“惯性”这一词,本来属于物理学的,即“物体保持原有运动状态的特性”。本文想借用“惯性”这一词来解释数学中的一些现象。拟定为“数学思维惯性”,特指为:“对某一数学问题保持原有的思维状态的特性”。
一、数学思维惯性的存在与产生
数学思维的惯性,在数学的一些现象中确实存在着。下面举几个案例来加以说明。
案例一:每瓶香油10元,每买4瓶送一瓶。妈妈一次买了4瓶香油,每瓶香油合多少元?
案例说明:本题是选自四年级一次重要的测试卷上的题目。
正确答案应是:10×4÷(4+1)=8(元)
错误答案是:10-10×4÷(4+1)=2(元)
试卷拟题意图:因考虑教科书中的原题是四步计算的题目,自认为难度大些,所以把问题变换了,即把四步计算的题目改为三步计算的题目了。
案例现状:抽检两所学校四年级的学生共计489人。选择错误答案的并且只是这一种错误的将近40%。
笔者曾对选择错误答案的部分学生进行了问话调查,大体上对错题的原因体现了两种情况:一是“一读题,就发现和原来做过的题一样,就按原来的题目做了,没有发现后面的问题变了。”二是“没有认真读题,做错了。”
笔者对任课的部分教师也做了探讨性的调查,任课教师对错题的原因归结为两方面:一是“这类题是教科书中四步计算的题目,对四年级的学生来说,是有一定难度的,所以,给学生练习了很多此类型的题目,但只是按原题结构编拟的,没有变换形式。”二是“学生太不认真了,没有把题读明白,‘每瓶香油合多少元?’和‘每瓶香油便宜多少元?’一样吗?”
案例分析:为了便于分析比较说明问题,我们把本试题的原题型显示出来,也就是人教版课程标准实验教材四年级数学上册48页7题:“每棵树苗16元,买3棵送1棵,一次买3棵,每棵便宜多少钱?”
从以上的案例现状,我们不难分析出以下三个方面:
1、数学思维惯性的产生
试题中明摆着是问:“每瓶香油合多少元?”可为什么有那么多的学生不回答?却偏偏要回答另外的问题:“每瓶香油便宜多少元?”呢?
从前面对教师的探讨性调查就可做出了答案:是因为老师让学生练习了很多同类题,并且都是求“便宜多少元?”的,给学生打下了深刻的烙印,留下了深刻的印象:学生见到“此类题”或是“此情境的题”,就会想到求“便宜多少元?”。学生的思维状态就这样确定了,也就是学生的思维惯性确定了。
2、数学思维惯性的存在
试题中的问题“每瓶香油合多少元?”难道学生看不见?不是的,是学生见到了和原来脑中存在的同类题,或是同情境题。根本就没有去看这个“所求问题”,而是见到题就按他原有的思维状态──求“便宜多少元?”去解题了。这就是数学思维惯性在起作用。这一点从对学生的调查得到了证实:“一读题,就发现和原来做过的题一样,……”。试想,如果学生知道怎样解题了,那他还去看、去想最后的问题吗?
3、“学生不认真读题”的说法,是不完全正确的
由前两点的叙述可知,说学生错题的原因是“不认真读题”是不完全正确的。实际上,学生已经认真读题了,是因为思维惯性的存在造成他没有读完题目,就具有了解题方案(当然是错的)真正的错因是数学思维惯性的存在。
案例二:用9、7、3组成的六个两位数有()、()、()、()、()、()。
案例说明:(1)本题是选自一次重要的三年级数学测试卷上的题目。
正确答案是:97、93、79、73、39、37。
错误答案是:973、937、793、739、397、379。
(2)按教科书要求应是组三位数,由于校对版面时没有纠正过来,造成三年级学生做了二年级的题目。
案例现状:抽检两所学校三年级学生共计405人,选择错误答案的学生数在40%以上.
