从“散点”到“结构”:单元整体视域下运算定律的深度建构与迁移应用——以《运算定律》单元教学为例
摘要
关键词
单元整体教学;运算定律;结构化建构;知识迁移;核心素养培养
正文
一、引言
运算定律是小学数学学习的“承重墙”——它不仅支撑着整数、小数、分数的计算学习,更是帮孩子从“算得数”的算术思维过渡到“懂规律”的代数思维的重要桥梁。《运算定律》单元涵盖五条核心定律:加法交换律、加法结合律、乘法交换律、乘法结合律与乘法分配律。五条定律看似独立,实则有着紧密的内在联系。
教学实践中,笔者发现许多中高年级学生学习运算定律时易陷入“三重三轻”的困境:重记忆轻理解,能熟练背诵字母公式,却说不清公式背后的数学意义;重单个轻关联,掌握了加法结合律后,无法自主联想到乘法结合律的探究思路,将五条定律视为孤立的“知识点”;重做题轻应用,面对教材例题或简单计算题时能套用定律,但遇到“25×44”“101×37-37”等灵活题型时,仍习惯用竖式笔算,无法主动调用运算定律解决问题。
追根溯源,传统课时教学模式是造成这一问题的重要原因。以往教学中,教师多遵循“一节课教一个定律”的节奏,先通过教材情境引出定律,再让学生举例验证,最后总结公式、进行计算题训练。这种模式虽能实现“逐个突破”,却割裂了定律间的内在联系。2022年版《义务教育数学课程标准》明确提出“课程内容组织要重点关注结构化”“注重知识的内在联系”,为运算定律教学指明了方向:教学不能局限于单节课的“点状突破”,而应将整个单元视为一个有机整体,用“单元整体视域”重构教学逻辑,让学生在探索、整理、应用的过程中,不仅掌握定律本身,更能触摸到定律背后的数学思想,形成结构化的认知体系,最终实现从“知其然”到“知其所以然”。
二、单元整体视域下运算定律的教学理论基础
单元整体教学并非“课时内容的简单叠加”,而是对教学内容、教学活动的系统性重构。在《运算定律》单元教学中,我主要以结构化教学理论、建构主义学习理论与迁移理论为指导,实现教学的科学性与合理性。
(一)结构化教学理论:搭建“知识网”,打破碎片化局限
结构化教学理论认为,知识是相互关联、形成体系的“认知结构”,学习的本质是“将新知识纳入已有认知结构,实现结构的重组与完善”。这一理论与2022年版课标“课程内容结构化”的要求高度契合。在运算定律教学中,结构化教学理论的应用主要体现在三个层面:
1.知识结构的整体性:打破“加法定律”与“乘法定律”的人为割裂,引导学生发现“交换律”“结合律”在加法与乘法中的共性——交换律本质是“运算顺序改变,结果不变”,结合律本质是“运算分组改变,结果不变”,而分配律则是“乘法与加法的关联规律”。通过这种“找共性、辨差异”的过程,让学生将五条定律整合为“运算规律”的整体认知,而非五个独立的“公式”;
2.认知结构的连贯性:事实上,学生对运算定律的接触并非从四年级开始:一年级计算“1+2=3”与“2+1=3”时,已初步感知加法交换律;三年级用“25×4=100”快速计算“25×8”时,已隐性运用乘法结合律。教学中需激活这些“前期经验”,从而实现认知结构的连贯发展;
3.教材结构的适应性:教材对运算定律的编排遵循“从具体到抽象、从整数到小数分数”的逻辑,但课时划分易导致知识碎片化。基于结构化理论,我尝试对教材内容进行“重组与补充”,例如增加“运算定律整理复习课”,让教材内容服务于学生认知结构的建构,而非局限于教材的课时顺序。
(二)建构主义学习理论:引导“自探究”,摆脱被动灌输
建构主义学习理论的核心价值在于:让学生从“被动记定律”转变为“主动找规律”,通过自主观察、猜想、验证、总结,真正理解定律的本质。教学实践中,我以“真实问题情境”为载体,设计“探究式学习活动”,让建构过程可见可感。
