重视符号意识的培养

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  冯回祥,华中科技大学附属小学数学教师,湖北省特级教师,中学高级教师。现任湖北省武汉市数学学会理事,华中师范大学硕士研究生首批校外导师。
  在“国培”讲课时,有一位青年教师问我,在求两个数的“最大公因数”和“最小公倍数”时,是否可以用符号来表示结果,因为教材中没用符号来表示。
  在我看来,他问的是一个带有普遍性的问题。我的回答是:引进“符号”是必须的,因为它简洁、方便;用符号(a,b)和〔a,b〕来分别表示两个数的最大公因数和最小公倍数,肯定是规范的,这个可查阅谷超豪主编的数学词典。
  这次简单的交流,给人一种“批判性精神”缺失、“符号意识”淡薄的印象。在此,就“符号意识”的培养这一话题,来谈谈我的一些思考。
  英国著名哲学家、数学家罗素说过:“什么是数学?数学就是符号加逻辑。”可以说,没有符号,就没有现代数学。《标准(2011年版)》指出:“符号意识主要是指能够理解并且运用符号表示数、数量关系和变化规律;知道使用符号可以进行运算和推理,得到的结论具有一般性。建立符号意识有助于学生理解符号的使用,是数学表达和进行数学思考的重要形式。”因此,符号意识的培养理应受到数学教师的高度重视。那么,教师要如何培养小学生的符号意识呢?
  第一,借助经验,让学生喜欢数学符号。
  在生活中,符号无处不在。如,红色的“十”是红十字会的专用标志,红底黄色的“m”是麦当劳的标志,马路上、街道旁有很多标有交通符号的牌子……生活中的符号可谓举不胜举。了解符号,运用符号已成为现代人生活中不可缺少的一部分。毫无疑问,小学生在生活中获得的关于符号的认知经验以及相应的符号意识,对于认知数学符号会有很大的帮助。
  小学生在六年的学习中,要认识很多的数学符号,有对象符号(如数字、圆周率)、运算符号、关系符号、结合符号(如小括号)、性质符号(如正、负号)、略写符号(如因为“∵”、所以“∴”)等。学生如何理解和掌握这么多的符号,需要教师借助经验,进行智慧教学。
  如,教师在教学阿拉伯数字符号时,借助经验进行形象教学,让学生诵读:1像铅笔,细又长;2像鸭子,水中游;3像耳朵,两道弯;4像小旗,迎风飘……实践表明,富有童趣的儿歌能激发学生的认知兴趣,有助于他们记忆字形并掌握书写体。
  又如,教学加、减、乘、除四种运算符号时,教师可以通过形象的比喻并结合课件动态演示,让学生去理解符号代表的含义。如,加号的演示:先出现一横,再移来一竖,以显示“合并”“添上”“增加”的意思。减号的演示:从“ ”里拿走一竖,表示“去掉”“减少”的意思。乘号的演示:将“ ”转动45°成“×”,表示特殊的加,即同数连加。有了这些做基础,到教学除法时,学生一般都会自己解释除号“÷”的含义。用这样的方式教学,教学效果非常明显,孩子们也印象深刻,不会出错。
  第二,引导学生认识数学符号的特点。
  数学符号是人们在研究数量关系和空间形式的过程中产生的。
  首先,要让学生认识数学符号具有抽象性。如单位“1”不仅可以表示一个物体、一个图形、一个计量单位,还可以是一个群体等。这个“1”具有一定的抽象性。
  其次,要让学生认识数学符号的简洁性。数学中有些内容,学生用文字来叙述是较麻烦的,如果能用符号来表示,不仅简洁,而且方便。如,用(a b)c=ac bc来表示乘法的分配律。又如,对求24和30的最大公因数和最小公倍数的题,学生很容易掌握其求法,但很不乐意把结果用文字表达出来,因为要写那么多字。最终,他们表达出来的结果要么是不认真的,要么是不够完整的。如果教师允许学生这样表示结果:(24,30)=6;〔24,30〕=120。学生不仅会很开心,而且能感受到数学符号的简洁美,进而更喜爱数学,可谓一举多得。事实上,在小学数学教学中,还可以大胆引用一些简洁的符号,如平行“∥”、垂直“⊥”、不等号“≠”、三角形“△”、因为“∵”、所以“∴”等等。
