别让符号成了隔层:小学高段数学表征转换的卡壳点与支架设计

上周听了一节六年级的分数乘法练习课,我坐最后一排,盯着那个攥着铅笔头咬嘴唇的男生看了整整十分钟。

题目是”一根3米长的彩带,用去2/3,剩下多少米”。他在草稿纸上工工整整列了3*2/3=2,笔尖在”2″这个数字上戳了好几个洞,就是迟迟不肯写最终答案。下课我递了个小纸条问他卡在哪,他挠挠头说:”我算的是用掉的长度啊,可题目问剩下的。刚才我本来还想着把彩带折成三段,扯掉两段的,怎么一写数字,脑子里的图突然就跑了?”

真的,那一刻我突然觉得,我们天天挂在嘴边的”数学表征转换”,在真实的课堂里,根本不是教研论文里写的那个流畅的、线性的转换流程。它就是一个孩子咬着铅笔头,看着纸上的符号,怎么都摸不到那个熟悉的具象场景的瞬间。

先拆穿一个常见误会:数学表征转换不是”把图变成字”的标准化动作

我听过太多教研讨论,一提到数学表征转换,大家第一反应就是”要让学生学会画线段图””要把文字题转成图形题,降低难度”。甚至有学校专门编了一套”画图解题手册”,规定了不同题型要画什么样的图,标数字的位置,线段的长度比例,恨不得让学生把画图的步骤都背下来。

这完全搞反了方向。数学表征转换的核心不是应付考试的标准化画图训练,而是在不同认知层级的表征之间建立灵活的、可双向调动的联结——从学生最熟悉的生活具象(折彩带、分披萨、攒零花钱、走路上学的路程),到半具象的操作表征(摆小棒、折纸条、涂格子、数手指),再到抽象的符号表征(数字、运算式、公式、定理),最后还要能从抽象的符号,倒着调取出对应的具象场景,甚至能换一个完全不同的场景解释同一个符号的意义。

按照建构主义的逻辑,这些联结从来不是老师能直接塞给学生的。不是你在黑板上画个标准的线段图,告诉学生”你看,3米的2/3就是这么长”,学生就能把这个图和自己折彩带的经验对上的。他得自己动手折过,自己在草稿纸上画过歪歪扭扭的线段,自己对着图念叨过每一步的意思,那个联结才是他自己的。

我之前碰到过一个年轻老师,上”小数的意义”第一课时,上课前10分钟就把定义写在黑板上:”0.1就是把1个整体平均分成10份,取其中的1份。”然后让学生在正方形格子里涂出0.1,全班涂得整整齐齐,甚至连涂的位置都和黑板上的示范一模一样。下课我随机问了三个学生:”你涂的这个0.1,在生活里能找到对应的东西吗?”三个孩子都愣了,说”不知道,老师让涂的”。你看,这哪里是建立表征联结?这就是让学生照着符号,模仿一个没有意义的图形而已。

小学六年级分数乘法课堂学生手绘线段图草稿
小学六年级分数乘法课堂学生手绘线段图草稿

这里还要提一下认知负荷理论的视角。很多老师觉得,我把图、符号、文字都摆到学生眼前,他自然就能建立联系。但实际上,学生的工作记忆容量是有限的——如果他要同时记着”老师说的定义””格子图的位置””要写的数字”,根本没有多余的认知资源去建立自己的联结。就像你给一个刚学骑车的人,同时讲平衡、握把、踩踏板、看路,他肯定会摔。不是他笨,是信息太多,他转不过来。

那个咬铅笔头的男生就是这样。他之前做了太多的”读题-列式-写答案”的训练,根本没有机会把自己脑子里的折彩带的过程,和纸上的式子做个对照。他的认知资源全用来回忆”分数乘法的式子应该怎么列”了,根本腾不出空间去想”我列的这个式子到底代表啥”。

那些悄悄卡壳的转换节点,很多老师根本没留意到

我跑了快十年的小学高段课堂,见过太多学生在表征转换的时候卡壳。这些卡壳点根本不是什么”知识点难””学生不认真”,就是我们在教学的时候,把两个表征之间的连接桥给拆了。

