小学数学思想方法的梳理.doc

小学数学思想方法的梳理（一）
王永春（课程教材研究所）
     数学思想和数学方法既有区别又有密切联系。数学思想的理论和抽象程度要高一些，而数学方法的实践性更强一些。人们实现数学思想往往要靠一定的数学方法；而人们选择数学方法，又要以一定的数学思想为依据。因此，二者是有密切联系的。我们把二者合称为数学思想方法。数学思想方法是数学的灵魂，那么，要想学好数学、用好数学，就要深入到数学的“灵魂深处”。
   《数学课程标准》在总体目标中明确提出：“学生能获得适应未来的社会生活和进一步发展所必需的重要数学知识以及基本的数学思想方法和必要的应用技能。”这一总体目标贯穿于小学和初中，这充分说明了数学思想方法的重要性。在小学阶段有意识地向学生渗透一些基本的数学思想方法可以加深学生对数学概念、公式、法则、定律的理解，提高学生解决问题的能力和思维能力，也是小学数学进行素质教育的真正内涵之所在。同时，也能为初中数学思想方法的学习打下较好的基础。在小学阶段，数学思想方法主要有符号化思想、化归思想、类比思想、归纳思想、分类思想、方程思想、集合思想、函数思想、一一对应思想、模型思想、数性结合思想、演绎推理思想、变换思想、统计与概率思想等等。
    为了使广大小学数学教师在教学中能很好地渗透这些数学思想方法，笔者把这些思想方法比较系统地进行概括和梳理，明晰这些思想方法的概念，整理它们在小学数学各个知识点中的应用，并就如何教学提出一些建议。
一、符号化思想
    1、符号化思想的概念。
    数学符号是数学的语言，数学世界时一个符号化的世界，数学作为人们进行表示、计算、推理和解决问题的工具，符号起到了非常重要的作用：因为数学有了符号，才使得数学具有简明、抽象、清晰、准确等特点，同时也促进了数学的普及和发展；国际通用的数学符号的使用，使数学成为国际化的语言。符号化思想是一般化的思想方法，具有普遍的意义。
    2、如何理解符号化思想。
   《数学课程标准》比较重视培养学生的符号意识，并把符号意识作为数学与代数的内容之一给出了诠释。那么，在小学阶段，如何理解这一重要思想呢？下面结合案例做简要解析。
    第一、从具体情境中抽象出数学量关系和变化规律、从特殊到一般的探索和归纳过程。如通过几组具体的两个数相加，交换加数的位置和不变，归纳出加法交换律，并用符号表示：a+b=b+a。再如在长方形上拼摆单位面积的小正方形，探索并归纳出长方形的面积公式，并有符号表示：S=ab。这是一个符号化的过程，同时也是一个模型化的过程。
    第二、理解并运用符号表示数量关系和变化规律。这是一个从一般到特殊、从理论到实践的过程。包括用关系式、表格和图像表示情境中数量间的关系。如假设一个正方形的边长是a，那么4a就表示该正方形的周长，a2表示该正方形的面积。这同样是一个符号化的过程，同时也是一个解释和应用模型的过程。
    第三、会进行符号间的转换。数量间的关系一旦确定，便可以用数学符号表示出来，但数学符号不是唯一的，可以丰富多彩。如一辆汽车的行驶时速为定值80千米，那么该辆汽车行驶的路程和时间成正比，它们之间的数量关系既可以用表格的形式表示，也可以用公式s=80t表示，还可以用图象表示。即这些符号是可以相互转换的。
    第四、能选择适当的程序和方法解决用符号所表示的问题。这是指定完成符号化后的下一步工作，就是进行数学的运算和推理。能够进行正确的运算和推理是非常重要的数学基本功，也是非常重要的数学能力。
    3、符号化思想的具体应用。
    数学的发展经历了几千年，数学符号的规范和统一也是经历了比较漫长的过程。如我们现在通用的算术中的十进制计数符号数字0~9于公元8世纪在印度产生，经过了几百年才在全世界通用，从通用至今也不过几百年。代数在早期主要是以文字为主的演算，直到16、17世纪韦达、笛卡尔和莱布尼兹等数学家逐步引进和完善了代数的符号体系。
    符号在小学数学中的应用如下表。

知识领域
知识点
具体应用
应用拓展
数      与      代   数
数的表示
阿拉伯数字：0~9

中文数字：—、+

百分号：%
‰
负号：—

用数轴表示数

数的运算
+、—、×、÷、（）、〔〕
a2(平方)、b3(立方)
大括号：｛｝
数的大小关系
= 、≈、＞、＜
≤、≥、≠
运算定律
加法交换律：a+b=b+a

加法结合律：a+b+c=a+(b+c)

