“数感”一词的英文表述为“Number Sense”,可翻译为多种意思,如感觉、感官、理念、意识、领悟等等。那么,反映在数学课程中的数感基本内涵究竟应该如何理解呢?事实上,在这一点上人们的认识仍然是多元的。
1.一些关于数感内涵的说法。
因篇幅所限,这里不一一详述国内外关于数感的种种说法,只将其做大致的学的方法解决问题。
梳理。归纳成这样几类:其一,认为数感是“关于数字(量)的一种直觉”;其二,认为数感与语感、方向感、美感等类似,都会有一种“直感”的涵义,具有对特定对象的一种敏感性及相关的鉴别(鉴赏)能力;其三,认为数感是一种主动地、自觉地或自动化地理解数和运用数的态度和意识,是一种基本的数学素养;其四,认为数感包含感觉、知觉、观念、能力,可以用“知识”来统一指称,这一知识是程序性的、内隐的、非结构性的。
2.《标准》对数感的表述
课标实验稿首次明确提出了培养学生数感,但未对数感内涵做解释,而是采用外延描述的方式,提出“数感主要表现在:理解数的意义;能用多种方法来表示数;能在具体的情境中把握数的相对大小关系;能用数来表达和交流信息;能为解决问题而选择适当的算法;能估计运算的结果,并对结果的合理性作出解释。”
在新课程实验中,广大第一线教师在课堂教学实践中对培养学生的数感做了许多有益的探讨,也形成了不少研究成果。此次修订,认真听取了各方意见,吸纳了前期实验研究的一些成果,重新对数感的内涵及功能作了表述。《标准》的提法是:“数感主要是指关于数与数量、数量关系、运算结果估计等方面的感悟。建立数感有助于学生理解现实生活中数的意义,理解或表述具体情境中的数量关系。”
将数感表述为感悟不仅使这一概念有了较大的包容性,也使得这一概念有了更实在的意义,有利于一线教师的理解和把握。在前期课程实施中,人们对数感内涵的认识较多强调其直觉、感知、潜意识、经验等方面,在教学中教师也常常有“虚无缥缈”之感,找不到教学支点。将数感表述为感悟,揭示了这一概念的两重属性:既有“感”,如感知,又有“悟”,如悟性、领悟。“‘感’是外界刺激作用于主体而产生的,是通过肢体(如感官等)而不是通过大脑思维,它含有原始的、经验性的成分。‘悟’是主体自身的,是通过大脑思维而产生的。‘感悟’是既通过肢体又通过大脑,因此,既有感知的成分又有思维的成分。”(史宁中,吕世虎,《对数感及其教学的思考》数学教育学报,2006年2期)
《标准》将这种对数的感悟归纳为三个方面:数与数量、数量关系、运算结果估计,这主要是基于义务教育阶段数学课程内容的范围并根据学生的实际所作出的要求,这有利于教师在教学中更好地把握数感培养的几条主线。
关于数与数量。在小学低段,儿童对数的感悟是从数数学习辨认各组实物对象的多少开始建立的。这是一个逐渐展开的过程。儿童对多少的感悟离不开具体的情境,这样他就需经历一个察觉实物集合中所包含的物体数量多少的过程,从而积累并形成对量的多少的感知。学习用数表示多少的第一步就是数数,即用自然数表示多少。在数数的过程中,他们能把数量词与其代表的少量物体联系起来,逐渐过渡到数大量的物体;与此同时他们会形成这样的经验:数数的顺序不会改变数的结果;数的过程中下一个数比前一个数多一;数数中的最后一个数不但代表这个数,也代表了这组物体的总数(事实上就是序数与基数相等)。随着学习年级的增高,学生还会经历更多的对数意义的感悟,如对分数、负数、有理数……,并形成对数的各种表征方式,比如,他们会知道1/4,25%,0.25是同一个数的不同表示。对数与数量建立起来的数感常常与实际情境关联,比如对数量单位的认识,提起教室的长度,应该想到米,提到两个城市的距离则应该想到公里(千米),同样,一个小学生会质疑一个宣传牌中所说“7000平方米森林中生活着两只东北虎”是否成立?结合实际情境,学生的数感起到了判断的作用(本文开始的实例一也说明了这一点)。
关于数量关系。这是培养学生数感的另一个层次。不同年龄段的学生在理解了所学数的意义及表征后,他就具备了理解一定数量关系的基础。比如学生在学习分数概念后,会建立起整体与部分之间关系的感悟,依赖于具体情境或图形,会分辨两个分数的大小,“随着他们数感的增强,学生应该能够用数进行推理。例如‘1/2+3/8’一定小于1,因为每个加数都小于或等于1/2。”(《美国学校数学教育的原则和标准》,蔡金发等译,人民教育出版社,2004年12月,第33页)。随着年级的升高和数系的扩展,学生对数量关系的感悟会逐步提升,比如对有理数的大小,以至于一些函数所表示的数量关系的感悟。学生对一些相对综合,而显得复杂一点的数量关系的感悟是常常伴随着具体的问题情境而展开的。比如,具有一定数感的学生坐上出租车,他不会对车上的计程器熟视无睹,他会关注跳动的数码,并对数码变动的间隔时间、出租车已行路程、起步价以及每公里价、到达目的地的路程等等数量及相互关系在头脑中作出反应,并形成判断。这里的数感是对具体问题所涉及的数量关系的整体把握。
