
【中圖分類號(hào)】G633.6 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1005-6009(2025)23-0054-05
【作者簡(jiǎn)介】1.,江蘇省泰州醫(yī)藥高新區(qū)(高港區(qū))教育局(,225300)教師發(fā)展中心數(shù)學(xué)教研員,正高級(jí)教師,江蘇省數(shù)學(xué)特級(jí)教師;2.,江蘇第二師范學(xué)院(,)博士生,正高級(jí)教師,江蘇省教學(xué)名師。
一、數(shù)學(xué)游戲?yàn)榕囵B(yǎng)初中生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力提供可能
培養(yǎng)學(xué)生從數(shù)學(xué)角度發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力,是中小學(xué)數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的一貫要求?!读x務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》均明確要求發(fā)展學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力?!读x務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》則在“確立核心素養(yǎng)導(dǎo)向的課程目標(biāo)”中明確為“發(fā)展運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)與數(shù)學(xué)方法發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問(wèn)題的能力(簡(jiǎn)稱‘四能')”]。可見(jiàn),對(duì)于初中數(shù)學(xué)教師而言,培養(yǎng)初中生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力是重要的教學(xué)目標(biāo)。但是,對(duì)于如何培養(yǎng)初中生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力,一線教師往往缺乏有效策略。
中需要運(yùn)用到數(shù)學(xué)知識(shí)或者數(shù)學(xué)方法的智力游戲。它寓數(shù)學(xué)問(wèn)題于游戲之中,能夠讓人們?cè)谧鲇螒虻倪^(guò)程中學(xué)到數(shù)學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)思想等。[2]
在游戲中,游戲者主要關(guān)注情感體驗(yàn)。如果能夠獲得輕松、愉悅或者成功等積極情感體驗(yàn),他們往往樂(lè)于參與游戲,反之則較少參與。數(shù)學(xué)是研究數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學(xué)。用數(shù)學(xué)的眼光來(lái)看待指的就是只關(guān)注其中的數(shù)量關(guān)系與空間形式,忽略其他方面的特征、特性。由于數(shù)學(xué)游戲與數(shù)學(xué)眼光的重點(diǎn)不一樣,當(dāng)學(xué)生試圖從看似與數(shù)學(xué)無(wú)關(guān)的游戲中尋找其在數(shù)量關(guān)系或者空間形式方面的某些聯(lián)系時(shí),培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力便成為可能。[3]
數(shù)學(xué)游戲指蘊(yùn)含著數(shù)學(xué)原理,在游戲過(guò)程此外,數(shù)學(xué)游戲符合初中階段學(xué)生的智力與能力發(fā)展特征。根據(jù)心理學(xué)的研究,初中階段主要是以經(jīng)驗(yàn)型為主的抽象邏輯思維,其中初中二年級(jí)是從經(jīng)驗(yàn)型向理論型發(fā)展的開(kāi)始。4]數(shù)學(xué)游戲能夠提供與強(qiáng)化學(xué)生在活動(dòng)中獲得的積極情感體驗(yàn),因此當(dāng)數(shù)學(xué)游戲能夠用于發(fā)展初中生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力時(shí),它具有其他載體不可替代的作用。
二、在數(shù)學(xué)游戲中培養(yǎng)初中生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力的有效路徑
有效的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)能將學(xué)生思維不斷引向深處。下面,筆者根據(jù)初中生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力培養(yǎng)的需要,依據(jù)思維不斷向縱深展開(kāi)的四個(gè)階段(思維準(zhǔn)備、思維啟動(dòng)、思維深化以及思維遷移),以“搶30”游戲?yàn)槔骄咳绾瓮ㄟ^(guò)數(shù)學(xué)游戲培養(yǎng)初中生的問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力。