以乘法分配律教学为例,传统教学多直接呈现“(a+b)×c=a×c+b×c”,再让学生套用计算;我在教学中则设计“购买文具”的真实情境:“学校购置一批文具,每套文具含1支12元的钢笔和1本8元的笔记本,买50套需要多少钱?”学生自主列式时,会自然出现两种思路:
思路一:先算一套文具的价格,再算50套的总价,列式为“(12+8)×50”;
思路二:先算50支钢笔和50本笔记本的价格,再相加,列式为“12×50+8×50”。
当学生发现“(12+8)×50=12×50+8×50”时,会产生疑问:“是不是所有这样的算式都相等?”此时教师再引导学生“举例验证”。通过“情境感知→提出猜想→举例验证→总结规律”的过程,乘法分配律不再是“教师强加的公式”,而是“学生自主发现的规律”,知识的意义建构自然达成。
(三)迁移理论:培养“会应用”,实现举一反三
迁移理论强调,学习是“学了能用、举一反三”。运算定律教学中,主要体现在两个方面:
1.方法迁移:单元教学初期,集中精力教学生“探究运算定律的方法”——即“观察具体例子→提出规律猜想→多组例子验证→总结规律结论”。以加法交换律教学为“方法示范课”,让学生完整经历探究过程;后续学习加法结合律、乘法交换律时,教师仅提供“探究任务单”,引导学生自主运用“观察→猜想→验证→总结”的方法开展学习。例如学习乘法交换律时,学生能主动模仿加法交换律的探究过程,从“2×3=3×2”“5×6=6×5”等例子中提出猜想,再通过其他类似例子验证,最终总结出乘法交换律。这种“方法迁移”不仅能提高学习效率,更能培养学生“自主学习能力”;
2.知识迁移:一方面,引导学生将“整数运算定律”迁移到“小数、分数运算”中,例如用乘法分配律计算“0.25×(40+4)”“(1/3+1/4)×12”;另一方面,引导学生将“运算定律”迁移到“生活问题解决”中,例如用乘法分配律计算“超市购物总价”“方阵总人数”“路程计算”等。通过这些迁移应用,学生能逐渐意识到“运算定律不是局限于整数计算的‘小技巧’,而是适用于多种场景的‘通用工具’”,从而提升知识的应用能力与迁移意识。
三、单元整体视域下运算定律的深度建构策略
在《运算定律》单元教学中,我着重从“知识体系整体把握”“教学序列结构化重组”“多元表征概念建构”三个维度设计建构策略,帮助学生形成结构化的认知体系。
(一)知识体系的整体把握:通过“自主整理”,构建可视化认知网
“知识的整理过程,就是认知结构的建构过程。”单元教学中,我设置了“运算定律整理与复习课”,让学生通过“自主绘制知识导图”的方式,将零散的定律整合为结构化的知识体系:
1.前置任务,独立梳理:课前布置任务:“回顾本单元学习的运算定律,用你喜欢的方式整理出来,要求体现定律的名称、字母公式、例子及你发现的规律之间的联系。”不提供任何模板,让学生基于自己的理解进行整理。学生提交的作业丰富多样:有的用“表格”整理,列出“定律名称、字母公式、举例”;有的用“树状图”整理,将“运算定律”分为交换律、结合律、分配律;有的用“思维导图”整理,以“运算定律”为中心,延伸出“交换律(加法+乘法)”“结合律(加法+乘法)”“分配律(乘法)”三个分支。这种“自主梳理”让学生构建初步的知识体系。
2.课堂交流,互助完善:课堂上,组织“知识导图分享会”,让学生分组展示作品,并说明“为什么这样整理”“发现了哪些规律间的联系”。在交流中,学生的认知不断碰撞与完善:例如,一位学生将“加法交换律”与“乘法交换律”放在一起,解释道:“它们都是交换两个数的位置,结果不变,只是运算符号不同。”这一发现引发其他学生共鸣,纷纷补充:“那加法结合律和乘法结合律也很像,都是加括号改变分组,结果不变!”还有学生提出疑问:“为什么只有乘法有分配律,加法没有分配律呢?”教师顺势引导,通过“(a+b)+c=a+c+b+c”是否成立的举例验证,让学生明确“分配律是乘法与加法的特殊关联,加法不存在分配律”。在这种互助交流中,学生不仅完善了知识导图,更深化了对定律间“共性与差异”的理解。