第一个卡壳点,是生活表征到操作表征的断层。我们总觉得学生是带着空脑袋进教室的,其实不是。每个孩子进教室的时候,都装了一肚子和数学有关的生活经验:分零食的时候要平均分,坐公交车的时候要算还有几站到,攒零花钱的时候要算多久能买到想要的玩具。这些经验本来是最好的表征起点,但我们上课的时候,往往一开口就跳到了课本上的例题,根本不给学生机会把这些生活经验倒出来。

比如上”平均数”那节课,有个老师问”大家理解的平均是什么?”,底下学生喊”就是大家一样多”,老师马上就接”对,那我们现在看这个玻璃杯水的实验”,连半秒钟的停顿都没有,根本没问一句”你上次碰到平均是什么时候?当时是怎么分的?”。就这一句话的功夫,学生脑子里那个”分薯片的时候每个人拿3片”的鲜活经验,就被老师的实验给盖过去了。他之后看玻璃杯里的水,根本不会想到自己分薯片的场景,只会觉得”这是老师上课做的实验,和我没关系”。

第二个卡壳点,是操作表征到符号表征的跳跃。我见过太多上长方形面积的课,老师让学生用1平方厘米的小正方形去摆长5厘米、宽3厘米的长方形,学生摆完,数出来一共15个小正方形,老师马上就敲黑板:”所以长方形的面积公式就是长乘宽,大家记下来。”听着好像顺理成章对吧?但你下课去问学生,为什么长是5、宽是3,乘起来就是面积?十个学生有八个会说”因为老师说的”。

这里差了整整一步。我们要带着学生把摆小正方形的过程,慢慢转成符号语言:沿着长的方向摆了5个,就是1行有5个单位面积;沿着宽的方向摆了3行,总共就是3个5相加,也就是5*3。这一步如果不慢慢转,直接从”摆出来15个小正方形”跳到”面积=长*宽”,那这个公式就是个飘在半空的符号,根本没有根。学生下次碰到算平行四边形的面积,就会乱乘两个邻边的长度——因为他根本不知道,这个乘法代表的是”单位面积的个数累计”。

小学三年级长方形面积公式探究课学生摆小正方形学具
小学三年级长方形面积公式探究课学生摆小正方形学具

第三个卡壳点,是符号表征到灵活转换的僵化。很多学生学了好几年数学,脑子里的符号都是死的。比如看到3*1/4,他只能想到”3个1/4相加”,根本想不到”3的1/4是多少”,想不到”把3个饼平均分成4份,每份是多少”,更想不到”走3千米的1/4是走了多远”。

我之前改六年级的单元测试卷,碰到一道题”请用两个不同的生活情境,解释3*1/4的意义”。全班一半的学生写的两个情境,本质上是同一个意思换了个说法:”3个1/4相加是多少”和”1/4的3倍是多少”。这哪里是真的会转换?他根本没把符号和自己的生活联系起来,只是在脑子里搜”课本上写的这个式子有哪两个意思”,搜出来就写上去,根本不会自己生成新的情境。

更有意思的是,很多老师觉得,这种灵活转换是学有余力的学生才需要练的,学困生只要会算题就行。完全错了。那些真正在应用题上卡壳的学困生,恰恰是因为他的符号和具象之间没有联结——他看到式子根本不知道是啥意思,看到题目也不知道该用哪个式子,当然只能瞎蒙。

别搞刷题式训练:几个能直接落地的转换支架

很多老师一提到要提升表征转换能力,第一反应就是”多练画图题,多刷应用题”。真的,我每次听到这种话都想叹气——刷题刷得越多,学生的表征联结可能越僵化。我们真正要做的,是给学生搭几个软一点的支架,让他在不同表征之间转的时候,有个扶着的地方,别直接踩空。

第一个支架,就是慢半拍的转译时间。不要一上课就把公式、定义抛出来,不要要求学生”读题30秒就必须列对式子”。碰到学生卡壳的时候,别急着告诉他怎么算,先问一句”你刚才脑子里想的是什么?能不能把你想的过程说出来?”。

