从数小棒到写符号:中小学数学抽象的“真爬坡”与“假跳跃”

上周跑了三所学校的教研活动。 听了六节数学课。 两节低段的数概念,两节中段的分数,两节初中的代数入门。 说真的,越听越觉得,现在大家嘴上说要培养数学抽象素养,实际上十节课里有八节,都把抽象上成了“赶进度”。

被简化的“数学抽象”:不是“扔掉实物”的一刀切

上周听的第一节三年级数感课,印象特别深。老师拿着一整盒彩色小棒,带着学生从1数到10,数到10的时候,她突然把所有小棒哗啦一下收进讲台抽屉,转身就在黑板上写下“10个一是1个十”。底下坐的小孩,有的抠橡皮,有的盯着桌角的卡通贴纸发呆,整节课没人敢问——刚才那堆花花绿绿的小棒呢? 这就是典型的假抽象。
小学一年级数学课堂学生操作小棒认识十进制实景
小学一年级数学课堂学生操作小棒认识十进制实景
很多老师对数学抽象的理解,从根上就偏了。大家总觉得,抽象就是要把所有具体的、看得见摸得着的东西全部扔掉,只剩下干巴巴的概念、公式、符号。好像只要把实物一收,把定义一写,学生就自动完成了从具象到抽象的跨越。 真的不是。 从建构主义的认知发展逻辑来看,低段儿童的数学抽象,从来不是被动地“去掉实物”,而是要在反复的动手操作中,把外部的动作经验,一点点内化成自己脑子里的心理图式。就像认识十进制,小孩不是听老师说“10个一是1个十”就懂了的,他得自己把10根小棒摆成一排,数一遍,再用皮筋把这10根扎成一捆,摸一摸这捆小棒的厚度,数的时候不用一根一根数,直接数这一捆就代表10。这个扎皮筋的动作,这个摸小棒厚度的触感,才是“十进制”这个概念在他脑子里扎根的地方。你把这个环节省了,直接把小棒收走写定义,学生记住的只是一句没有任何经验支撑的话,跟背“床前明月光”没区别。 从认知负荷理论的角度说,这种直接从实物跳到符号的教学方式,本质上是把本该由操作环节分解的认知负荷,全部压到了学生的工作记忆上。当学生没有通过操作建立起跟概念绑定的具身经验的时候,所有的概念信息都是孤立的、没有意义的符号碎片,在工作记忆里占的认知容量会特别大,学生根本没法把这些碎片组织成有逻辑的认知结构,只能靠机械背诵完成任务。而机械记忆的东西,忘得快,用不活,遇到稍微变一下的情境,就完全认不出来了。 我真的见过太多老师,把课堂的每一分钟都算得死死的:摆小棒2分钟,讲定义3分钟,做练习10分钟,多一秒都舍不得给学生留。你问他为啥,他说“考试不考摆小棒,只考定义和计算”。可考试考的是啥?是学生能不能用抽象出来的数学知识,解决新的问题啊。你把抽象的过程省了,学生背下来的定义,到了考场上换个情境就不认得了,这账怎么算? 之前跟个教了二十年书的老教师聊,她吐槽现在的小孩越来越笨,连十进制都记不住,每次考填空“10个一是( )”,总有一半人填错。我没好意思当面说,哪是小孩笨,是你把人家扎皮筋的那三分钟给省了——那三分钟就是抽象的关键节点啊!你不让他亲手扎一次,他怎么知道10根小棒凑在一起,跟1根小棒有啥不一样? 假抽象的核心,是把“抽象的过程”偷换成了“抽象的结果”。老师把自己已经抽象好的符号、定义、公式,直接塞到学生手里,还觉得是在帮学生省时间,实际上是把学生爬坡的梯子给拆了,让人家直接站在坡顶往下看,他当然不知道坡是怎么爬上来的。 就像现在很多地方教“认识人民币”,总觉得大家都用手机支付,这部分内容太老了,没必要让学生拿仿真人民币模拟买东西,直接讲“1元=10角”,让学生背换算关系就行。可这部分内容里的抽象是什么?是学生要拿仿真的人民币,去模拟买一块橡皮、一支铅笔的过程,知道1元的硬币可以换10个1角的硬币,这个等量关系跟之前学的十进制是完全通的。你跳过买东西的操作直接讲换算,学生根本理解不了为什么1元等于10角,他只会觉得这是老师定的硬规则,要背下来应付考试。等他下次遇到人民币换算的题,还是会错。