乘法交换律：ab=ba

乘法结合律：(ab)c=a(bc)

乘法分配律：a(b+c)=ab+ac
a(b-c)=ab-ac
方程
ax+b=c

数量关系
时间、速度和路程：S=vt

数量、单价和总价：a=np

正比例关系：y／x=k

反比例关系：xy=k

用表格表示数量间的关系

用图象表示数量间的关系

空       
间      与     图     
形
用字母表示计量单位
长度单位：km、m、dm、cm、mm

面积单位：km2、m2、dm2、cm2、mm2、hm2(公顷)

体积单位：m3、dm3、cm3

容积单位：L（升）、mL（毫升）

质量单位：t、kg、g

用符号表示图形
用字母表示点：三角形ABC用符号表示角：∠1、∠2、∠3、∠4
△ABC线段AB射线c、直线l
两线段平行：AB∥CD
两线段垂直：AB⊥CD
◇ABCD
用字母表示公式
三角形面积：S=1／2ab

平行四边形面积：S=ah

梯形面积：S=1／2（a+b）h

圆周长：C=2πr
圆面积：S=πr2

长方体体积：V=abc 正方体积：V=a3 圆柱体积：V=sh
圆锥体积：V=1／3sh

统计与
概率
统计图与统计表
用统计图表述和分析各种信息

可能性
用分数表示可能性的大小

4、符号化思想的数学。
    符号化思想作为数学基本的、广泛应用的思想之一，教师和学生无时无刻不在与它们打交道。教师在教学中应把握好以下几点。
  （1）在思想上引起重视。《数学课程标准》把培养学生的符号意识作为必学的内容，并提出了具体要求，足以证明它的重要性。因此，教师在日常教学中应给予足够的重视。
  （2）把培养符号意识落实到课堂教学目标中。教师在每堂课的教学设计中，要明确符号的具体应用，并纳入教学目标中。创设合适的情境，引导学生在探索中归纳和理解教学符号化的模型，并进行解释和应用。
   (3) 引导学生认识符号的特点。数学符号是人们在研究现实世界的数量关系和空间形式的过程中产生的，它来源于生活，但并不是生活中真实的物质存在，而是一种抽象概括。如数字1，它可以表示现实生活中任何数量是一个的物体的个数，是一种高度的抽象概括，具有一定的抽象性。一个数学符号一旦产生并被广泛应用，它就具有明确的含义，就能进行精确地数学运算和推理证明，因而它具有精确性。数学能够帮助人们完成大量的运算和推理证明，但如果没有简捷的思想和符号的参与，它的工作量及难度也是很大的，让人望而生畏。一旦简捷的符号参与了运算和推理证明，数学的简捷性就体现出来了。如欧洲人12世纪以前基本上有罗马数字进行计数和运算，由于这种计数法不是十进制的。大数的四则运算非常复杂，严重阻碍了数学的发展和普及。直到12世纪印度数字及十进制计数法传入欧洲，才使得算术有了较快发展和普及。数学符号的发展也经历了从各自独立到逐步规范、统一和国际化的过程，最明显的就是早期的数字符号从各自独立的埃及数字、巴比伦数字、中国数字、印度数字和罗马数字到统一的阿拉伯数字。数学符号经历了从发明到应用再到统一的逐步完善的过程，并促进了数学的发展；反之，数学的发展也促进了符号的发展。因而，数学和符号是相互促进发展的，而且这种发展可能是一个漫长的过程。
   （4）符号意识的培养是一个长期的过程。符号意识的培养应用贯穿于数学学习的整个过程中，学生首先要理解和掌握数学符号的内涵和思想，并通过一定的训练，才能利用符号进行比较熟练地运算、推理和解决问题。

