正负数的教学,是小学数学向中学数学过渡的关键一环,它不仅是学生认知数域拓展的标志,更是培养学生抽象思维能力和符号意识的起点。回顾多年的教学实践,我深感这一章节的教学既充满挑战,也蕴含着丰富的育人价值。它犹如一座桥梁,连接着具体的算术世界与抽象的代数殿堂,其重要性不言而喻,然而其教学难点和学生普遍存在的困惑也促使我不断反思、探索与创新。
首先,关于正负数概念的引入,我常常会反思其深度与广度。传统的教学方法多从生活实例入手,如温度计、海拔、银行存取款、乒乓球比赛的得分等。这些例子固然形象具体,能够帮助学生初步感知正负数在生活中的应用,但若停留于此,往往会导致学生对正负数的理解过于具象化,未能触及其本质——方向性与相对性。例如,温度下降5度,记作-5,学生容易理解为“减少了5”,而非“向负方向移动了5”。这种表象的理解,在后续的运算中会带来诸多困扰。
我的反思在于,我们是否过早地将正负数与“大小”概念混淆?或者说,是否过早地将其局限于“增减”的语境?正负数更核心的意义在于“相对参照点”和“方向”。零点是参照,正和负代表着相对于零点的两个相反方向。因此,在引入阶段,我开始尝试更加强调“方向”的感知。例如,在数轴上,从0点出发,向右是正方向,向左是负方向。让学生在数轴上进行“移动”的体验,比单纯的“增加”或“减少”更能体现正负数的性质。通过反复练习在数轴上表示正负数,以及理解它们与0点的相对位置关系,学生能够更深刻地领悟到“正负”二字的数学内涵。这种强调方向性的引入,为后续的运算规则理解打下了更坚实的基础。
其次,正负数的加减法是学生遭遇的第一个难关。将带有符号的数进行运算,与小学阶段的自然数运算逻辑截然不同。特别是“负数加负数”和“正数加负数”两种情况,常令学生感到困惑。当学生面对-3 + (-2) 时,他们的大脑中可能仍然残留着“加法就是变大”的思维定势,难以理解结果为何是-5。而面对 5 + (-8) 时,他们更难判断结果的符号和大小。
针对这一困境,数轴模型无疑是解决问题的利器。然而,仅仅展示数轴是不够的,关键在于引导学生在数轴上进行“模拟操作”。我常常让学生想象自己站在数轴上的某个点,加一个正数就是向右走,加一个负数就是向左走。例如,计算 -3 + (-2),可以想象站在-3点,然后向左再走2个单位,最终停在-5点。这种动态的、可操作的思维过程,比单纯记忆“同号相加取相同符号,异号相减取绝对值大的符号”更具说服力。
同时,结合实际情境的类比也非常有效,但需要精挑细选并避免误导。例如,用“欠债”来类比负数,欠3元再欠2元,总共欠5元,能够帮助理解-3 + (-2) = -5。用“升高和降低”来类比,先升高5米再降低8米,最终是降低了3米,帮助理解 5 + (-8) = -3。但需注意,这些类比只是辅助理解,最终还是要回归到数轴和抽象的数学规则上,避免学生过度依赖情境而无法进行符号运算。教学中,我尝试让学生先用数轴解释,再用生活例子巩固,最后引导他们总结出通用的运算法则。这个从具体到抽象,再到符号化的过程,是循序渐进、螺旋上升的。
最大的挑战莫过于正负数的乘除法,特别是“负负得正”这一规则,其反直觉性常常让学生,乃至部分老师,都难以给出直观且令人信服的解释。许多学生在学习这一规则时,往往只能死记硬背,缺乏深层的理解。这为他们日后代数学习中的符号计算埋下了隐患。
我曾多次反思,如何才能让学生真正理解“负负得正”?
