初中數(shù)學(xué)教材“去括號(hào)法則”的實(shí)驗(yàn)研究
王富英 賈智俊
摘要:“去括號(hào)法則”是各種版本初中數(shù)學(xué)教材上的教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)用法則的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明:完全可以用乘法分配律取代去括號(hào)法則.這是由于:(1)“去括號(hào)法則”,增加了記憶負(fù)擔(dān)和出錯(cuò)的機(jī)會(huì),容易出錯(cuò);(2)去括號(hào)的法則增加了解題長(zhǎng)度,降低了學(xué)習(xí)效率;(3)用乘法分配律去括號(hào)的學(xué)習(xí)是同化而非順應(yīng),易于理解與掌握;(4)用乘法分配律去括號(hào)是回歸本質(zhì),返璞歸真,且既可減少學(xué)習(xí)時(shí)間,又能提高運(yùn)算的正確率。
關(guān)鍵詞:去括號(hào)法則 分配律 試驗(yàn)
1 問(wèn)題的提出
我國(guó)各種版本的初中數(shù)學(xué)教材[1]-[6]上都有 “去括號(hào)法則” 一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。而學(xué)生在學(xué)習(xí)“去括號(hào)法則”時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不能正確使用法則解題的錯(cuò)誤,雖然通過(guò)教師多次糾正但仍不能徹底矯正?!澳懿荒苡闷渌ダㄌ?hào)的方法來(lái)代替這一法則呢?”筆者(本文的第一作者)在一次聽(tīng)課時(shí)萌發(fā)了這一思考。
那是2003年10月的一天,筆者到一個(gè)學(xué)校調(diào)研聽(tīng)課,內(nèi)容為“去括號(hào)法則”。(教材:義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教材(北師大版))。教師講完法則后出了一組練習(xí)題。坐在筆者旁邊有三個(gè)學(xué)生在做練習(xí):“去括號(hào) -8(3a-2ab+4)”。他們分別出現(xiàn)了以下解題過(guò)程:
生1:-8(3a-2ab+4)= -3a+2ab-4;生2 :-8(3a-2ab+4) = -83a+2ab-4 ;
生3 :-8(3a-2ab+4)= --(24a-16ab+32)= -24a+16ab-32.
顯然生1和生2的解都是錯(cuò)誤的,而生3才正確。課后筆者問(wèn)生1和生2, “你們?yōu)槭惨@樣解?”,“你們解法的依據(jù)是什么?”他倆都說(shuō)“我們是用去括號(hào)法則來(lái)解。根據(jù)去括號(hào)法則,括號(hào)前面是負(fù)號(hào),應(yīng)將括號(hào)和它前面的符號(hào)去掉,括號(hào)里面的各項(xiàng)改變符號(hào)即可”。生3說(shuō)“去括號(hào)法則是在括號(hào)前只有負(fù)號(hào)時(shí)才能用,這里出現(xiàn)了-8,要用法則必須先變?yōu)槔ㄌ?hào)前只有負(fù)號(hào)才行”。看來(lái)他們都是記住了法則的,但理解的深度不同。生1和生2只是表面上記住了法則而機(jī)械地套用,生3是真正理解了法則且正確地運(yùn)用了法則解題,結(jié)果也正確,但解題長(zhǎng)度增加了。而這觸發(fā)了筆者的如下思考:由于去括號(hào)法則的理論依據(jù)是乘法分配律,能否不講去括號(hào)法則,而只用乘法分配律直接去括號(hào)呢?如果這一想法成立,則既可以避免學(xué)生的上述錯(cuò)誤,又可縮短解題長(zhǎng)度,節(jié)約了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間和減少了教材的篇幅。因此,它既對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有利而且對(duì)中數(shù)學(xué)教材的建設(shè)也很有價(jià)值。
后來(lái)在一次全國(guó)性的新課程試驗(yàn)研討會(huì)上,本文第一作者跟南京師大馬復(fù)教授(義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書(shū)北師大版數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教材主編)談了我們的想法,馬復(fù)教授很感興趣。他建議我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并要求將實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究寫(xiě)成書(shū)面材料給他。于是我們于2004年在我區(qū)兩個(gè)農(nóng)村學(xué)校進(jìn)行了這一問(wèn)題的教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。