那个咬铅笔头的男生,我当时没给他讲题,就陪着他拆自己的思路:”你刚才想折彩带,第一步是啥?”他说”把3米的彩带折成3段,每段1米,用掉2段,就是2米,剩下1米。”我就说”那你把这个过程拆成两步写式子,不用急着写综合算式。”他先写3/3=1,再写1*1=1,琢磨了半分钟,自己把两步合成了3*(1-2/3)=1。

你看,他哪里是不会?就是之前被要求”必须列综合算式”,根本没有机会把自己脑子里的具象过程,拆成一步一步的符号表达。我们总觉得学生转得慢是笨,其实是我们催得太急,把他的转换节奏给打乱了。

第二个支架,就是反向的表征作业。别老是布置”给题目列式计算”的作业,要反过来,给一个符号式子,让学生自己编生活情境,自己画对应的图,甚至自己动手做个小操作。比如不要布置10道小数乘法的计算题,要布置”请你编两个能用2.5*4解决的生活小故事,再在草稿纸上画个图表示每个故事”。

我之前在几个高段班级做过小范围的尝试,把作业里60%的纯计算题,换成了这种反向的表征题。半个学期之后,之前一看到应用题就发懵的几个孩子,现在拿到题的第一反应,是在草稿纸上画个歪歪扭扭的小图——哪怕画的是歪歪扭扭的小人、苹果、彩带,都比之前盯着题目硬套公式靠谱得多。

很多家长找我吐槽,说”我家孩子计算题全对,应用题全错,是不是他不适合学数学?”我每次都跟他们说,不是不适合,是你家孩子的符号和现实是断开的。他刷了那么多计算题,从来没让他把符号放回生活里过,他当然不会用数学解决问题。

小学高段数学反向表征创意作业学生作品
小学高段数学反向表征创意作业学生作品

第三个支架,就是错例里的转换过程记录。别把学生的错例直接打个叉,让他抄十遍正确答案就完事。要让他把自己当时卡壳的那个瞬间写下来:你当时看到题的时候,脑子里想的是什么?你列的式子代表的是什么?哪个地方的转换断了?

我翻到过一个四年级学生的错例本,上面写得特别有意思:”上次算走路的题,题目说小明走100米用2分钟,问走300米要多久。我当时算成了100/2=50,然后300*50=15000,后来才反应过来,50是每分钟走的距离,应该是300/50=6分钟。我当时就是看到数字就想乘,根本没想着把式子放回我走路的场景里看看——如果每分钟走50米,走300米要6分钟,要是乘的话,那不是走了15000米吗,太离谱了。”

你看,他把自己的转换断层写出来了。下次他再碰到题,就会习惯性地把自己算出来的数字,放回自己熟悉的生活场景里,看看合不合理。这比订正十遍正确答案有用多了。

不过话说回来,也不能为了做表征转换,就把每节课上成手工课。整节课都在折纸条、摆小棒,最后啥知识点都没落地,那也走偏了。转换的核心是联结,不是为了操作而操作。你摆了10分钟小正方形,最后一定要带着学生把摆的过程转成语言,转成符号,转成公式,不然那就是手工课,不是数学课。

我年轻的时候当老师,也犯过这个错。总觉得教得越快越好,把公式讲完,学生练会,考试能拿分就行。直到有次毕业的学生回来看我,说”老师,我现在上初中了,学物理看到公式,总觉得不知道这个东西在现实里是啥,是不是我当时学数学的时候就没搞懂?”我当时心里咯噔一下。原来我之前教的那些符号,根本没有在他们脑子里扎根。他们只是把符号搬到了考试的卷子上,考完就全忘了。

上周我又碰到那个攥铅笔头的男生。他现在做应用题的时候,草稿纸上永远先画个歪歪扭扭的彩带,标上3米,划掉2/3,剩下的部分写个大大的1。他说”老师,我现在不慌了,反正我画完图,就知道我算的数是哪部分的。”

真的,哪有那么难。别着急。别硬塞。让他把脑子里的东西,慢慢转出来就行。

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