回歸知識原點讀懂教材“乾坤”
——蘇教版五上《認識負數》一課的教學與思考

2021-01-07 02:38:02趙小進

江蘇教育 2020年81期

趙小進

教材作為重要的數學課程資源，為師生的教與學提供了素材、基本線索和知識結構。新課改后的蘇教版教材更是從學生出發，情景的設置更加貼近學生的生活實際，問題的設計更加具有開放性，探究活動的開展更加符合學生的知識和能力水平，具有很高的指導意義和使用價值。反觀當下，很多教師一味追求創新，摒棄教材，執教的課也常出現“金玉其外，敗絮其中”等問題。筆者在執教蘇教版五上《認識負數》一課之前，查閱了大量資料，對負數的本質有了較為清晰的認識，但在執教過程中，最大的感受是學生對負數的理解和認知還止于“你說我聽”“灌多悟少”的狀態。多次試教后，筆者決定回歸知識原點，重新審視教材，讀懂教材里的“乾坤”。

一、讀教材：樸素而深刻的“三思”

1.教材呈現的知識體系。

蘇教版教材在《認識負數》這節課設置了兩個例題，例1溫度計顯示某一天三個城市（南京、三亞、哈爾濱）的最低氣溫，分別是“0℃”“+20℃”“-20℃”，并結合直觀圖介紹“比0℃高的是零上溫度”“比0℃低的是零下溫度”“零下溫度和零上溫度是以0℃為基準的”；接著介紹正數和負數的讀寫法，通過問題“‘+20℃’和‘-20℃’表示的含義有什么不同？”，幫助學生明晰正數和負數是一對表示相反意義的量。例2 呈現一個海拔高度的模型。例1 和例2 至少有兩點不同：其一，例1溫度計有明顯的基準線0，而例2 沒有明顯的基準線，需要用虛線畫出來的；其二，例1 呈現的“+20”和“-20”正好是一對表示相反意義的量，而例2 的正數“+8844.4”和負數“-155”更具普適性，既能讓學生知道正數、負數有可能是小數，還能讓學生知道正數和負數是以0 為基準來區分的。可以說，教材在拓寬負數情境廣度的同時，也在不斷抽象，逐漸趨于知識的本質。隨后，教材以舉例描述的方式揭示了正數和負數的概念，同時明確“0 既不是正數，也不是負數”。

2.知識體系呈現方式的價值意蘊。

讀教材，要讀懂教材的價值意蘊，“知其然，知其所以然”應是每一位教師都有的態度。在解讀教材的過程中，筆者有以下幾點思考：

其一，學習負數，例1 只出現哈爾濱的最低溫度不就夠了嗎，為什么還要出現南京和三亞的最低氣溫呢？負數是一個與正數意義相反的數學概念，它的形成源于對生活中具有相反意義事物數量的刻畫，如增加與減少、上升與下降、盈利與虧損等。因此，負數的建構不是獨立的，如果單獨出現哈爾濱的溫度，不足以讓學生理解負數的本質。

其二，例1 三個圖如果按照新知來排列，應該是負數、0、正數；如果按照溫度從高到低來排列，應該是+20、0、-20；而教材中是把0℃單獨放在第一幅圖，20℃和-20℃并列放在一排，這是為什么？在認識負數之前，首先要給出0，才能談正數和負數。在之前的學習中，學生已經形成了“0”表示什么都沒有的認知。在本節課中，0 的意義得到了擴充——一個表示分界、基準的數，這與學生的已有認知有沖突。因此，了解0 的內涵是本節課學生了解負數本質的關鍵。而同時呈現+20 和-20，更便于學生理解正數和負數是一對表示相反意義的量。

其三，在前測設計時，筆者發現學生對負數最直接的感知是-2 層，教材為什么不以學生熟悉的地下停車場這一場景為例，而是以學生不太熟悉的溫度計為例呢？溫度計上有個重要的數學特征——有明顯的0，這是非常直觀的。教材中，例2 呈現的海平面可以看成一條線，而且這個基準線是固定的海平面；反觀-2 層的“0”——地面是學生在頭腦中想象出來的，而且這個“0”會隨著地點的變化而變化，比如重慶的地形中，地面就不確定。

綜觀教材，明線是正數和負數是一對表示相反（或相對）意義的量；暗線是“0”在認識正數和負數時的重要地位，0 不再是對應著“沒有”，而是一條基準線。

3.知識的呈現對教學實踐的啟發。

其一，正確認識“0”的價值，貫通0、正數、負數的關系。教學需要克服學生原有的“0 表示沒有”的學習負數的認知障礙，引導他們具體直觀地感受0 作為標準的重要性——正數和負數都是與“標準0”比出來的，讓他們體會到：先定標準，把標準看作“0”，比標準多的、貴的、高的、厚的、重的就是正數，比標準少的、便宜的、矮的、薄的、輕的就是負數——即正數和負數是一對表示相反意義的量。只有貫通了正數、負數和0的關系，學生才能真正認識負數的意義。