小学数学思想方法的梳理（二）
王永春（课程教材研究所）

二、化归思想

1、化归思想的概念。
人们面对数学问题，如果直接应用已有知识不能或不易解决该问题时，往往需要解决的问题不断转化形式，把它归结为能够解决或比较容易解决的问题，最终使原问题得到解决，这种思想方法称为化归（转化）思想。
从小学到中学，数学知识呈现一个由易到难、从简到繁的过程；然而，人们在学习数学、理解和掌握数学的过程中，却经常通过把陌生的知识转化为熟悉的知识、把繁难的知识转化为简单的知识，从而逐步学会解决各种复杂的数学问题。因此，化归既是一般化的数学思想方法，具有普遍的意义；同时，化归思想也是攻克各种复杂问题的法宝之一，具有重要的意义和作用。
2、化归所遵循的原则。
化归思想的实质就是在已有的简单的、具体的、基本的知识的基础上，把未知化为已知、把复杂化为简单、把一般化为特殊、把抽象化为具体、把非常规划为常规，从而解决各种问题。因此，应用化归思想时要遵循以下几个基本原则：
（1）数学化原则，即把生活中的问题转化为数学问题，建立数学模型，从而应用数学知识找到解决问题的方法。数学来源于生活，应用于生活。学习数学的目的之一就是要利用数学知识解决生活中的各种问题，《课程标准》特别强调的目标之一就是培养实践能力。因此，数学化原则是一般化的普遍的原则之一。
（2）熟悉化原则，即把陌生的问题转化为熟悉的问题。人们学习数学的过程，就是一个不断面对新知识的过程；解决疑难问题的过程，也是一个面对陌生问题的过程。从某种程度上说，这种转化过程对学生来说既是一个探索的过程，又是一个创新的过程；与《课程标准》提倡培养学生的探索能力和创新精神是一致的。因此，学会把陌生的问题转化为熟悉的问题，是一个比较重要的原则。
（3）简单化原则，即把复杂的问题转化为简单的问题。对解决问题者而言，复杂的问题未必都不会解决，但解决的过程可能比较复杂。因此，把复杂的问题转化为简单的问题，寻求一些技巧和捷径，也不失为一种上策。
（4）直观化原则，即把抽象的问题转化为具体的问题。苏雪的特点之一便是它具有抽象性。有些抽象的问题，直接分析解决难度较大，需要把它转化为具体的问题，或者借助直观手段，比较容易分析解决。因而，直观化是中小学生经常应用的方法，也是重要的原则之一。
3、化归思想的具体应用。
学生面对的各种数学问题，可以简单的分为两类：一类是直接应用已有知识便可顺利解答的问题；另一种陌生的知识或者不能直接应用已有知识解答的问题，需要综合地应用已有知识或创造性地解决问题。如知道一个长方形的长和宽，求它的面积，只要知道长方形公式的人，都可以计算出来，这是第一类问题；如果不知道平行四边形的面积公式，通过割补平移变换把平行四边形转化为长方形，推导出它的面积公式，再计算面积，这是第二类问题。对于广大中小学生来说，他们在学习数学的过程中所遇到的很多问题都可以归为第二类问题，并且要不断地把第二种问题转化为第一类问题。解决问题的过程，从某种意义上来说就是不断地转化求解的过程，因此，化归思想应用非常广泛。
化归思想在小学数学中应用如下表。
知识领域
知识点
应用举例
        数        与         代         数

数的意义
整数的意义，用实物操作和直观图帮助理解
小数的意义：用直观图帮助理解
分数的意义：用直观图帮助理解
负数的意义：用数轴等直观图帮助理解
四则运算的意义
乘法的意义：若干个相同的数相加的一种简便算法
除法的意义：乘法的逆运算

四则运算的法则
整数加减法：用实物操作和直观图帮助理解算法
小数加减法：小数点对齐，然后按照整数的方法进行计算
小数乘法：先按照整数乘法的方法进行计算，再点小数点
小数除法：把除数转化为整数，基本按照整数的方法进行计算，需要注意被除数小数点与商的小数点对齐。
分数加减法：异分母加减法转化为同分母加减法
分数除法：转化为分数乘法
四则运算各部间的关系
a+b=c      c-a=b
ab=c       a=c÷b
简便计算
利用运算定律进行简便计算
方程
解方程：解方程的过程，实际就是不断把方程转化为未知数前边的系数是1的过程（x=a）

解决问题的策略
化繁为简：植树问题、鸡兔同笼问题等
化抽象为直观：用线段图、图表、图像等直观表示数量之间的关系，帮助理解。
化实际问题为数学问题
化一般问题为特殊问题
化未知问题为已知问题
空   间   与   图   形
三角形内角和
通过操作把三个内角转化为平角
多边形的内角和
转化成三角形求内角和

面积公式
正方形的面积：转化为长方形求面积
平行四边形求面积：转化成长方形求面积
三角形的面积：转化为平行四边形求面积
梯形的面积：转化为平行四边形求面积
圆的面积：转化为长方形求面积
组合图形面积：转化为求基本图形的面积