“搶30”游戲?yàn)榻?jīng)典數(shù)學(xué)游戲巴協(xié)問(wèn)題的特例,較早見(jiàn)于華師大版七年級(jí)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教材。游戲規(guī)則為:兩個(gè)人進(jìn)行游戲,每次每人說(shuō)的數(shù)可以是一個(gè),也可以是兩個(gè),但不得超過(guò)兩個(gè),所說(shuō)的數(shù)必須是正整數(shù),而且每個(gè)數(shù)只能說(shuō)一次。第一個(gè)人先說(shuō)數(shù)字1或者數(shù)字1,2,第二個(gè)人接著往下說(shuō),然后輪到第一個(gè)人再接著往下說(shuō)。以此類推,兩個(gè)人反復(fù)輪流,并且在說(shuō)的過(guò)程中速度要快,不得進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間思考。誰(shuí)先搶到30誰(shuí)就得勝。
(一)思維準(zhǔn)備階段:面對(duì)不完備的游戲規(guī)則從而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題
游戲規(guī)則指在帶有競(jìng)爭(zhēng)性的活動(dòng)中普遍遵守的準(zhǔn)則。游戲時(shí),教師可以先隱藏部分規(guī)則要求。面對(duì)不完備的規(guī)則,學(xué)生會(huì)無(wú)所適從。
【片段1】將“搶30\"游戲中“誰(shuí)先搶到30誰(shuí)就得勝\"的規(guī)則去掉,其他不變。
(1)學(xué)生試玩游戲后談自己的看法。
(2)補(bǔ)充規(guī)則“誰(shuí)先搶到數(shù)字30誰(shuí)就得勝”后再玩游戲。
【設(shè)計(jì)意圖】將原游戲規(guī)則中“誰(shuí)先搶到30誰(shuí)就得勝”的要求去掉,此時(shí)學(xué)生面對(duì)的是結(jié)構(gòu)不良的任務(wù),與通常所見(jiàn)結(jié)構(gòu)良好的任務(wù)不同,他們將會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。讓學(xué)生先試玩后談感受,再補(bǔ)充規(guī)則,然后再玩,這樣的設(shè)計(jì)具有“一石數(shù)鳥(niǎo)”的作用。除了此處能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能力之外,在后續(xù)發(fā)現(xiàn)“搶30\"游戲偏向第二個(gè)人并有必勝策略之后,還有助于啟迪學(xué)生發(fā)現(xiàn)進(jìn)而自行提出一系列問(wèn)題:將要搶的數(shù)字30換成其他數(shù)字,此時(shí)還是偏向第二個(gè)人嗎?有沒(méi)有必勝策略?情形能夠進(jìn)行推廣嗎?……
(二)思維啟動(dòng)階段
1.因?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)的條件不具備(或不夠優(yōu)化)而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題
在開(kāi)始啟動(dòng)思維時(shí),學(xué)生會(huì)直觀感覺(jué)采用某種方法可能會(huì)完成任務(wù),不過(guò)由于尚未進(jìn)行深人思考與分析,該方法實(shí)現(xiàn)的技術(shù)性條件實(shí)際并不具備或者方法不夠優(yōu)化,學(xué)生會(huì)在運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。
【片段2】“報(bào)法種數(shù)探索”設(shè)計(jì)
如果不關(guān)注結(jié)果,只關(guān)注報(bào)法的不同,那么“搶30”有多少種不同報(bào)法?試一試,談?wù)勛约旱目捶ɑ蛘哂龅降睦щy。
【設(shè)計(jì)意圖】要確定“‘搶30'有多少種不同報(bào)法”,學(xué)生容易想到通過(guò)列舉的方法來(lái)找出符合要求的報(bào)法,但進(jìn)行試驗(yàn)后便會(huì)發(fā)現(xiàn)該想法存在問(wèn)題:一一列舉,報(bào)法有很多,雖然無(wú)法確定具體數(shù)值是多少,但根據(jù)直覺(jué)會(huì)意識(shí)到將是一個(gè)相當(dāng)大的數(shù)字,所花費(fèi)的時(shí)間也會(huì)很多。學(xué)生還發(fā)現(xiàn)隨著列舉情形的增多,有可能有重復(fù)也可能有遺漏,從而提出如何避免重復(fù)與遺漏、能否有不重不漏而又比較簡(jiǎn)便的確定方法等問(wèn)題。
2.在思維分叉處遇到被有意設(shè)置的陷阱而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題
學(xué)生在活動(dòng)中獲得部分?jǐn)?shù)據(jù)或者感知部分?jǐn)?shù)量關(guān)系后,通常會(huì)猜測(cè)是否存在一般性的結(jié)論或者猜測(cè)其中可能蘊(yùn)含的規(guī)律。教師根據(jù)學(xué)生容易認(rèn)為的但實(shí)際上并不符合該情境的猜想來(lái)設(shè)計(jì)任務(wù),可以達(dá)到“一箭雙雕”的效果:在試驗(yàn)中學(xué)生遇到陷阱從而發(fā)展問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力,而后續(xù)分析與解決問(wèn)題的過(guò)程中又會(huì)逐步積累猜想的經(jīng)驗(yàn),培養(yǎng)其思維的深刻性,發(fā)展理性精神。