  其三,让学生明确数学符号的一般性。
  如果用具体的数和运算符号组成式子,只能表示个别具体的数量之间的关系。如,长是8厘米,宽是2厘米,8×2=16(平方厘米)仅代表的是那个具体的长方形的面积。又如,2014新版教材五年级上册第五单元例1的题目是,小红1岁,爸爸就是1 30=31岁,也是仅仅表示具体的年龄。而用字母表示,则简单明了,还能概括出数量关系的一般规律,在较大范围内肯定了数学规律的正确性。在刚才例1的题目中,如果说“1 30,2 30,3 30”代表的是特殊性关系式,那么“a 30”就可代表一般关系式。该式既是表示任何一年爸爸与小红的岁数关系,又抽象概括出了数量关系的一般规律,即无论过多少年,两人的年龄差是不变的。当然,运算定律、计算公式、有关法则均可表示变化的一般规律。
  第三,在具体情境中,体会数学符号的作用。
  学习数学的目的之一是要使学生懂得符号的意义,会运用符号解决问题。小学生处于形象思维向抽象思维发展阶段,教师要尽可能地向学生提供丰富的学习材料,使学习活动处于情境之中。教师还要有意识地利用学生的生活经验,引导学生感受到符号引入的必要,鼓励学生用自己独特的方式表示具体情境中的数量关系,逐步走进符号化的数学世界。
  在进行常用的数学符号教学时,教师要结合具体情境,让学生了解符号产生的需要,认识到由于使用符号,才能清楚、简便地表达这些具体情境中的数量关系和变化规律。如,在“认识分数”教学中,教师创设“等分苹果”的情境,引导学生从“一半”过渡到“二分之一”,最终引出数学符号语言“[12]”。又如,教学方程的意义时,可以借助天平,创设“平衡——不平衡——平衡”的问题情境:
  (1)天平左边放的是一个100g的杯子中装了一些水,左边的质量怎样表示?
  (2)天平右边放的是250g的砝码,如果天平不平衡,怎样用算式来表示?
  (3)如果天平平衡,又该用一个怎样的算式来表示?
  针对上述问题,学生需要用字母x来表示杯子中水的质量,并用“x 100”来表示第(1)问;用算式“x 100>250”或“x 100<250”来表示第(2)问;用“x 100=250”来表示第(3)问。在这个过程中,学生不仅体验到了引用x的需要,也认识到了用x表示水的质量的作用,同时加深了对符号在数学中作用的体会。
  第四,在解决问题中,经历符号化的过程。
  系统地运用符号,可以简明地表达数学思想,以顺应思路解决问题,从而简化数学运算或推理过程,加快数学思维的速度,促进数学思想的交流。以一道计算题为例:
  6只鸡的质量,等于3只鸭的质量,等于2只鹅的质量。已知一只鸡的质量是3千克,鸭和鹅的质量各是多少?
  这道题虽然是一道计算题,但与普通计算题相比,它对学生的逻辑思维能力要求更高些。要想让学生思维顺畅,就必须自觉地运用符号去进行描述和表达。
  首先,学生可以列出下面的等式:
  6只鸡=3只鸭=2只鹅
  2只鸡=1只鸭
  这里,学生用汉字来代替真实的动物,已经是在运用符号了,但仅此是不够的,教师还应该因势利导,要求学生用更简洁的符号来表示,在教师的引导下学生用x、y、z分别代替鸡、鸭、鹅,上面的式子就变成了:
  6x=3y=2z
  2x=1y
  至此,学生不仅成功地运用符号描述并表达了数量关系,而且,成功地实现了从文字到字母符号的转变。接下来在教师的引导下,学生得到结果就很容易了。
  由此可见,在解决问题的过程中,让学生经历符号化的过程,再通过交流、分享,积累解决问题的经验,他们就会体会到用数、形将实际问题“符号化”的优越性。
  符号意识的培养是一个长期的过程。我们应紧密结合数学各个知识领域的教学,引导学生在发现问题、提出问题、分析和解决问题的过程中,理解并运用数学符号进行表征、转换、运算和推理,切实有效地发展学生的符号意识。
  责任编辑 严 芳
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