体积公式
正方体的体积：转化为长方体求体积
圆柱的体积：转化为长方体求体积
圆锥的体积：转化为圆柱求体积
统计与概率
统计图和统计表
运用不同的统计图表述各种数据
可能性
运用不同的方式表示可能性的大小
4、解决问题中的化归策略。
（1）化抽象问题为直观问题。
数学的特点之一是它具有很强的抽象性，这是每个乡学好数学的人必须面对的问题。从小学到初中，再到高中，数学问题的抽象性不断加强，学生的抽象思维能力在不断接受挑战。如果能把比较抽象的问题转化为操作或直观的问题，那么不但使得问题日益解决，经过不断地抽象→直观→抽象的训练，学生的抽象思维能力也会逐步提高。下面举例说明。
案例1：…=
分析：此问题通过观察，可以发现一个规律：没一项都是它前面一项的。但是对于小学和初中的学生来说，还没有学习等比数列求和公式。如果把一条线段看作1，先取它的一半表示，再取余下的一半表示，这样不断地取下去，最终相当于取了整条线段。因此，上式的结果等于1，这样利用直观手段解决了高中生才能解决的问题。
（2）化繁为简的策略。
有些数学问题比较复杂，直接解答过程比较繁琐，如果在结果和数量关系相似的情况下，从更加简单的问题入手，找到解决问题的方法或建立模型，并进行适当检验，如果能够证明这种方法或模型是正确的，那么该问题一半来说便得到解决。下面举例加以说明。
案例2：把186拆分成两个自然数的和，证明拆分才能使拆分的两个自然数乘积最大？187呢？
分析：此题中的数比较大，如果用枚举法一个一个地猜测验证，比较繁琐。如果从比较小的数开始枚举，利用不完全归纳法，看看能否找到解决方法。如从10开始，10可以分成1和9,2和8,3和7,4和6,5和5。他们的积分别是９，１６，２１，２４，２５。可以初步认为拆分成相等的两个数的乘积最大，如果不确定，还可以再举一个例子，如１２可以分成：１和１１,２和１０,３和９,４和８，５和７，６和６，他们的积分别是１１，２０，２７，３２，３５，３６。由此可以推断：把１８６拆分成９３和９３，９３和９３的乘积最大，乘积是８６４９。适当的加以检验，如９２和９４的乘积为８６４８，９０和９６的乘积是８６４０，都比８６４９小。
因为１８７是奇数，无法拆分成相等的两个数，只能拆分成相差１的两个数，这时它们的乘积最大。不再举例验证。
案例３：你能快速口算８５×85=，95×95=，105×105=吗？
分析：仔细观察可以看出，此类题有些共同点，每个算式中的两个因数相等，并且个位数都是5,。如果不知道个位是5的相等的两个数的乘积的规律，直接快速口算是有难度的。那么此类题有什么技巧那？不妨从简单的是开始探索，如15×15=225，25×25=625.，35×35=1225。通过这几个算式的因数与相应的积得特点，可以初步发现规律是：个位数是5的相等的两个数相乘，积分为两部分：左边为因数中5以外的数字乘比它大1的数，右边为25（5乘5的积）。所以85×85=7225,95×95=9025,105×105=11025，实际验证也是如此。很多学生面对一些数学问题，可能知道怎么解答，但是只要想起解答过程非常繁琐，就会产生退缩情绪，或者在繁琐的解答过程中出项失误，这是比较普遍的情况。因此，学会化繁为简的解答策略，对于解决繁难为您提的能力大有帮助。
（3）化实际问题为特殊的数学问题。
数学来源于生活，应用于生活。与小学有关的生活中的实际问题，多数可以用常规的小学知识解决；但有些生活中的实际问题表面上看是一些常用的数量，似乎能用常规的数学模型解决问题。但真正深入分析数量关系时，可能由于条件比全面而无法建立模型。这时，就需要超越常规思维模式，从另外的角度进行分析，找到解决问题的方法。下面举例说明。
案例4：某旅行团队翻越一座山。上午9时上山，每小时行 3千米，到达山顶时，休息1小时。下山时，每小时行4千米，下午4时到达山底。全程共行了20千米。上山和下山的路程各是多少千米？
分析：由于只知道上山和下山的速度，不知道上山和下山的具体时间，因此无法直接求出上山和下山的路程，但是知道总路程。仔细观察可以发现：题中给出了两个未知数量的总和以及与这两个数量有关的一些特定的数量，如果用假设的方法，那么就类似于鸡兔同笼问题。假设都是上山，那么总路程是18（6×3）千米，比实际路程少算了2千米，所以下山时间是2〔2÷（4-3）〕小时，上山时间是4小时。上山和下山的路程分别是12千米和8千米。
   案例5：李阿姨买了2千克苹果和3千克香蕉用了11元，王阿姨买了同样价格的1千克苹果和2千克香蕉，用了6.5元。每千克苹果和香蕉各多少钱？
