就是根据核心素养抓住最本质的东西,计算最本质的还在数位上,只有相同数位的才能进行计算,个位只能在个位加,十位只能在十位加,包括乘法。通分是为了单位,只有化成同样单位才能比较大小,换成同样单位才能进行加法运算,所以要通分就是这个道理。小数的乘法也同样最本质的是数量与数量的运算,单位同单位的运算。我有一个学生问我是竖式重要,还是横式重要,我跟他讲竖式一点也不重要,横式重要,竖式是计算程式,横式表达的是计算算理,计算的道理和计算的程式应该搞清楚,这个就是课程标准说的应该懂得算理。我们通常的运算是这样的,25×15是用分配率来算的,从上往下和从下往上是一个道理,只要你了解算理,你光教数是不行的,你得教理,所以我们的小学老师,我希望我们的孩子们慢慢知道为什么会这样,说不清楚不要紧,创设背景能够感悟就行了,也不用着急。点、线、面,过去先讲点、线、面,后讲体,是根据难易程度来的,世界上看见的东西都是三维的,都是立体的,必须从立体的把点、线、面抽象出来,要有一个抽象的过程。什么是角?这是个大问题,书上说的是由一个点出发引出两条射线所组成的图形叫做角,但是这个定义我想半天也没想明白,是角的哪一块啊?是整个图形是角,还是哪个地方是角?第二个,三角形有没有角?三角形是射线,三角形如果没有角怎么叫三角形呢?三角形是三个角的意思,有一个方法叫做对应法,我说要这样讲,你画一个图形,这样的图形叫做角,这就是对应的方法,就是起个名,把这个图形叫成角。接着往下说,角并不重要,重要的是它的度量,角是由两个线段组成的,一个端点重合,角的大小与线段长度无关。那么角的大小跟什么有关?后来上了这么一节课,画一个角,让孩子画出同样大小的角,一开始用量角器,但是不许用,就把这个角挪到这边,比哪个在外头哪个大,后来画弧,那么单位圆就出来了,弦长就决定了角,几何的度量是非常重要的,几何度量的本质是长度,我下面再讲长度这个事情,度量的本质是长度,面积也是同长度有关的,体积也是同长度有关的,现在我说了角也是同长度有关的,所以线的长度是最本质的,教几何位置关系是重要的,度量是重要的,度量关键是长度,抓住长度做文章就不会出任何问题。我带过一个藏族的学生叫卓玛,现在是西藏大学最年轻的教授,她问过我这么一个问题,说:“老师,世界上的知识分几种?”我一下就被问住了,我还挺机敏的说世界上的知识分三种,小学老师必须得会的,有一种是不教也会的,有一种知识是教了也不会的,我们要教那种教了能会的知识,但是有时候不教也会的知识,比如说怎么认钱,该教的时间长的得花时间教,这是基本概念。我们一直不注意概念的理解,一直只注意怎么算,这样是不行的,所以我建议关于角度大小这点,你花点时间用它一堂课,大家画画看,慢慢就知道了,角的大小是由长度决定的,这件事情很重要,平面几何最重要的全等概念,全等概念的核心就是长度不变,这是最重要的。
现在又涉及到了一个核心素养就叫数感,数感是怎么回事呢?刚才我说的是抽象的,抽象是最后用符号表达,是一种符号意识。抽象是舍去现实背景,数是对数量的抽象,它的要害是舍去了现实背景,舍去了所有的物理背景;数感是对数的感悟,它要回归现实背景。估算和精算有什么区别?精算是对数的运算,估算是对数量的运算,这个是小学义务教育阶段估算最核心的事情。估算是要有背景的,要有背景的就是要有数量,让孩子得知道在桌上估一个长度要用厘米,在教室上是用米,县城之间的距离要用公里。在哪个单位上估是要有背景的,只要选择了合适的单位,在这个单位估还是往下小数点一位估,就是对的,都是好的。要不然你不知道估算往哪里估,在合适的背景单位上估是第一条,第二条,估算就是大一点估,小一点估,够不够的问题,能不能的问题,在课标第26李阿姨买鱼就是一个例子。一开始有些人反对在小学里讲估算,但是在现实中有用,我当场就举了一个例子,后来就写成课标了,估算在现实中是有用的,因此抽象现在对象也知道,功能也知道,现在在脑中形成这样一个印象,抽象的东西是不存在的,现实2是不存在的,只有具体的2匹马,2头牛,这个是第一个事件。如果你想说存在的话就是抽象的存在,是你头脑中的存在,你看到皮球看到苹果你知道是个圆。根据你的印象,你可以在黑板上画出一个圆,甚至可以定义圆研究圆,因此我们老师应该知道这么一个事情,这就是数学的一般性。我讲课,讲圆,不是我黑板上画出的圆,不是讲具体的圆,而是讲大家头脑中的圆,那个叫抽象的存在。我就找了郑板桥的话,大家都知道郑板桥画竹子有名,难得糊涂这句话大家都知道,他说:我画的不是我眼中之竹,而是我心中之竹,我讲的不是我黑板上的圆而是大家心里共同认可的圆,这就是抽象的功能,使得数学的研究具有了一般性。