2 研究的過(guò)程與方法
2.1 實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象
成都市黎明中學(xué)2007級(jí)七年級(jí)2、4兩個(gè)實(shí)驗(yàn)班各48人,共96名學(xué)生(實(shí)驗(yàn)教師為本文第二作者)和成都市柏合中學(xué)初2007級(jí)七年級(jí)1、2、3三個(gè)班共140名學(xué)生。
2.2 研究過(guò)程與方法
我們采用的是對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究和調(diào)查研究。整個(gè)研究分為兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段為對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究;第二階段為調(diào)查研究。
在對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究階段,我們?cè)诶杳髦袑W(xué)兩個(gè)班分別采用 “用去括號(hào)法則” 去括號(hào)和“用乘法分配律” 去括號(hào)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。前者我們稱之為“對(duì)比班”,后者稱之為“實(shí)驗(yàn)班”。在“對(duì)比班”則完全按課本上的內(nèi)容和要求教學(xué),并講明去括號(hào)法則的依據(jù)是乘法分配律。“實(shí)驗(yàn)班”則不講去括號(hào)法則,直接用乘法分配律去括號(hào)。對(duì)于形如“-(x-2y)”的情況,去括號(hào)時(shí)把括號(hào)前的符號(hào)看成“-1”再用分配律。在結(jié)束新課后我們編制了14道只涉及去括號(hào)內(nèi)容的題對(duì)這兩個(gè)班進(jìn)行測(cè)試。目的是通過(guò)測(cè)試比較兩種方法對(duì)學(xué)生解題正確率和解題速度兩個(gè)方面所產(chǎn)生的影響。
在調(diào)查研究階段,我們選擇另一所完全按教材編寫(xiě)要求進(jìn)行“去括號(hào)法則”教學(xué)的學(xué)校──成都市柏合中學(xué)進(jìn)行測(cè)試。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)去括號(hào)法則時(shí)已明確了法則的理論依據(jù)就是乘法分配律,因此學(xué)生對(duì)兩種方法都了解。我們這次測(cè)試的目的是調(diào)查了解學(xué)生在學(xué)了“去括號(hào)法則”一段時(shí)間后到底愿意選用那種方法進(jìn)行去括號(hào)。測(cè)試時(shí)間選在學(xué)生學(xué)完“去括號(hào)法則”結(jié)束2個(gè)月后,測(cè)試對(duì)象為該校初2007級(jí)七年級(jí)1、2、3三個(gè)班共140名學(xué)生。這次我們編制了10道涉及綜合運(yùn)用去括號(hào)內(nèi)容的習(xí)題。
3、研究結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析
3 .1 對(duì)比試驗(yàn)測(cè)試的統(tǒng)計(jì)分析
對(duì)“去括號(hào)法則”掌握的程度,我們根據(jù)學(xué)生作對(duì)題的個(gè)數(shù)分為成四類:
(1)作對(duì)試題1到3個(gè)題的學(xué)生為掌握較差(差);(2)作對(duì)4 到7 個(gè)題的學(xué)生為基本掌握(中);(3)作對(duì)8 到11 個(gè)題的學(xué)生為較好掌握(良);(4)作對(duì) 12到14 個(gè)題的學(xué)生為熟練掌握(優(yōu))。
四類學(xué)生所占人數(shù)的百分比統(tǒng)計(jì)對(duì)比如下:
第一次測(cè)試不同類學(xué)生所用方法對(duì)比表(百分比)
作對(duì)題的個(gè)數(shù) 去括號(hào)法則(對(duì)比班) 乘法分配律(實(shí)驗(yàn)班) 1-3(差) 10% 9% 4-7(中) 10% 9% 8-11(良) 33% 37% 12-14(優(yōu)) 43% 49%
作對(duì)題的個(gè)數(shù)
去括號(hào)法則(對(duì)比班)
乘法分配律(實(shí)驗(yàn)班)
1-3(差)
10%
9%
4-7(中)
10%
9%