分析：此题初看是关于单价、总价和数量的问题，但是，由于题中没有告诉苹果和香蕉各自的总价是多少，无法直接计算各自的单价。认真观察，可以发现：题中分两次给出了不同数量的苹果和香蕉的总价，虽然题中有苹果和香蕉各自的单价这两个未知数，但这二者没有直接的关系，如果用方程解决，也超出了一元一次方程的范围。那么这样的问题在小学的知识范围内如何解决呢？利用二元一次方程组加减消元的思想，可以解决这类问题；具体来说就是把两组数量中的一个数量化成相等的关系，再想减，得到一个一元一次方程。不必列式推导，直接分析便可：1千克苹果和2千克香蕉6.5元，那么可得出2千克苹果和4千克香蕉13元；题中已知2千克苹果和3千克香蕉11元。用13减去11的2，所以香蕉的单价是每千克2元。再通过计算得苹果的单价是每千克2.5元。
（4）化未知问题为已知问题。
对于学生而言，学习的过程是一个不断面对新知识的过程，有些新知识通过某些载体直接呈现，如面积和面积单位，通过一些物体或图形直接引入概念；而有些新知识可以利用已有知识同伙探索，把新知识转化为旧知识进行学习，通过割补平移，把平行四边形转化为已知长方形求面积。这种化为知为已知的策略，在数学学习中非常常见。下面举例说明。
案例6：水果商店昨天销售的苹果比香蕉的2倍多30千克，这两种水果一共销售了180千克。销售香蕉多少千克？
分析：学生在学习列式方程解决问题时学习了最基本的有关两个数量的一种模型：已知两个数量的倍数关系以及这两个数量的和或差，求这两个数量分别是多少。题中的苹果和香蕉的关系，不是简单的倍数关系；而是在倍数的基础上增加了一个条件，即苹果比香蕉的2倍还多30千克。假如把180减去30得150，那么题目可以转化为：“如果水果商店昨天销售的苹果是香蕉的2倍，那么这两种水果一共销售了150千克。销售香蕉多少千克？”这时就可以列方程解决了，设未知数时要注意设水位X，题目中求的是哪个量。这个案例能给我们什么启示呢？教师在教学中要学生学习什么？学生既要学习知识，又要学习方法。学生不仅要学会类型套类型的解题模式，更重要的是理解和掌握最基本的数学模型的基础上，形成迁移类推或举一反三的能力。教师在上面最基本的模型基础上，可以引导学生深入思考一下几个问题：
①                  水果商店昨天销售的苹果必香蕉的2倍少30千克，这两种一共销售了180千克。销售苹果多少千克？
②                  水果商店昨天销售的香蕉比苹果的多30千克，这两种水果一共销售了180千克。销售苹果多少千克？
③                  水果商店昨天销售的香蕉比苹果的少30千克，这两种水果一共销售了120千克。销售苹果多少千克？
④                  水果商店昨天销售的苹果是香蕉的2倍。销售的梨是香蕉的3倍。这三种水果一共销售了180千克。销售香蕉多少千克？
⑤                  水果商店昨天销售的苹果是香蕉的2倍，销售的梨是苹果的2倍。这三种水果一共销售了120千克。销售香蕉多少千克？
从以上几个问题的步数来说，可能已经超越了教材基本的难度标准。但笔者今年来一直有一个理念：“高标准教学，标准化考试”。教师们可以在课堂上大胆探索这样的问题经过引导和启发，学生到底能否解决？学生是否能在数学思想方法和教学思维能力上得到更好的发展？是否贯彻了《课程标准》提倡的“不同的人在教学上得到不同的发展” 的理念？
（5）化一般问题为特殊问题。
数学中的规律一般具有普遍性，但是对于小学生而言，普遍的规律往往比较抽象，较难理解和应用。如果举一些特殊的例子运用不完全归纳法加以猜测验证，也是可行的解决问题的策略。下面举例说明。
案例7：任意一个大于4的自然数，拆成两个自然数之和，怎样拆分使这两个自然数的乘积最大？
分析：此问题如果运用一般的方法进行推理，可以设这个大于4的自然数为N。如果N为偶数，可设N=2K(K为任意大于2的自然数)；那么N=K+K=(K-1)+(K+1)=(K-2)+(K+2)…,
因为K2>K2-1>K2-4>…,
所以K×K>(K-1)×(K+1)>(K-2)×(K+2)>…,
所以把这个偶数拆分成两个相等的数的和，他们的积最大。
如果N为奇数，可设N=2K+1(K为任意大于1的自然数)；那么N=K+(K+1)=(K-1)+(K+2)=(K-2)+(K+3)=…,
因为K2+K>K2+K-2>K2+K-6>…,
所以K×(K+1)>(K-1)×(K+2)>(K-2)×(K+3)>…,
所以把这个奇数拆分成两个相差1的数的和，它们的积最大。
仔细观察问题可以发现，题中的自然数只要大于4，便存在一种普遍的规律；因此，取几个具体的特殊的数，也应该存在这样的规律。这时就可以把一般问题转化为特殊的问题，仅举几个有代表性的比较小的数（只要大于4）进行枚举归纳，如10,11等，就可以解决问题，具体案例间前文。
归化思想作为重要的数学思想之一，在学习数学和解决数学问题的过程中无所不在，对于学生而言，要学会善于运用化归的思想方法解决各种复杂的问题，最终达到在数学的世界里举重若轻的境界。