其二，從“物”的數到“象”的數，從絕對性到相對性。在這節課之前，學生理解的數往往對應著一個物體或物群。主要表現為對基數和序數的理解，此時學生對數的記憶或理解是以對物的感知為支撐的。比如5是與生活中的5件、5樣、5個（或第5）……相對應的，0是與“一個物體也沒有”相對應的。學習了“負數”，5 就不再是對應著5 樣東西，而是對應著水有些涼；0 也不再是對應著“沒有”，而是對應著水結冰時有些冰的狀態，我們把這種狀態稱為“象”。因此，教材中《認識負數》這節課支撐著學生對數的理解從由“物”支撐的數發展到了由“象”支撐的數。教學時，還要幫助學生感悟“0”作為“標準”的相對性——標準是可以變換的，體會數由絕對性發展到了相對性。

解讀教材有利于我們了解知識本質，同時也給我們的教學帶來了難題：隱性知識沒有明確的知識點，學生不能閱讀，教師也不能跟學生講“從這節課開始，數從絕對發展到相對了”。怎樣才能讓學生在生動的體驗中既感受到知識的本質，又體會到其中暗藏的數學思想方法與育人價值呢？筆者進行了如下教學探究。

二、怎么教：深度且生長的“后行”

師（出示-2）：同學們在生活中見過嗎？

機動出示：長春今天的氣溫是-2℃；爸爸的車停在-2層；某地的海拔高度是-2米……

師：同學們找到了很多有關-2 的信息，下面我們就來重點研究-2 的含義。（出示圖1）如果你想研究-2℃，請你選擇研究單A，寫一寫，在溫度計上畫一畫；如果你想研究樓層里的-2，請你選擇研究單B；如果你想研究我們剛才說的-2元、-2米……你可以選擇研究單C。

1.有效活動展示直觀的基準，為負數尋一桿“明秤”。

師：選擇研究單A 的舉手，誰愿意給大家介紹？

生：-2℃表示零度以下2℃，在畫圖時，我先找到了0℃，然后往下數2格找到了-2℃。

師：她在找-2℃時，先找的哪個？（0℃）我們一起讀一讀（0、-1、-2），往上再讀一讀（0、1、2），想一想，這里的0℃有什么作用？

學生匯報后，教師小結：0℃其實是淡水結冰的溫度，在這里就是標準，是一個分界線，0℃以上為零上溫度，0℃以下為零下溫度。-2℃表示零下2℃，+2℃表示零上2℃。（板書：零上、零下）

研究單A 以溫度計的認識為載體，溫度計比較常見，上面有明顯的刻度，以零刻度為基準，零上為正，零下為負，溫度計就如一桿“明秤”，讓負數可視、可感，有助于學生初步感知負數是比0小的數。

2.有效的交流展示抽象的基準，豐富負數的內涵。

選擇研究單B 的學生匯報：-2 層表示地下2 層，在畫圖時要先找到地面，地面以下2 層就是-2層，地面以上2層就是2層。

師：在找-2 層時，要先找到地面，現在0 已經變成了一條線。

選擇研究單C 的學生匯報：-2 米表示海平面以下2 米，先找到海平面，海平面以下2 米就是-2米。

師：這里的0 在哪里？（海平面）把這三幅圖放在一起，大家看看，在表示-2 時，有沒有什么相同點？

學生匯報后，教師小結：看來都要先確定0，在0下找到-2。

師：-2 除了表示-2 層、-2℃、-2 米，還可以表示什么？（學生匯報，重點匯報0在哪里，-2在哪里）

師：剛才我們一起研究了-2℃、-2 層、-2米，大家再比較比較，這些-2 有什么相同點？（比0少2）

突出0 的分界作用是本節課教學的關鍵。日常生活中沒有直觀的“0”基準，但學生通過想象和比較感受到，只要存在正數和負數，就一定存在區分它們的基準，因為正數和負數是一對表示相反意義的量，這是相對于某個基準而言的。上述教學中通過兩次比較，不斷抽象建構模型，引導學生貫通和理順負數與0 的關系，體會“0”作為標準的重要性。

3.變式活動設計展示變化的基準，體會負數的相對性。

師：體育老師在測量四（1）班同學的身高時，把小華的身高記作-2 厘米。你覺得有可能嗎？（學生辯論）小華的真實身高是153 厘米，猜一猜，可能是以多少厘米為標準的？（155）而我們前面研究的-2都是以多少作為標準的？（0）

師：我們既可以把“0”作為標準，也可以把“155”作為標準。

師：我們剛才認識了那么多-2，-2 在不同情境中表示的意思不一樣，但都有什么共同點？

生：都表示比標準“0”少2，這個標準可以是溫度0，也可以看成一條線（如海平面），還可以是一個具體的數（平均身高155厘米）。

負數與學生以往認識的數最大的不同就是它的相對性，當基準發生了變化，這個數也會發生變化。如果以地面為基準，小華的身高記作153 厘米；如果以平均身高155 厘米為基準，小華的身高就記作-2 厘米，學生感受到標準不一樣，記錄的正數和負數也不一樣，從而逐步感悟到：基準變化，相應的負數和正數也會隨之變化。負數的相對性浮出紙面，漸入腦中。