关于运算结果估计。这是培养学生数感很重要的一个方面。数的运算是数学课程中所占学时较多的内容,过去,这一部分内容的学习我们更多的是关注运算法则的掌握和运算技能的训练,其实通过运算培养学生的估算意识和能力,以此发展学生的数感也应该成为课程教学的目标。所以,《标准》在课程内容中特别是“数与代数”部分多处提到估计及估算的要求。如,“在生活情境中感受大数的意义并能进行估计”,“能结合具体情境,选择恰当的单位进行简单估算,体会估算在生活中的作用”(一学段);“在解决问题的过程中,能选择合适的方法进行估算”,“会根据给出的有正比例关系的数据在方格子上画图,会根据其中一个量的值估计另一个量的值”(二学段);“能用有理数估计一个无理数的大致范围”(三学段)。其实,对运算结果的估计涉及的因素很多:对参与运算的数与量意义及关系的理解、对运算方法的选择与判断、对运算方式角度的把握、对具体情境的数量化的处理等等,所以,对运算结果的估计反映的是学生对数学对象更为综合的数感。
三、关于学生数感的培养
数感既然是对数的一种感悟,它就不会象知识、技能的习得那样立竿见影,它需要在教学中潜移默化,积累经验,经历一个逐步建立、发展的过程。
1、重视低段学生对数的感觉的建立,并在数感培养上处理好阶段性和发展性的关系
在教学中培养学生的数感在第一学段是重点。《标准》在第一学段目标中明确指出:“在运用数及适当的度量单位描述现实生活中的简单现象,以及对运算结果进行估计的过程中,发展数感。”这一学段教学要选择适合学生年龄特征的方式,提供实物,联系身边具体事物,观察操作、游戏等都是较好的方式。比如刚入学的儿童在认识10以内数的时候,应该通过实数、图片等,将数与物对应起来;以后在认识20以内、100以内的数时,可以对具体实物通过估一估、数一数等活动帮助学生形成对十、百等数量大小的感觉,如数100粒黄豆、100根小棒,估计教室里的学生人数,估计一堆水果的数量等。我们还可以就同一个数在实际生活中的多种意义所表现的数量来加强对数的感知。比如1200张纸大约有多厚?你的1200步大约有多长?1200名学生站成做广播操的队形需要多大的场地?类似这样的问题可让学生举一反三。
应结合每一学段的具体教学内容,逐步提升和发展学生的数感。比如在二学段应结合学生所熟悉的现实素材感受大数的意义,并能对一些问题进行估算;能了解负数的意义,用负数表示日常生活的问题,建立起对负数的数感。在第三学段,随着对数的认识领域的扩大以及数的认识经验的积累,可以引导学生在较复杂的数量关系和运算问题中提升数感,发展更为良好的数感品质。
2、紧密结合现实生活情境和实例,培养学生的数感
现实生活情境和实例,与学生的实际生活经验密切相连,不仅能够为学生提供真实自然的数的感悟环境,也能让学生在数的认知上经历由具体到抽象的过程,逐步发展学生关于数的思维。反之,学生数感的提升也使得他们能用数字的眼光看周围世界,正如《标准》所说:“建立数感有助于学生理解现实生活中数的意义,理解或表述具体情境中的数量关系。”
比如,让学生通过调查、讨论,弄清楚自己的学号、地区邮编号、汽车牌照号、身份证编号的规律和意义。如下的一个问题更是能让学生感到,建立良好的数感,对数字信息作出合理解释与推断的重要:火车票上车次号有两个含义,一是数字越小表示车速越快,1~98次为特快车,101~198次为直快车,301~398次为普快车,401~598次为普客车;二是单数表示从北京开出,双数表示开往北京,现在有一张车票的车次号为122,它能给你什么信息?
3、让学生多经历有关数的活动过程,逐步积累数感经验
在具体的数学活动中,学生能动脑、动手、动口,多种感官协调活动,加之能相互交流,这对强化感知和思维,积累数感经验非常有益。比如,组织学生参加调查活动,让学生调查:从你家到学校的路程大约有多远?你上学大约要多少时间?教室面积有多大?学校食堂有多大?你家住房多少平方米?你所在城市有多少人口?如何测量一张纸的厚度?还可组织学生针对一周出版的某种报纸讨论中间出现了哪些与数、数量、运算有关的数学问题,分别表述这些问题中关于数的意义作用,如何用数来解决这些具体问题等等。这样的数学活动有利于学生在相互交流中从多角度去感悟数,丰富自己的数感经验。