小学数学思想方法的梳理（三）
王永春（课程教材研究所）

三，模型思想
    1．模型思想的概念。
    数学模型是用数学语言概括地或近似地描述现实世界事物地特征，数量关系和空间形式的一种数学结构。从广义角度讲，数学的概念，定理，规律，法则，公式，性质，数量关系式，图表，程序等都是数学模型。数学的模型思想是一般化的思想方法，数学模型的主要模型形式是数学符号表达式和图表，因而它与符号化思想有很多相同之处，同样具有普遍的意义。不过，也有很多数学家对数学模型的理解似乎更注重数学的应用性。即把数学模型描述为特定的事物系统的数学关系结构。如通过数学在经济，物理，农业，生物，社会学等领域的应用，所构造的数学模型。为了把数学模型与数学知识或是符号思想明显的区分开来，本文主要从狭义的角度讨论数学模型，即重点分析小学数学的应用及数学模型的构建。
    2．模型思想的重要意义。
    数学模型是运用数学的语言和工具，对现实世界的一些信息进行适当的简化，经过推理和运算，对相应的数据进行分析，预算，决策和控制，并且要经过实践的检验。如果检验的结果是正确的，便可以指导我们的实践。如上所述，数学模型在当今市场经济和信息化社会已经有比较广泛的应用；因而，模型思想在数学思想方法中有非常重要的地位，在数学教育领域也应该有它的一席之地。
    如果说符号化思想更注重数学抽象和和符号表达，那么模型思想更注重数学地应用，更通过数学结构化解决问题，尤其是现实中的各种问题；当然，把现实情境数学结构化的过程也是一个抽象化的过程。现行的《数学课程标准》对符号化思想有明确要求，如要求学生“能从具体行进中抽象出数量变化和变化规律并用符号来表示”，这实际上就包含了模型思想。但是，《数学课程标准》对第一，二学段并没有提出模型思想要求，只是在第三学段的内容标准和教学建议中明确提出了模型思想，要求在教学中“注重使学生经历从实际问题中建立数学模型”，教学过程以“问题情境—建立模型—解释、应用于扩展”的模式展开。如果说小学数学教育工作者中有人关注了模型思想，多数人只是套用第三学段对模型思想的要求进行研究也很难做到要求的具体化和课堂教学的贯彻落实。
    据了解，即将颁布的课程标准与现行的《数学课程标准（修改稿）》相比有了较大变化，在课程内容部分明确提出了“初步形成模型思想”，并具体解释为“模型思想建立是帮助学生体会和理解数学与外部世界联系的基本途径。建立和求解模型的过程包括：从现实生活或具体情境中抽象出数学问题，用数学符号建立方程、不等式、函数等表示数学问题中的数量变化和变量规律，求出结果、并讨论结果的意义。这些内容的学习有助于学生初步形成模型思想，提高学习数学的兴趣和应用知识”。并在教材编写中提出了“教材应当根据课程内容，设计运用数学知识解决问题的活动。这样的活用应体现‘问题情境—建立模型—求解验证’过程，这个过程要有利于理解和掌握相关的知识技能，感悟数学思想、积累活动经验；要有利于提高发现和提出问题的能力、分析和解决问题的能力，增强应用意识和创新意识”。
    这是否可以理解为：在小学阶段，从《数学课程标准》的角度正式提出了模型思想的基本理念和作用，并明确了模型思想的重要意义。这不仅表明了数学的应用价值，同时明确了建立模型是数学运用和解决问题的核心。
    3．模型思想的具体运用
    数学的发现和发展过程，也是一个应用的过程。从这个角度而言，伴随着数学知识的产生和发展，数学模型实际上也随后产生和发展了。如自然数系统1,2,3…是描述离散数量的数学模型。2000多年前的古人用公式计算土地面积，用方程解决实际问题等，实际上都是用各种数学知识建立数学模型来解决实际问题等，实际上都是用各种数学知识建立数学模型来解决数学问题的。就小学数学的应用来说，大多数是古老的初等数学知识的简单应用，也许在数学家的眼里，这根本就不是真正的数学模型；不过小学数学的应用虽然简单，但仍然是现实生活和进一步学习所不可缺的。小学数学中的模型如下表。
知识领域
知识点
应用举例
    数                
   与
    代
    数
数的表示
自然数列：0,1,2，….
用数轴表示数
数的运算
a+b=c
C-a=b,c-a=b
a×b=c(a≠0,b≠0)
c÷a=b,c÷b=a
方程
a+b=c
数量关系
时间、速度和路程：s=vt
数量、单价和总价;a=np
正比例关系;y/x=k
反比例关系：xy=k
用表格表示数量间的关系
用图像表示数量间的关系
空间与图像
用字母表示公式
三角形面积;s=1/2ab
平行四边形面积：S=ah
梯形面积：s=1/2(a+b)h
圆周长：C=2πr
圆面积：S=πr2
长方体面积：v=abc
正方体体积：V=a2
圆柱体积：v=Sh
圆锥体积：v=1/3sh
空间形式
用图表表示空间和平面结构
统计与概率
统计图和统计表
用统计图表描述和分析各种信息
可能性
用分数表示可能性的大小
    4．数学模型思想的教学。