【片段3】(接片段2)
(1)依次考慮數(shù)字較小時(shí)的情況:搶數(shù)字1,有 種方法,為 ;搶數(shù)字2,有 種方法,為 ;搶數(shù)字3,有 種方法,為 ;此時(shí)我的猜測(cè)為: 。(2)先試驗(yàn)再完成:搶數(shù)字4,有 種方法,為 。(3)搶數(shù)字5,有 種方法,為 。我發(fā)現(xiàn):搶數(shù)字方法的種數(shù)規(guī)律為 。(4)搶數(shù)字6,有 種方法,為 。(5)搶數(shù)字30,有 種方法。
【設(shè)計(jì)意圖】最初設(shè)計(jì)時(shí)筆者感覺(jué)搶數(shù)字1與搶數(shù)字2過(guò)于簡(jiǎn)單便予以略過(guò),直接從搶數(shù)字3開(kāi)始探索。此處加以改進(jìn),除了更符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律,更重要的是藏有“陷阱”:搶數(shù)字1,2,3時(shí)相應(yīng)報(bào)法分別為1,2,3種,此時(shí)教師要求猜測(cè)規(guī)律,學(xué)生容易想當(dāng)然地認(rèn)為“規(guī)律為報(bào)法種數(shù)等于要搶數(shù)字\"(其實(shí)為“從第3個(gè)數(shù)起,后面的數(shù)等于前面相鄰兩數(shù)之和),增加了培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能力的機(jī)會(huì)。
(三)思維深化階段
1.在應(yīng)用似是而非的結(jié)論完成針對(duì)性任務(wù)時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題
結(jié)論只有在一定條件下才成立,如果不指出成立條件,結(jié)論便是似是而非的。教師針對(duì)似是而非的看法可以有意提供相應(yīng)任務(wù)讓學(xué)生嘗試完成,在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)學(xué)生自然能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,進(jìn)而在更高程度上進(jìn)行抽象與概括,在思維深化中發(fā)展核心素養(yǎng)。
【片段4】分析報(bào)數(shù)情況
觀察、分析報(bào)數(shù)情況,發(fā)現(xiàn)要搶到30,必須依次搶到3,6,9,12,15等數(shù)字,它們都能被數(shù)字3整除。
(1)數(shù)字3跟能夠搶的數(shù)字個(gè)數(shù)之間是否有關(guān)系?如有,可能是何關(guān)系?說(shuō)說(shuō)你的想法。(2)如果一次可以搶2個(gè)數(shù)或者3個(gè)數(shù),又會(huì)如何呢?先猜一猜再試一試。你的猜測(cè)是否仍然成立?(3)如果一次可以搶1個(gè)數(shù)或者2個(gè)數(shù)或者3個(gè)數(shù)呢?先猜一猜再試一試,看看你的猜測(cè)是否仍然成立。
【設(shè)計(jì)意圖】任務(wù)(2)、任務(wù)(3)瞄準(zhǔn)學(xué)生在完成任務(wù)(1)時(shí)可能得到似是而非的結(jié)論來(lái)設(shè)計(jì),是否提供視其解答情況來(lái)確定。如果學(xué)生將數(shù)字3理解為“比一次能夠搶的較大個(gè)數(shù)2多1”,此時(shí)呈現(xiàn)任務(wù)(2)讓其完成,按此想法有:必須搶到數(shù)字被數(shù)字4整除,應(yīng)該依次搶4,8…28。如果學(xué)生將數(shù)字3理解為“一次能夠搶的所有個(gè)數(shù)之和”,此時(shí)呈現(xiàn)任務(wù)(3)要求其完成,按此想法有:必須搶到數(shù)字被數(shù)字6整除,應(yīng)該依次搶6,12,18,24,30。在完成任務(wù)(2)或者任務(wù)(3)的過(guò)程中學(xué)生會(huì)自行發(fā)現(xiàn)問(wèn)題:這兩種理解其實(shí)都不正確。
2.在運(yùn)用原有知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行說(shuō)理時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題
跟猜測(cè)相比,驗(yàn)證猜測(cè)結(jié)果的正確性對(duì)思維能力的要求更高,若進(jìn)行說(shuō)理(或者證明),則對(duì)思維能力的要求又有明顯提升。很多時(shí)候,學(xué)生運(yùn)用原有數(shù)學(xué)“四基\"難以解決說(shuō)理的要求,從而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。
【片段5】(接片段3中(4))
不借助一一列舉,你能直接說(shuō)明為什么“搶數(shù)字6的報(bào)法種數(shù)是搶數(shù)字4的報(bào)法種數(shù)與搶數(shù)字5的報(bào)法種數(shù)之和\"嗎?