3.教师引导,提炼升华:在学生交流的基础上,教师继续引导学生共同提炼,展示“结构化知识框架”:“我们刚才发现交换律、结合律有共性,分配律有特殊性,那我们可以怎样把这些规律整合起来?”最终形成以“运算规律”为核心,分为“同级运算规律(交换律、结合律)”与“跨级运算规律(分配律)”的知识体系,并标注“同级运算规律:改变顺序或分组,结果不变;跨级运算规律:乘法对加法的分配,连接两种运算”。这种“学生自主整理→互助完善→教师升华”的过程,让知识体系的建构不是“教师强加的结果”,而是“学生自主探索的产物”。
(二)教学序列的结构化重组:调整“教学顺序”,顺应认知逻辑
教材按“加法交换律→加法结合律→乘法交换律→乘法结合律→乘法分配律”的顺序编排,虽符合“从加法到乘法”的认知递进,但很难发现“交换律”“结合律”在加法与乘法中的共性。教学实践中,我尝试对教学序列进行重组,设计“按规律类型分组”的教学顺序:
第一阶段:探究“交换律”(2课时)
第1课时:加法交换律(方法示范课)。通过“跳绳比赛人数统计”情境(男生28人,女生17人,求总人数),引导学生发现“28+17=17+28”,再经历“观察→猜想→验证→总结”的过程,掌握加法交换律的内容与探究方法,并学会用字母表示“a+b=b+a”;
第2课时:乘法交换律(方法迁移课)。提供“超市购物”情境(每箱牛奶12盒,买5箱,求总盒数),让学生自主运用“观察→猜想→验证→总结”的方法,探究乘法交换律,教师仅在学生遇到困难时提供引导(如“能不能像加法交换律那样,先找例子,再猜规律?”)。最终,学生能自主总结出乘法交换律的内容与字母公式“a×b=b×a”,并发现“加法交换律与乘法交换律的共性:交换位置,结果不变”。
第二阶段:探究“结合律”(2课时)
第1课时:加法结合律。延续“交换律”的探究方法,通过“三个年级捐书数量计算”情境(一年级捐118本,二年级捐104本,三年级捐96本,求总数),引导学生对比“(118+104)+96”与“118+(104+96)”的计算过程与结果,自主探究加法结合律;
第2课时:乘法结合律。提供“积木拼搭”情境(每个大积木由4个小积木组成,每排有6个大积木,有5排,求总小积木数),让学生自主探究乘法结合律,并总结“加法结合律与乘法结合律的共性:改变分组,结果不变”。
第三阶段:探究“分配律”(2课时)
第1课时:乘法分配律(新知探究课)。通过“买文具”“算周长”等多个情境,引导学生发现“(a+b)×c=a×c+b×c”,并通过大量举例验证,理解分配律的本质;
第2课时:分配律的拓展与辨析。对比“乘法分配律”与“交换”
(三)多元表征的概念建构:用“多种方式”让定律变“看得见”
运算定律很抽象,尤其是字母公式,孩子容易记混。这时候可以用“多元表征”——比如用生活场景、直观图形、符号语言等方式,让抽象的定律“活”起来。教乘法分配律时,我用了多种方式帮孩子理解:
1.情境表征:“妈妈买3套衣服,每套上衣50元、裤子30元,一共花多少钱?”孩子会算“3×50+3×30”或“3×(50+30)”,直观感受定律。
2.图形表征:画一个长(a+b)、宽c的长方形,把它分成两个小长方形,面积分别是ac和bc,总面积就是(a+b)c=ac+bc,用图形说话。
3.符号表征:写(a+b)×c=a×c+b×c,但会告诉孩子“a、b、c可以是任何数,比如1、2.5,甚至是100”。
4.语言表征:让孩子用自己的话讲“什么是乘法分配律”,有的孩子说“两个数加起来乘一个数,等于这两个数分别乘它,再加起来”——只要意思对,就鼓励。总之,用多种方式“绕着圈”理解,孩子就不会只记公式,而是真正懂定律的“本质”。