    5．从表格中可以看出：模型思想与符号化思想都是经过抽象后用符号和图表表达数量关系和空间形式，这是他们的共同之处；但是模型思想更加注重如何经过分析抽象建立模型，更加重视如何应用数学解决生活和科学研究的各种问题。正是因为数学在各个领域的广泛应用，不但促进了科学和人类的进步，也使人们对数学有了新的认识：数学不仅仅是数学家的乐园，它特不应是抽象和枯燥的代名词，它是全人类的朋友，也是广大中小学生的朋友。广大教师在教学中结合数学的应用和解决问题的数学，要注意贯彻《数学课程标准》的理念，另一方面要注重渗透模型思想，另一方面要教会学生如何建立模型，比不过喜欢数学。
    学生学习数学模型大概有两种情况：第一种是基本模型的学习，即学习教材中以例题为代表的新知识，这个学习过程可能是一个探索的过程，也可能是一个接受学习的过程；第二种是利用基本模型区解决各种问题，即利用学习的基本知识解决教材中丰富多彩的习题以及各种课外问题。
    教学建模是一个比较复杂和富有挑战的过程，这个过程大致有以下几个步骤：（1）理解问题的实际问题，明确要解决什么问题，属于什么模型系统。（2）把复杂的情境经过分析和简化，确定必要的数据。（3）建立模型，可以是数量关系式，也可以是图标形式。（4）解答问题。下面结合案例做简要分析。
    第一，学习的过程可以经历类似于数学家建模的再创造过程，现实过程中已有的数学模型基本上是数学家和物理家等科学家们应用于各个领域经过艰辛的研究创造出来的，是的我们能够享受现实的成果。如阿基米德发现了杠杆定律;平行的杠杆，物体到杠杆支点的距离之比，即F1：F2=L2；L1.根据课程标准的理念，学生的学习过程有时是一个探索的过程，也是一个再创造的过程；也就是说有些模型是可以由学生再创造的，可以吧科学家发明的成果再创造一次。如在学习了反比例关系以后，可以利用简单的学具进行操作实验，探索杠杆定律。再如利用若干个相同的小正方体拼摆成一个长方体，探索长方体中含有小正方体的个数与长方体的长、宽、高的关系，进而归纳出长方体的体积公式，建立模型v=abc，这是一个模型化的过程，也是一个再创造的过程。
    第二，对于大多数人来说，在现实生活中和工作中利用数学解决各种问题，基本上都是根据对现实情境的分析，利用已有的学习知识构建模型。这样的模型是已经存在并且科学的，并不是新发明的，由学生进行再创造也几乎是不可行的；换句话说，有些模型由于难度较大或不便于探索，不必让学生在创造。如两个变量成反比例关系，如果给出两个量数据变化的表格，学生通过观察和计算有可能发现者两个量的关系。但是如果让学生动手实践操作去发现规律，还是有一定难度的。再如物体运动地路程、时间和速度的关系为s=vt，利用这个基本模型可以解决各种有关匀速运动的简单的实际问题。但是由于这个模型比较抽象，操作难度较大，因而也不适合学生进行再创造。教师只需要通过现实模拟或者动画模拟，是学生能够理解模型的意义便可。
    案例1;小明的家距学校600米，每天上学从家步行10分钟到学校。今天早上出门2分钟后发现忘记带学具了，立即回家去取。他如果想按原来的时间赶到学校，步行的速度应是多少？（取东西的时间忽略不计）
    第三,应用已有的数学知识分析数量关系和空间形式，经过抽象建立模型进而解决各种问题。学生学习了教材上的基础知识后，利用已有的知识解决新的更加复杂的各种问题，是一个富有挑战的过程，也可以是一个合作探究的过程。如小学生数学竞赛中有很多应用数学解决的问题，就是一个建立模型的过程；再如中学生和大学生组队参加数学建模大赛，就是一个团队合作探究的过程。
    解题过程如下：
   （1）本题是日常生活中常见的行程问题，问题是要求小明步行的速度，是关于时间、速度和路程的问题。
   （2）这里需要明确所求的速度行相对应的路程和时间是什么，因为取东西等时间忽略不计，因此剩余的时间就可以确定为步行的时间；路程是从家出来2分钟后开始算，在回家的路程加上从家到回家的路程的和；时间是10分钟减去2分钟，只有8分钟的时间了。
   （3）根据基本的关系式s=vt，可先求出s=600+(600÷10)×2=720(米),t=10-2=8(分钟)。列式为：720=8v
   （4） V=90,即小明步行的速度每分钟为90米。
    从上面的解答过程来看，小学数学的情境还是比较容易理解的，模型系统也容易确定。如果说此题比教材中的一般习题有难度的话，就是路程和时间没有直接给出，拐了个弯。也就是说难点在于第二步中知道模型系统后相应的数量怎么确定的找出来，一定要注意题中每一个量是怎样诉述的，有什么特殊的要求，在认真读题的基础上准确的找出来或计算出来。
    案例2.;有一根20米长的绳子，要剪成2米和5米长两种规格的跳绳，每种跳绳各剪多少根？（要求绳子无剩余，并且每种规格的绳子至少要有一根）
分析：此题从表面上看，是小学数学整数乘法的一般问题，但是由于题中有特殊要求，无法列式解答。如果用方程，题目中涉及了两个未知数，属于二元一次方程，超出了小学数学的范围。那么，面对这样的问题如何解决呢？在小学数学中面对一些非常规范的问题时，有时运用列表列举或猜测的方式是一种可行的策略，只不过会繁琐些。
5米跳绳的根数
1
2
3
4