第二个我讲逻辑推理,推理是得到数学的结果,要有研究对象的性质,要有研究对象的关系得到数学的结论,主要有两种形式的推理,一种是从小范围到大范围的推理,另一种是从大范围到小范围的推理,一种或是叫做特殊到一般的推理或者叫一般到特殊的推理。在数量上有正比例,反比例;方程、不等式这些东西。推理,这是高中课标准备给的定义,是指从一些事实的命题出发,依据规则推出其他命题的思维过程。依据规则,数学的推理是有规则的,我下面讲规则是什么,主要是两类,一类是从特殊到一般的推理;一类是一般到特殊的推理。这和传统的合情推理有点不一样,我的想法是把数学能够培养讲得细一点,所以不包括联想和想象,联想和想象有点漫无边际,不是数学逻辑性所要求的东西。你看看这几句话推理得对还是不对?第一句话:因为两个点间直线段最短,所以三角形两边之和大于第三边;第二个推理:三角形内角和180度,因为180度是平角,所以三角形是平角;第三:因为两个偶数的和是偶数,所以和为偶数的两个数必为偶数。错在什么地方?这个可较劲了。
下一段时间我一定要谈谈清楚,这个谈不清楚就不好办,因为我教博士生的时候他们自己也说不清楚想得对和错,而我们老师要教给孩子们会想,你得知道哪块想得对,哪块想得不对,错是哪块错,为什么错,不然就不好办。我们稍微定一下,什么叫做推理呢?推理就是一个命题判断到另一个命题判断的思维过程。什么是命题呢?就是可以判断正确或者错误的陈述句。所以数学的所有结论是一句话,这句话你能说他对还是不对,这个就是数学的命题,因此可以判断这句话是不是数学的命题,这个三角形是美的,或者这个三角形是白的,不是数学命题。为什么?我说了,抽象是舍去了所有的物理属性,因此后面是形容词的全部是数学命题,形容词有物理属性,我们把物理属性全部干掉。命题的两种形式,命题经常用一个连接词“是”,A是B,这叫做系词结构;还有一个是关系命题:如果是怎样,那么怎样;若怎样则怎样。数学命题基本上就这两种形式,要不然是性质命题,要不然是关系命题。两种形式推理,这句话是有逻辑的,叫演绎推理。“凡人都有死,苏格拉底是人,所以苏格拉底有死”,这句话是对的,这是从一般到特殊的,这是正常人思维。“苏格拉底是人,苏格拉底有死;柏拉图是人,柏拉图有死,所以凡人都有死”,这句话是对的,叫做归纳推理。我们过去很少教这样的推理,我们教那样的推理,归纳推理有个毛病,结论不一定对。你看苏格拉底不到80岁就死了,柏拉图不到80岁就死了,所以凡人不到80岁死去,这句话就不对了,是不是?所以归纳推理不一定对。我这回修课标的时候忘了代数也有基本事实了,就是光记得几何也有基本事实了。几何这个基本事实很重要,“两点间直线最短”,这个基本事实是最重要的一个基本事实,几乎证明不了的,但是代数有基本事实,以后修改课标可能就会把这两个基本事实加进去了,一个叫做传递性:a=b,b=c,那么a=c;a>b,b>c,那么a>c;第二个,等号的两边加、减、乘、除(除不能是0)同一个数,等号不变,不等号也不变,用这个可以证明什么事情呢?可以证明这件事情:加上一个正数比原来的数大。这个孩子们应该感悟出来,你们知道初中关于有理数的加法是怎么定义的?两个数相加,如果符号相同,用这个符号,和等于绝对值得和,符号不同,用绝对值较大的数的符号,和等于这两个绝对值的差。它说最本质的应该是这么几件事,就是加上一个正数比原来大,你们回去尝试一下,你们在教研室的时候尝试一下什么叫对一个概念懂了还是没懂,就是能不能够举例说明,凡是能够举出例子就是懂了,举不出例子就是不懂。好比这一句话,加上一个正数比原来的数大,这句话你能不能用符号表示出来呢?我觉得小学老师都能表示出来。这句话用数学的语言怎么表达呢?证明是很好证明,什么叫加上一个数比原来的数大呢?就是对任意的数a和正数b,a+b>a,为什么这样呢?第一个,b>0,是正数,两面都加上a,刚才我说的命题2,这些结果都是可以证明出来的。减去一个正数等于加上这个正数的相反数,所以减去一个正数比原来的数小,都用我刚才说的两个命题都可以做;减去一个负数等于加上这个负数的相反数,减去一个负数等于加上一个正数,减去一个负数比原来的数大,这就是演绎推理。演绎推理有个毛病,已知a,求证b,a和b都是确定性命题,这样的话不能用于发现真理,发现真理是用一种归纳的方法来做的。培养创意性人才,比如这件事情,我们要一开始知道计算的道理,我们一开始讲课不能只讲程式,就是如何去算,一开始就通分,一开始要知道这个分数的加法如何变成同样的单位,然后才能进行运算。在运算过程中你可以省去几个单位,但是,教课的时候一开始必须讲道理,这个就是从归纳的方法得到程式。我在北师大,有一个老先生问我为什么先乘除后加减,比如这个问题:3+2×6=3+12=18,我刚才说了对一个问题最好的理解就是举例说明,根据这个问题举一个例子,之后你看看这个计算的缘由。这句话是很重要的:现在的同学数=原来的同学数+后来的同学数。从头开始想问题,你就发现了混合运算时在讲两个或者两个以上的故事,因此先乘除后加减是一个故事一个故事地讲完这种运算,这都是归纳推理,探究成因。