【設(shè)計(jì)意圖】面對(duì)這樣要求說(shuō)理的任務(wù),學(xué)生往往欠缺類似經(jīng)歷與經(jīng)驗(yàn),感覺(jué)無(wú)從下手,從而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。教師可引導(dǎo)學(xué)生分析發(fā)現(xiàn)要搶得數(shù)字6有兩種途徑(如圖1),并注意到其中沒(méi)有重復(fù)報(bào)法,從而得出結(jié)論。

(四)思維遷移階段:在難以橫向遷移活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題
教師可以讓學(xué)生在完成表面看來(lái)與探索活動(dòng)相關(guān)度不高的任務(wù)時(shí),進(jìn)行橫向遷移從而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。
【片段6】課后拓展
小明帶弟弟上樓。已知從一樓到三樓共有24節(jié)臺(tái)階,如果弟弟一次可以跨1節(jié)、2節(jié)或者3節(jié)臺(tái)階,試幫助小明確定弟弟從一樓上到三樓共有多少種不同的走法。
【設(shè)計(jì)意圖】本任務(wù)表面看來(lái)與搶數(shù)字無(wú)關(guān),其實(shí)相當(dāng)于確定“搶24\"共有多少種不同的搶法,只不過(guò)一次可以搶的個(gè)數(shù)有所增加。對(duì)于完成任務(wù)存在困難的學(xué)生可以讓他們先探索臺(tái)階數(shù)較少時(shí)的情況,橫向遷移探索經(jīng)驗(yàn)從而得出結(jié)論。在此基礎(chǔ)上,教師還可以再提出2個(gè)新任務(wù):(1)能否直接說(shuō)出上樓梯的不同走法總數(shù)?(2)
能否通過(guò)說(shuō)理來(lái)說(shuō)明走法總數(shù)的正確性。新任務(wù)(1要求發(fā)現(xiàn)上樓梯問(wèn)題與搶數(shù)字游戲的內(nèi)在聯(lián)系,橫向遷移思維結(jié)果,新任務(wù)(2)要求橫向遷移說(shuō)理經(jīng)驗(yàn)(圖1中思路),不斷提供培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力的機(jī)會(huì)。
三、數(shù)學(xué)游戲用于培養(yǎng)初中生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力的理性思考
(一)數(shù)學(xué)游戲?yàn)楹线m載體的前提條件
數(shù)學(xué)游戲是合適載體的前提條件是游戲中包含較多數(shù)學(xué)信息。當(dāng)含有較多數(shù)學(xué)信息時(shí),游戲活動(dòng)的多處可用于問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力培養(yǎng);當(dāng)含有數(shù)學(xué)信息較少時(shí),教師感覺(jué)價(jià)值有限,不愿利用課堂學(xué)習(xí)時(shí)間來(lái)進(jìn)行游戲活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能力便無(wú)從談起。游戲中數(shù)學(xué)信息的多少是相對(duì)的,并且很多信息往往隱含在游戲中,需要教師深入挖掘,以盡可能揭示出更多的數(shù)學(xué)信息或者數(shù)學(xué)聯(lián)系。若僅將“搶30”游戲視為博弈游戲,則它在發(fā)展學(xué)生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力的價(jià)值有限。
(二)數(shù)學(xué)游戲用于培養(yǎng)初中生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力的基本舉措
合適的數(shù)學(xué)游戲同樣需要采取科學(xué)做法才能有效培養(yǎng)初中生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力。兩種基本有效措施如下。一是設(shè)計(jì)不符合推理規(guī)則的任務(wù)。數(shù)學(xué)思維的基本形式是邏輯推理和數(shù)學(xué)運(yùn)算。通過(guò)具體數(shù)學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí),并結(jié)合日常生活經(jīng)驗(yàn),初中生會(huì)初步意識(shí)到演繹推理的常見(jiàn)形式(三段論)、普通邏輯的基本規(guī)律(同一律、矛盾律、排中律)與基本原則(充足理由律)的基本內(nèi)容與大致要求。在思維過(guò)程中,當(dāng)其發(fā)現(xiàn)推理所需信息缺失或者信息對(duì)立(甚至矛盾)時(shí),便無(wú)法順利進(jìn)行推理進(jìn)而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。