四、单元整体视域下运算定律的迁移应用路径
从单元整体视角出发,运算定律的迁移主要通过两条路径:一是在数学知识体系内打通关联,让定律成为连接不同知识点的桥梁;二是延伸到现实生活场景,让定律成为解决问题的“工具”。
(一)数学内部的迁移应用:让定律“跨领域帮忙”
运算定律在数学里的“用处”很大,关键是要让孩子知道“怎么用”。比如学了整数运算定律,再算小数乘法0.25×36,孩子会想到“25和4凑整”,把36拆成4×9,用乘法结合律算0.25×4×9=9;算分数加法2/5×1/7+3/5×1/7,会逆向用乘法分配律,变成(2/5+3/5)×1/7=1/7——这就是把整数的定律,迁移到小数、分数里用。
还可以进行“选算法”练习,比如算25×44:有的孩子用乘法结合律(25×4×11),有的用乘法分配律(25×40+25×4)。让他们说说“为什么这么选”,孩子会慢慢明白:“原来没有‘最好的方法’,只有‘最适合这道题的方法’”——优化思想就这样慢慢培养起来了。
(二)向现实生活的迁移应用:让定律“解决真问题”
运算定律不是“书本里的知识”,而是生活里的“小帮手”。教学实践中,我习惯用生活场景教定律。
比如“超市购物”:买5瓶可乐,每瓶3元,买5袋薯片,每袋5元,一共花多少钱?孩子会用乘法分配律算5×(3+5)=40元;“整理书架”:每层放12本故事书和8本漫画书,3层一共放多少本?会用乘法分配律算3×12+3×8=60本。
当孩子发现“原来算零花钱、分东西都能用运算定律”,他们会觉得“数学真有用”,而不是“为了做题而学数学”。
教学实践表明,单元整体视域下的运算定律教学,能有效帮助学生建立定律间的内在关联,显著提升知识迁移能力与问题解决能力,让学生在掌握知识的同时,学得方法、发展思维。当然,本研究仍存在一定局限,如对不同认知水平学生的个性化建构策略关注不足,对运算定律与其他数学知识的衔接深度有待加强。未来,笔者将继续立足课堂实践,进一步探索“分层建构”“跨单元整合”的教学路径,让运算定律的教学真正成为培育学生核心素养的重要载体,为一线教师推动课堂从“教知识”向“育素养”转化提供更丰富的实践样本。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部.义务教育数学课程标准(2022年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2022.2.
[2]陆椿,徐斌.数学新课标“课程理念”研读及其教学启示[J].教育研究与评论(小学教育教学版),2022(7):15-20.
[3]颜飞,吕世虎.《义务教育数学课程标准(2022年版)》中课程内容的新变化[J].天津师范大学学报(基础教育版),2022,23(4):1-6.
[4]王燕琴,徐斌.数学新课标“课程实施”研读及其教学启示[J].教育研究与评论(小学教育教学版),2022(12):5-12.
[5]赵红玲.一致性视角下数与运算的教学思考和实践——以“分数”单元整体设计为例[J].小学教学参考,2023(23):45-47.
[6]郭艳芳.五育融合如何在学科教学当中实现——新课标“课程内容结构化”的启示[J].四川师范大学学报(社会科学版),2023,50(6):116-123.
[7]孙学东.如何设计和实施数学跨学科实践项目[J].人民教育,2022(Z3):78-80.
作者信息:张艳星,女(1981.09—),汉族,籍贯:湖南冷水江,大学本科,中小学一级教师,研究方向:小学教育。
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