的直观模型;看到图形,主动提炼隐藏的数量关系。几何直观素养的评价要点,看学生能不能自主用图形描述关系,能不能借助图形发现规律、说明道理,而不是教师要求下被动画图。

数形结合涉及小学1-6年级所有内容,尽管用一个篇幅仅仅表述了“数与代数”中的数学形结合思想,但仍然挂一漏万,足见其在数学中的意义和深远影响。

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