二是設(shè)計(jì)略高于初中生現(xiàn)有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的任務(wù)。當(dāng)教師要求初中生用數(shù)學(xué)眼光來(lái)看待數(shù)學(xué)游戲時(shí),學(xué)生往往會(huì)因欠缺相關(guān)經(jīng)歷或者經(jīng)驗(yàn),難以及時(shí)調(diào)取知識(shí)或者經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成任務(wù),于是會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在繼續(xù)活動(dòng)的過(guò)程中,當(dāng)學(xué)生面對(duì)任務(wù)時(shí),他們需要通過(guò)一定的梳理、概括、提煉,并以數(shù)學(xué)的方式做出“是什么?能怎樣?為什么?怎么樣”等方面的思考。此時(shí),學(xué)生遇到困難,難以完成任務(wù),便會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。5]
(三)數(shù)學(xué)游戲用于培養(yǎng)初中生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力的必備立場(chǎng)
“以生為本\"是借助數(shù)學(xué)游戲來(lái)培養(yǎng)初中生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力的必備立場(chǎng)。人本主義是我國(guó)課程改革的心理學(xué)理論基礎(chǔ)。課程標(biāo)準(zhǔn)在修訂過(guò)程中也以貫徹立德樹(shù)人根本任務(wù)為宗旨,強(qiáng)調(diào)了作為一個(gè)全面發(fā)展的人應(yīng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),凸顯了“以人為本”的指導(dǎo)思想,因此,在用以培養(yǎng)初中生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力的數(shù)學(xué)游戲活動(dòng)中也應(yīng)遵循這樣的立場(chǎng)。
“生本立場(chǎng)\"要求教師在教學(xué)預(yù)設(shè)時(shí)要認(rèn)真研究游戲者的接受能力。教師要對(duì)探索的結(jié)果逐一進(jìn)行逆向?qū)徱暎釛壨ㄟ^(guò)師生活動(dòng)不能及時(shí)解決的問(wèn)題。對(duì)于“搶30”游戲,如果活動(dòng)對(duì)象是七年級(jí)學(xué)生,那么只要通過(guò)計(jì)算意識(shí)到隨著 n 的增大,
越來(lái)越接近0.618的近似值即可。如果活動(dòng)時(shí)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了二次根式,那么不妨進(jìn)一步挖掘:(1)計(jì)算后猜測(cè) n 增大時(shí)
的值越來(lái)越接近
;(2)根據(jù)提供的通項(xiàng)公式,能夠比較熟練地計(jì)算出 n=1,2,3 時(shí) an 的值;(3)感受用無(wú)理數(shù)的形式來(lái)表示整數(shù)等。
“生本立場(chǎng)\"要求在數(shù)學(xué)游戲活動(dòng)中要注意兩點(diǎn)。一是學(xué)生充分體驗(yàn)。只有學(xué)生充分體驗(yàn)了游戲活動(dòng),其中隱含的數(shù)量關(guān)系、內(nèi)在聯(lián)系才容易顯現(xiàn)出來(lái),學(xué)生的猜測(cè)與判斷才會(huì)有比較明確的方向,學(xué)生才更容易積累基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)。二是教師發(fā)揮主導(dǎo)作用。數(shù)學(xué)的對(duì)象是抽象的形式化的思想材料,完全由學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)、提出問(wèn)題基本不可能。教師應(yīng)在游戲中適時(shí)提供合適的任務(wù),不斷引導(dǎo)學(xué)生以數(shù)學(xué)的方式思考“是什么?為什么?怎么樣”等,逐步讓學(xué)生由“被動(dòng)遇到數(shù)學(xué)任務(wù)”向“主動(dòng)思考形成數(shù)學(xué)任務(wù)”進(jìn)階,不斷積累數(shù)學(xué)化思考的經(jīng)驗(yàn),有效提升問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力。
在合適的數(shù)學(xué)游戲中采取恰當(dāng)?shù)拇胧┠軌蚴蛊涑蔀榕囵B(yǎng)初中生問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力的有效載體。期望本文對(duì)于如何培養(yǎng)初中生的問(wèn)題發(fā)現(xiàn)能力能有所啟迪,并引起有識(shí)之士的關(guān)注,早日形成更多研究成果以造福一線師生。國(guó)
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