核心素养——运算能力

小学阶段核心素养的主要表现:运算能力

运算是数学的基本研究对象,也是数学的一种基本思维形式。《普通高中数学课程标准(2017年版2020年修订)》明确提出:数学运算是指在明晰运算对象的基础上,依据运算法则解决数学问题的素养。主要包括:理解运算对象,掌握运算法则,探究运算思路,选择运算方法,设计运算程序,求得运算结果等。通过提高运算能力,可以促进学生数学思维发展,使学生形成规范化思考问题的品质,养成一丝不苟、严谨求实的科学精神。

义务教育阶段的运算能力主要涉及三个问题:一是“如何算”,即对算法与运算程序的运用,表现为运算的熟练性;二是“为什么可以这样算”,即对算理的理解,表现为运算的合理性;三是“怎样算得更好”,即对算法的优化,表现为运算的灵活性。

运算能力是核心素养在小学阶段唯一作为“能力”要求的行为表现,主要包括以下4个方面。

l. 能够根据运算律、运算法则和运算程序熟练地进行数的四则运算。具备简单数字的心算能力。能够熟练地进行自然数的纸笔四则运算:在横式运算中,能够熟练地运用运算律对运算过程进行重组和化简,得到不同的算法;在竖式计算中,能够熟练地依据运算法则进行程序化的操作,并对运算结果进行检验。能够熟练地运用分数的运算法则进行简单的分数运算,能够熟练地运用小数点的运算规律把小数运算转化为自然数的运算;能够运用估算策略对运算结果进行估计,并在实际情形中进行近似计算。

2. 理解运算对象、运算律与算法之间的关系,感悟运算的一致性。理解运算律是数运算的自然规律,通过具体的计数活动和日常经验感悟运算律的形成过程;理解运算律是形成各种运算法则的依据,能灵活运用运算律进行运算;理解运算单位的意义,感悟运算的一致性;理解不同运算之间的关系。

3. 能够通过运算解决数学问题和简单的实际问题。例如:能在实际情境中发现数量信息,明确运算的问题与目标,理解与解释运算结果的意义与合理性;能根据实际需求合理选择适当的计算工具、方法与策略,正确、自信和恰当地利用运算获得结果;懂得心算、笔算、计算器和计算机的优势与缺点,并能利用各种策略缩减计算过程、优化计算方法、检验计算步骤、估计运算结果等。

4. 能够通过运算探究、发现简单的数量关系与规律。主要包括:通过具体自然数的运算归纳出数的一些特殊性质,如“偶数十偶数”还是偶数;通过运算发现一些简单的数量变化规律,如可以把 24 拆成两个自然数的和,这两个数越接近,它们的乘积就越大;知道通过加减法与乘除法都可以把一个数变大或变小,但变化的“幅度”有所不同, 如60-2与60÷2都把60变小了,但后者变小的“幅度”要大得多。

数学运算作为数学学习的一种基本功,是义务教育阶段的一个基本目标,进行一定量的训练自然是必要的,但如果训练量过大,或者对学生的运算速度和准确性提出过高要求,反而不利于学生对数学的理解与核心素养的发展。因此,要提高运算教学的有效性与效率。要提高运算教学的有效性,除了提倡精致化练习外,理解算理和运算的一致性是一个关键。

首先,可以通过计数活动,帮助学生在直觉经验的基础上形成自然数的运算律。按照F.克莱因的观点,一切初等运算都依赖于如表5-2所示的自然数的11条运算律。因此,在小学自然数的运算教学中,应该通过具体的计数活动,借助日常经验帮助学生直观地认识这些运算律。其中的日常经验主要是皮亚杰所说的 三个具有一般意义的观念:分类、顺序与守恒。按照皮亚杰的观点,学龄前儿童就可以初步具备这三个观念。

表5-2 自然数的11 条运算律

加法

乘法

(1)封闭性:a+b的结果是一个自然数

(2)单值性:a+b的值是唯一的

(3)结合律:(a+b)+c=a+(b+c)

(4)交换律:a+b=b+a

(5)单调律:若b>c,则a+b>a+c

(1)封闭性:ab的结果是一个自然数

(2)单值性:ab的值是唯一的

(3)结合律:(ab)c=a(bc)

(4)交换律:ab=ba

(5)单调律:若a>0,b>c,则ab>ac

分配律:a(b+c)=ab+ac

其次, 将自然数的运算律推广到分数、小数及简单字母符号的运算,使学生能够利用运算律形成、解释和理解各种算法。在这个过程中,学生一方面可以体会运算律的意义和作用,另一方面可以解释算法的合理性与一致性。

最后,帮助学生理解运算单位的意义,知道运算单位是建立各种运算法则的基础。例如,帮助学生理解进行竖式加减运算时为什么要求“数位对齐”,异分母分数加减时为什么要先“通分”等。

此外,还可以引导学生利用各种运算之间的关系理解运算的一致性。例如:乘法是几个相同数连加的简便计算;除法是乘法的逆运算,因此乘一个数可以看作除以这个数的倒数。对运算之间关系的理解有助于学生从不同的角度处理运算问题,提高运算的灵活性

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