一种方法是通过模式探索。我们可以从学生已知的乘法开始:
3 × 2 = 6
3 × 1 = 3
3 × 0 = 0
3 × (-1) = -3 (这需要先理解正数乘负数)
3 × (-2) = -6
观察这个模式,当被乘数不变,乘数每次减1时,积就减3。
接下来,我们换一个被乘数,让它变成负数:
-3 × 2 = -6 (先用“负数乘正数”的定义来理解,或者理解为2个-3相加)
-3 × 1 = -3
-3 × 0 = 0
按照这个规律,当被乘数是-3,乘数每次减1时,积应该每次加3。
所以,接下来:
-3 × (-1) = 3
-3 × (-2) = 6
这种通过发现规律来推导的方式,能让学生从数学自身的逻辑中找到“负负得正”的合理性。
另一种方法是利用分配律进行证明。虽然这在初中阶段可能有些超纲,但其思想可以渗透。
我们知道 0 × (-3) = 0。
我们可以将0写作 [2 + (-2)]。
所以 [2 + (-2)] × (-3) = 0。
根据乘法分配律:
2 × (-3) + (-2) × (-3) = 0
我们已经知道 2 × (-3) = -6。
所以 -6 + (-2) × (-3) = 0。
要使这个等式成立,(-2) × (-3) 必须是 +6。
这种方法是从数学公理和已知规则出发,严谨地推导出“负负得正”,对于一些逻辑思维能力较强的学生,具有强大的说服力。
此外,借助生活情境的类比,如“消除负面影响就是正面影响”,或者“两次反向操作回到原点”,也具有一定的辅助作用。例如,银行卡上的“-50元”,如果银行“消除”了这笔负债(相当于乘一个负号),就变成了“+50元”。或者说,朝着“不是正面”的方向“不是前进”(负负),最终是向着“正面”前进。但这类类比往往需要高度的抽象,且容易造成新的理解偏差,所以我更倾向于前两种从数学内部逻辑出发的解释。
我反思,过去在教学“负负得正”时,是否过于追求“一刀切”的解释,而忽略了学生认知水平的差异?实际上,对于不同理解风格的学生,需要提供多种解释路径。有些学生可能更容易接受模式,有些则偏爱逻辑推理,还有些可能需要借助生动的比喻。教学的艺术在于,能够针对学生的具体情况,提供最适合他们的理解方式,并最终引导他们掌握其核心规律。
除了核心概念和运算规则,正负数教学还涉及到以下几点反思:
1. 符号与运算符号的区分: 学生常将“负号”与“减号”混淆。例如,-3 – (-2) 常常被误解为“减去负2”就是“加上2”。虽然从结果来看是正确的,但其思维过程的混淆却不容忽视。我会在教学中刻意强调,符号是数的一部分,它指示数的性质(正负);而运算符号是指令,它指示数之间的操作(加减乘除)。通过多读多练,如“负三减负二”,而非“减三减负二”,逐渐培养学生正确的数学语言习惯。
2. 数轴的深度运用: 数轴不仅是表示数的位置工具,更是直观理解运算的有效模型。在教学中,我不仅仅满足于让学生在数轴上标出点,更会引导他们用数轴来“走”出加减法,用数轴来“看”出数的大小关系(右边的数总比左边的数大),以及理解相反数(到原点距离相等且在不同方向的数)。数轴的教学价值远未被充分挖掘。
3. 抽象思维的培养: 正负数的学习是学生从具象思维向抽象思维迈进的重要一步。我们不能急于求成,要允许学生有反复、有困惑。教学过程应是一个不断引导学生从具体情境中提取数学信息,再将其抽象为符号运算,最终将运算结果还原到情境中检验的过程。这种反复的“具象-抽象-具象”循环,是培养抽象思维能力的有效途径。
4. 错误分析与纠正: 学生在正负数运算中容易犯的错误是宝贵的教学资源。例如,“符号错误”、“运算规则混淆”、“先算符号还是先算数字”等。我会在课堂上鼓励学生分享他们的错误,并通过集体讨论分析错误的原因,引导他们自己发现问题并纠正。这种以学生为主体的错误分析,比老师直接指出错误更具教育意义,也能让学生对易错点有更深刻的印象。
5. 与未来知识的衔接: 正负数是代数的基础,其理解的深度直接影响学生后续学习代数式、方程、函数等内容。在教学正负数时,我会有意识地渗透一些代数思想,比如用字母表示数,初步建立等量关系等。让学生在接触正负数时,就隐约感受到数学的统一性和前后关联性。例如,当讲解相反数时,可以引申到“a的相反数是-a”,虽然此时学生对字母的理解尚浅,但这种提前的渗透,能够为后续学习做好铺垫。
总而言之,正负数的教学绝非简单地传授几个概念和几条规则。它是一场思维的革命,是学生认知结构的一次重大调整。作为教师,我们应不断反思教学方法,深入挖掘概念的本质,设计多样化的教学活动,以耐心、智慧和对学生认知规律的深刻理解,引导学生跨越这座数学桥梁,为他们未来的数学学习乃至科学素养的培养奠定坚实的基础。每一次成功的教学,都在于我们能帮助学生不仅“知其然”,更能“知其所以然”,最终达到触类旁通、举一反三的境界。

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