抽象不是“一步到位”:被跳过的中间表征层

我在课堂观察的时候发现,现在很多老师设计的数学抽象路径,是一条笔直的直线:左边是实物操作,右边是符号表达,中间啥都没有。好像学生只要从实物这头跨一步,就能直接踩到符号那一头。 哪有这么容易的事。 儿童的抽象发展,从来不是一步跨过去的,中间必须有两个关键的表征层:一个是表象表征,就是学生在做完操作之后,能在脑子里浮现出刚才操作的画面;另一个是半符号表征,就是学生能把脑子里的画面,用简单的图形、标记画出来,不用再拿真的实物操作。这两个层,就是从实物到符号的台阶,缺了哪个,学生都跨不过去。 就拿小学高段的分数概念来说,很多老师的教学路径是:先拿个圆纸片折成四份,涂其中一块,然后直接在黑板上写“1/4”,告诉学生这就是分数,把定义念一遍,就让学生开始做练习题。看起来流程很顺,实际上中间缺了两个台阶:第一个台阶是,学生折完圆纸片之后,要在脑子里浮现那个涂了一块的圆的样子,知道这个涂色的部分代表整个圆的四分之一;第二个台阶是,学生要在草稿本上自己把这个圆画出来,不用涂阴影,直接在涂色的位置标个1/4。等他这两个台阶都走稳了,再看到1/4这个符号的时候,才能自动调出之前折圆、画圆的经验,知道这个符号不是写在纸上的死数字,是“把东西平均分成几份,取其中几份”的动作。 初中的代数入门也是一样。很多老师刚讲有理数的时候,直接拿温度计举个例子,说零上的是正数,零下的是负数,然后就开始讲正负号的运算规则,让学生背“负负得正”。中间缺了什么?缺了让学生自己画数轴的环节:从温度计的刻度,到自己在草稿本上画一条直线,标上0、1、-1、2、-2,把温度的数值一个个标在对应的位置上,再慢慢把刻度简化成点,把点简化成符号。这个自己画数轴的过程,就是从具象的温度,到抽象的有理数概念的关键台阶。你把这个台阶省了,学生背下来的“负负得正”,就是一句没有任何意义的口诀,遇到“-3的绝对值是多少”的题,他还要想半天口诀是啥。
初中数学有理数单元学生手绘数轴课堂作业展示
初中数学有理数单元学生手绘数轴课堂作业展示
我之前看很多老师的教案,总把“画线段图”“画示意图”当成是给学困生的“笨方法”,觉得优等生根本不需要画图,直接列式子就行。真的大错特错。画线段图的过程,本身就是数学抽象的核心过程啊!你要把应用题里的具体场景——比如“小明有5个苹果,比小红多2个”——把“小明”“小红”“苹果”这些带具体名字、具体物品的内容全部去掉,换成两段长度不同的线段,把数量关系标在线段上,这不是抽象是什么? 根据最近发展区的理论,老师在课堂上要给学生搭的学习支架,从来不是直接把最终的抽象结果给学生,是要把那个从实物到符号的梯子,搭得高度合适,让学生能一步步爬上去。低段的小棒图,中段的线段图,高段的符号化表达,每个台阶的高度,都要刚好在学生踮踮脚就能够到的位置,不能一步跨到顶,让学生摔下来。 真正的数学抽象,从来不是让学生跳过经验直接接住符号,而是让学生在经验和符号之间,搭好属于自己的认知台阶。 我见过最离谱的作业设计,是让三年级的小孩抄十遍“分数的定义”,抄到最后连“平均分”三个字都写得歪歪扭扭,你问他1/3和1/4哪个大,他还得掰手指头算。这哪是在培养抽象能力,这是在拆学生对数学的兴趣。你与其让学生抄十遍定义,不如让学生回家拿一张正方形的纸,折出三个不同的分数,把折痕画出来,标上对应的数。这个折的过程,比抄十遍定义的学习效果好一百倍,学生对分数的抽象理解,也是在这个折的过程里慢慢建立起来的。