笔者也请两所学校的老师做了分析:一是:“出错的原因是,学生在三年级上册教材中都是用3个数字组成不同的三位数。试题中要求组成不同的两位数,打乱了学生的思维,造成审题不清而出错。”另一是:“错误原因主要是学生没有认真读题,只看见9、7、3三个数,误认为是组成三位数,导致与两位数相异,出现疏忽性错误。”
案例分析:三年级的学生用3个数字组成不同的三位数,已经练习得很熟练了。所以见到9、7、3三个数,并且是要组成数,不用细想,就去组三位数了。这是典型的思维惯性的作用导致的解题错误。
二、用数学思维惯性解释数学教学中的现象
有了数学思维惯性这一概念,可以帮助我们对数学教学中的一些现象进行归因分析,找出错误的原因。在数学教学中,学生因思维惯性出错的实例很多,下面从三个方面来解释说明。
1、计算题方面
在这里仅就进位加法和退位减法中出现的错误进行解释。
在进位加法中,有进位加法和连续进位加法,学生学习了进位加法,再学习连续进位加法。当学生学习了连续进位加法后,由于多数量题的较长时间的算题训练,就容易产生“连续进位”的思维惯性,出现不是连续进位的加法题,也按连续进位加法题计算的错误。
如:428
+746
1274
式中的十位上不满十,不能向百位进位,但由于思维惯性,造成学生连续进位的错误。
在退位减法中,有退位减法和连续退位减法。当学生学习了连续退位减法后,就容易产生“连续退位”的思维惯性,造成不是连续退位的减法,也按连续退位的方法算的错误。
2、应用题方面
在应用题方面,因思维惯性出现的解题错误,大都是由强化解题训练造成的。传统的“归类”解应用题,就是使学生产生思维惯性的典型案例。即把应用题根据结构特点进行归类,有其特定的解题方法,教师教起来省心,学生解题省力。但由于结构相同,通过强化训练,学生自然容易产生思维惯性,看到题不用深思就能确定是哪一类,不用太多的思考就能解出此题。久而久之,学生的思维侧重点不在于分析思考题目,而在于区别类型,根据类型套用解题方法。但是如果题型有所变化,要么就是照老做法(思维惯性)解题,出现错误;要么就是套用哪类方法都不合适,导致不会解题,或是解题错误。前面在案例一中提到的“买4瓶香油送一瓶香油,……”的应用题,学生出错的原因,就是由于归类强化练习应用题,使学生产生思维惯性,造成解题错误。
3、几何题方面
几何题中的求积计算公式尤为重要。教师们从公式的推导、形成,到应用公式求积的指导,都很重视,尤其是应用公式求积的指导,很是具体。如,圆的面积公式:
圆的面积=半径×半径×圆周率。指导的第一层次是:求圆的面积要用什么条件?(这是具体的、初步的)指导的第二层次是:如果圆的半径不知道,怎样求圆的面积?(这是综合的,就是知道直径或周长求圆的面积)
这样指导得很详细、很具体,经过一定时间和一定数量习题的练习,学生必然形成求积计算的“思维惯性”。即先找公式中要用的条件,再求积。但遇到特例就无从去想去思维。
如:已知正方形的面积是5平方厘米,求圆的面积。
这道题也是求圆的面积,按照学生形成的思维惯性,要求圆的面积,必须先求出圆的半径是多少,但凭小学数学的能力,求此题中圆的半径是求不出的。致使一道不难解决的问题就此受阻。
从以上实例分析可以看出,学生有些错题的原因,是有它的客观原因的,不能只怪学生不细心,不注意,不动脑。应找准错因,积极想办法,解决学生的出错原因。
三、数学思维惯性的防范与正向引导
前面已经叙述了数学思维惯性的产生、形成,以及给学生的思维带来的不良影响。其实数学思维惯性是“双刃剑”,前面只谈了它坏的一面,其实它还有好的一面。如在乘法口算中,300×40如何算得快?经过一定时间的练习,学生形成的思维惯性是:3×4=12,再在12的后面添上3个0。很快算出积是12000。
因此,对于数学思维惯性,既要正向引导,更要注意防范。
1、加强变式教学,防止思维惯性的负面影响
从前面的案例分析得知,数学思维惯性的形成基础是某一单项思维的强化训练。因此,如果我们不需要这种思维惯性,那么就在它形成前增加变式练习,让学生出错,摔跟头,引起学生的有意注意。如前面谈到的连续退位减法和连续进位加法的教学,就可以在思维惯性形成前,增加非连续退位减法和非连续进位加法的练习,引起学生的有意注意,防止思维惯性的形成。
2、取消应用题的“归类”教学
把应用题进行“归类”编排,进行归类教学,具有明显的弱点。因此,新的课程标准实验教材,已经取消了对应用题归类编排,采用计算教学与解决问题教学有机结合,让学生在学习计算的同时,经历解决问题的过程,培养解决问题能力,形成应用意识。而不是再去死记“那类”或“这类”的“死”方法,和机械的解题程序。而是要结合现实情境提出问题,或是根据现实的问题寻找解决问题的途径。根据现实的问题和现实的条件去思考、去解决问题。
3、加强应用题的结构变换练习
在应用题教学中,充分调动学生思维的积极性,不断变换练习形式,如选择条件,提问题,编题等,使学生的思维方式不断变换,使学生意识到,只有认真动脑思考,才能很好地解决问题,有效地防范思维惯性的形成。