2米跳绳的根数 
7
5
2
0

剩余根数
1
0
1
0

    由上表可知符号要求的答案为：5米和2米的跳绳分别减2根和5根。
    此题如果用方程解决，可设5米和2米的跳绳分别剪x根和y根，可列方程:5x=2y=20.可仿照正比例关系y=kx图像的画法，再有方格纸的坐标系里，通过两点（0,10）和（4,0）画出一条直线，就是方程5x=2y=20.图像。再找出图像与方程的交叉点重合的点，就是方程的解。
    案例3：一瓶矿泉水满瓶为500毫升，小林喝了一些，剩余的水都在圆柱形的部分，高度是16厘米。如果把瓶盖拧紧，倒立过来，无水的部分高度为4厘米。小林喝了多少水？
    分析;此题是求水的容积，有一个在建模过程中需要假设，就是矿泉水瓶援助部分并不是一个圆柱的形状，这样才便于建立模型，由于不知道圆柱的底面积，所以无法用容积公式直接求解。这就需要换一个思路来想，根据容积公式v=sh.可知如果底面积一定，容积与圆柱的高成正比，这样就把求容积问题转化为比例问题。由于矿泉水瓶最上面部分形状不规则，倒立过来以后喝的水就相当于圆柱形瓶子高度为4厘米的水。满瓶矿泉水就相当于这瓶水都装在圆柱形瓶子后，高度为20厘米的水。可设小林喝的水为v毫升，列式为：v:500=4:(16+4)，V=100

小学数学思想方法的梳理（四）
王永春（课程教材研究所）

四、推理思想

1.推理思想的概念。
推理是从一个或几个已有的判断得出另一个新判断的思维形式。推理所根据的判断叫前提，根据前提所得到的判断叫结论。推理分为两种形式：演绎推理和合情推理。演绎推理是根据一般性的真命题（或逻辑规则）推出特殊性命题的推理。演绎推理的特征是：当前题为真时，结论必然为真。演绎推理的常用形式有：三段论、选言推理、假言推理、关系推理等。合情推理是从有的事实出发，凭借经验和直觉，通过归纳和类化等推测某些结果。合情推理的常用形式有：归纳推理和类比推理。当前提为真是，合情推理所得的结论可能为真也可能为假。
（1）演绎推理。
三段论，有两个前提和一个结论的演绎推理，叫做三段论。三段论是演绎推理的一般模式，包括：大前提——已知的一般原理，小前提——所