别拿“成人的抽象”要求小孩:那些被误判的“思维倒退”

别拿“成人的抽象”要求小孩:那些被误判的“思维倒退”
别拿“成人的抽象”要求小孩:那些被误判的“思维倒退”
我在课堂上经常碰到这样的场景:老师讲完一个知识点,让学生做练习题,发现有个学生做题的时候,总在草稿本上画小图、摆小方块、画线段,就会走过去敲敲他的桌子,说“都上X年级了,怎么还要靠画图做题?能不能直接列式子,提高点做题速度?” 每次听到这种话,我都觉得有点可惜。 很多老师总觉得,学生做题的时候还要画图、要靠实物辅助,就是抽象能力差,是“思维倒退”。可从社会文化理论的视角看,人的思维发展从来不是一条直线,从低阶的具象思维,到高阶的抽象思维,是会反复的。遇到难的问题,人就会退回到更具象的表征,把问题想清楚了,再往抽象的方向走,这是再正常不过的认知过程,根本不是什么能力差。 之前听一节初二的一元一次方程课,讲追及问题。有个男生做题的时候,非要在草稿本上画两个小人,标上速度、出发时间、两地的距离,画得还挺像那么回事。老师当场就把他的草稿本收了,说“不要搞这些没用的,直接套公式列方程,浪费时间”。结果那男生后面整节课都低着头,下课的时候我看他作业本上的方程全列错了。 你把他的支架拆了,他怎么算得对? 那个男生画两个小人的过程,就是在把抽象的追及关系,转化成自己熟悉的具象场景。他不是不会抽象,是他需要用自己的方式,把题目里的数量关系理清楚,才能列对方程。你不让他画,他脑子里没有那个具象的画面,看到“追及”两个字,就只知道套公式,根本不知道公式里的每个字母代表啥意思,当然会错。 现在很多老师对数学抽象的评价,也走偏了。大家总觉得,学生能背出定义、能直接写出符号、能快速套公式做题,就是抽象能力强。根本不看学生在遇到陌生问题的时候,能不能主动调用自己之前搭建的抽象路径,把陌生的问题转化成自己熟悉的数学模型。 比如,一个小孩遇到“商场打折,满300减100,相当于打几折”的问题,他如果能主动画个线段图,把300的价格分成三段,减去100之后实际付200,再用200除以300算出折扣,这就是抽象能力到位了。比他能背十遍“折扣=实际售价/原售价”强一百倍。因为他知道,这个公式不是老师给的,是他自己从具体的打折场景里抽象出来的。 我在教研活动里跟很多老师聊,发现大家现在一提“数学抽象核心素养”,就觉得要找最难的题给学生做,比如刚学有理数,就让学生做那种“找规律,用n表示第n个式子是啥”的难题,觉得做难题才能培养抽象能力。这完全走偏了。 数学抽象不是什么玄乎的、要靠做难题才能练出来的能力。它就藏在每一个日常的课堂细节里:是低段学生扎小棒的三分钟,是中段学生画线段图的草稿纸,是初中学生自己画数轴的练习本。你把这些细节给足了,学生的抽象能力自然就长出来了。 学生在抽象过程中的“回头看”,不是能力不足,是认知建构的正常环节。你别拿成人已经固化的抽象思维,去要求一个正在爬坡的小孩。成人看到一个数字,能直接联想到它代表的所有意义,是因为你已经在无数次的经验里,把那个数字和对应的经验绑定了。小孩没有这个绑定的过程,你就让他直接用数字,他当然接不住。 前几天碰到之前听的那节三年级数感课上的小女生,她现在上六年级了。上次碰到她妈妈,说她现在最喜欢上数学课,因为她现在看到数字,就能想起之前扎小棒的感觉,知道数字不是写在纸上的死符号,是自己一捆一捆扎出来的数。上次学百分数,她自己回家用超市的促销海报,算了好几个商品的折扣,算完还跟妈妈说,原来百分数就是把东西分成100份,跟之前学的分数是一样的。 挺好的。 真的,数学抽象从来不是什么写在课标里的玄乎概念。就是小孩在课堂上,有足够的时间摸、摆、折、画,慢慢把这些具体的经验,攒成自己能拿来用的数学工具。 别催。 催快了,就成假的了。
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