8-11(良)
33%
37%
12-14(優(yōu))
43%
49%
用去括號(hào)法則所用時(shí)間為9到14分鐘;用乘法分配律解題所用時(shí)間為7到10分鐘。
由統(tǒng)計(jì)結(jié)果得,做對(duì)1到3個(gè)題(差)和4到7個(gè)題(中)兩種程度的學(xué)生,實(shí)驗(yàn)班與對(duì)比班(均以9%比10%)差距不大,但做對(duì)8到11個(gè)題(良)和作對(duì)12到14個(gè)題(優(yōu))的兩類學(xué)生,則實(shí)驗(yàn)班明顯優(yōu)于對(duì)比班。(37%比33%和49%比43%)。在解題的時(shí)間上,實(shí)驗(yàn)班最快的要比對(duì)比班快2分鐘,而最慢的則更顯出優(yōu)勢(shì),實(shí)驗(yàn)班比對(duì)比班少用4分鐘。與此可以看出,用乘法分配律去括號(hào)比用去括號(hào)法則去括號(hào)正確率高而且解題速度快。
3 .2 調(diào)研測(cè)試情況的統(tǒng)計(jì)分析
在第二次調(diào)查測(cè)試中,對(duì)“去括號(hào)法則”主要了解學(xué)生選用去括號(hào)方法的情況。對(duì)于解題時(shí)是否選擇用“去括號(hào)法則”還是用“分配律”,以如下方式區(qū)分:解答過(guò)程為兩步,如:-a(m-n)= -(am-an)= - am + an,視為應(yīng)用“去括號(hào)法則”去括號(hào);而解答過(guò)程只有一步,如:-a(m-n)=(-a)×m+(-a)×(-n ),視為應(yīng)用“分配律”去括號(hào)。測(cè)試后,我們找到這兩種解題過(guò)程的學(xué)生問(wèn)其解題思路,他們的回答與我們的設(shè)想基本一致。這次有140人參加調(diào)研測(cè)試,其中117人選擇了乘法分配律 ,有23人選擇了去括號(hào)法則。其扇形統(tǒng)計(jì)圖如下:
統(tǒng)計(jì)圖表明,即使學(xué)生學(xué)習(xí)了“去括號(hào)法則”,但到一定的時(shí)間后,都不愿意用去括號(hào)法則去括號(hào)(只有16%采用去括號(hào)法則),而絕大多數(shù)學(xué)生都不由自主地選擇用乘法分配律去括號(hào)(占84%)。測(cè)試后我們與學(xué)生座談時(shí)問(wèn),“為什么你們都要選用乘法分配律而不用去括號(hào)法則去括號(hào)?”學(xué)生們說(shuō):“用去括號(hào)法則去括號(hào)要兩步才能算出,而用乘法分配律則一步就能得出結(jié)果,解題簡(jiǎn)單方便,適用快捷,特別是在綜合運(yùn)用時(shí)候用這種方法節(jié)省了很多時(shí)間,當(dāng)然我們?cè)敢庥每斓?!”、“去括?hào)實(shí)際上就是乘法分配律的應(yīng)用,而分配律我們?cè)谛W(xué)就學(xué)過(guò),在腦子里的印象很深,時(shí)間一長(zhǎng)就只想到利用分配律”、 “用乘法分配律只需要運(yùn)用有理數(shù)乘法運(yùn)算的符號(hào)法則就可以了,而用去括號(hào)法則還要記住一套符號(hào)法則,久了容易混淆,因此我們不愿意用”。
由以上統(tǒng)計(jì)和學(xué)生調(diào)查可以看出,乘法分配律去括號(hào)明顯優(yōu)于去括號(hào)法則去括號(hào)。其主要原因主要有以下幾個(gè)方面:(1)“去括號(hào)法則”,增加了記憶負(fù)擔(dān)和出錯(cuò)的機(jī)會(huì),容易出錯(cuò),因此錯(cuò)誤率高。而且去括號(hào)法則是在有理數(shù)運(yùn)算符號(hào)法則的基礎(chǔ)上又增加了一套新的符號(hào)規(guī)則,容易給學(xué)生記憶上造成困難和負(fù)擔(dān)。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),學(xué)習(xí)有理數(shù)運(yùn)算的符號(hào)法則就已經(jīng)是一個(gè)難點(diǎn),再增加一套符號(hào)法則,容易給學(xué)生記憶上造成混亂,學(xué)習(xí)上造成困難,因此解題時(shí)容易出錯(cuò);(2)“去括號(hào)法則”增加了學(xué)習(xí)時(shí)間和解題長(zhǎng)度,降低了學(xué)習(xí)效率。因?yàn)?,去括?hào)法則表述的是括號(hào)前系數(shù)的絕對(duì)值為1時(shí)的特殊情況,而對(duì)于系數(shù)不為1時(shí)的還要利用分配律轉(zhuǎn)化才能利用,因此,用去括號(hào)法則去括號(hào),增加了解題長(zhǎng)度。