我讲第三个问题:数学模型,这也是有一次张丹问我,说你们小学现在应用题是多少种类型,13种类型是不是。我说怎么这么多类型呢,他同我讲,他发现就两种类型,一种是加法一种是乘法。所以现在课标里就写两种,一种是加法模型一种是乘法模型,加法模型为了应用起见,写了总量模型,一种是路程模型,数学模型是讲现实世界中的故事,是用数学的语言讲述现实世界的故事,因此在讲述数学模型的时候一定要讲述现实世界的故事,因此模型也是一个基本的素养。有两种模型,模型是很重要的,就是与时间有关的,现在=过去+变化,将来=现在+变化,这个是预测模型,这个模型我认为是很有意义的。
现在我讲最后一个问题,如何在评价中考查数学核心素养,这件事是最大的事。这件最大的事第一个是教育质量检测。教育质量检测是小学四年级和初中八年级要进行教育质量检测,这个设置在北师大,北师大让我当数学教育质量检测的专家,我很认真参加了三年多。我发现一个问题就是小学要求计算速度,是没有道理的,所以这次把计算速度取消了。我听一个校长说,他对他们的老师要求是一看就会,一做就对。我说这不是数学了,这是培养熟练工种了,数学是需要思考的,所以一定不要去练速度,所以这次教育质量检测题量减少或者是时间拉长。部里让我关注浙江、上海的高考改革,我建议在不增加题的情况下,从两个小时增加到三个小时,第一个就是教育质量检测把时间延长到很长了。第二个,过去你们出题,大概是这么出的,就是考知识点该不该考。现在你们出题稍微改一下,我认为这么加四个就行,一个对于概念的理解,第二个逻辑推理怎么样,第三个运算能力怎么样,第四个想象力怎么样。就是出题的时候再换个角度,关于概念占多少,计算占多少,空间想象占多少,这么交叉地出题,这是第二个。
关于推理,我这题是在北京试的,试完之后我发现,能考出孩子的生活经验是很重要的一件事。例:五年一班和二班举行跳绳比赛,每个班派10人参加比赛,已经赛完9人,将派最后1名出场,五年一班可以在甲、乙两名同学中选出,两名同学最近的成绩是这样:平均数是一样,甲的学生跳跃比较大,乙学生比较稳定,这个题的答案很有意思,好学生或者城里的学生都选的是乙,为什么?理由是比较稳定。结果有一些郊区的学生就同生活经验有关了,那就得看第九次的成绩,如果五年一班赢的话,派乙,五年一班输的话派甲,冲一冲么,我倒是建议考它的思维,而且在这样的时候发现,思维是同生活阅历有关的。还有第三件事情就是你们尝试着出一道开放题,开放题叫做加分原则,教育质量检测一开始的开放题都是我出的。小学老师这点厉害,整完之后都比我好,但是一开始我告诉你们大概应该怎么处理,我给小学四年级出这么一道题,“两个居民点中间有一条路连接起来,我想建个超市,建在哪里?为什么?”大部分孩子答了应该建在中间,因为大家走的一样远,答得有道理,满分;有一个孩子说看看居民点人的多少,居民点人多的近一点,答得更好了,加两分;还有的孩子更精了,调查一下哪个居民点的人上超市多少,再加两分。记住一件事必须知道不光是对与错的问题,你一定思维的事情往往是好和坏的事情,不是对和错的问题,因此我们要学会不光是对错的还要是好坏的,这是第一个。第二个,对于孩子来说,他思维的过程同结论是一致的,就是好样的,你教会他想么,他想的过程和要他得到的结论是一致的,就是对的。讲得更好或者更深刻的你再加分。我想从现在开始基于核心素养的教学吗,它的考核很重要,一次就出一道,所以这次我给教育质量要求出一道,这次国家让我帮助研究高考,高考也出一道,出一道开放题,开放题就是答案不一样的,答案可以变化的,但是这对老师的要求是很高的,第一个出题,第二个你是判断对还是不对的,但我们老师都会有这样的想法,为了孩子的未来发展,咱们吃点苦不要紧。第四个,一定要说孩子能懂的话,所以这次教育质量检测尽可能花很大的功夫让孩子们理解。谢谢大家。
作者:史宁中(东北师范大学数学系教授,博士生导师)