同時(shí),這一內(nèi)容的學(xué)習(xí)至少要兩個(gè)課時(shí)才能完成,所以又延長(zhǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間,相應(yīng)地降低了學(xué)習(xí)效率;(3)用乘法分配律去括號(hào)的學(xué)習(xí)是同化而非順應(yīng),易于理解與掌握。因?yàn)椋瑢W(xué)生在小學(xué)已學(xué)習(xí)并熟練掌握了分配律,此前又具有有理數(shù)的乘法法則的知識(shí),學(xué)習(xí)用分配律去括號(hào)時(shí)直接與學(xué)生已有數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的分配律和有理數(shù)的乘法法則發(fā)生聯(lián)系,通過(guò)新舊知識(shí)之間的相互作用就能直接納入到原有的數(shù)學(xué)認(rèn)知結(jié)構(gòu)之中去,因此,學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)感到自然,容易接受和理解;(4)用乘法分配律去括號(hào)是回歸本質(zhì),返璞歸真,而且既可減少學(xué)習(xí)時(shí)間,又能提高運(yùn)算的正確率。去括號(hào)法則本質(zhì)上是乘法分配律的應(yīng)用,因而直接用乘法分配律去括號(hào)是回歸到本質(zhì)。用乘法分配律去括號(hào)時(shí)沒(méi)有中間轉(zhuǎn)化的環(huán)節(jié),可直達(dá)結(jié)果,從而減少了出現(xiàn)錯(cuò)誤的機(jī)會(huì),提高運(yùn)算的正確率。因此,用乘法分配律去括號(hào),減少了解題長(zhǎng)度,節(jié)省了學(xué)習(xí)時(shí)間,相應(yīng)地提高了學(xué)習(xí)效率。
4 結(jié)論與建議
綜合幾方面的實(shí)驗(yàn)分析,我們認(rèn)為,教材專門一節(jié)講述“去括號(hào)法則”的意義不大,相反還浪費(fèi)了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間和精力(至少多出了兩個(gè)課時(shí)的學(xué)習(xí)時(shí)間),人為地造成了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),而且也增加了教材的成本。實(shí)驗(yàn)表明:完全可以用乘法分配律取代去括號(hào)法則去括號(hào)!所以我們建議,初中數(shù)學(xué)教材的修訂和編寫(xiě)時(shí)可以不講去括號(hào)法則,直接用乘法分配律去括號(hào)。這樣既可以避免學(xué)生去括號(hào)時(shí)少犯錯(cuò)誤,減輕學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),提高學(xué)習(xí)效率,又可也節(jié)省學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間和減少了教材的篇幅,降低教材的成本。
[1] 數(shù)理化自學(xué)叢書(shū) 《代數(shù)》第一冊(cè)[M],上海人民出版社,1963年10月第一版.
[2] 人民教育出版社中學(xué)數(shù)學(xué)室編:初級(jí)中學(xué)課本 《代數(shù)》第一冊(cè)[M],人民教育出版社,1989年10月第二版.
[3] 人民教育出版社中學(xué)數(shù)學(xué)室編:九年義務(wù)教育三年制初級(jí)中學(xué)教科書(shū)《代數(shù)》第一冊(cè)[M],人民教育出版社,1993年10月第一版.
[4] 人民教育出版社中學(xué)數(shù)學(xué)室編:義務(wù)教育初中數(shù)學(xué)試驗(yàn)課本《代數(shù)》第一冊(cè),[M]人民教育出版社,1994年10月第一版.
[5] 馬復(fù)主編:義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)研制組 北京師范大學(xué)國(guó)家基礎(chǔ)教育課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教材總編委會(huì) 組編?義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書(shū)《數(shù)學(xué)》七年級(jí)上冊(cè)[M],北京師范大學(xué)出版社,2003年4月第三版.
[6] 王建磐主編:義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書(shū)初中一年級(jí)(七年級(jí))(上)《數(shù)學(xué)》[M],華東師范大學(xué)出版社,2001年8月第一版.
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