没有数字的数学

当你听到数学两个字时,脑子里面的第一反应是什么?相信对普通人来说出现的就是0-9这几个阿拉伯数字,外加+-x÷各种运算符号。


为什么会这样?


当你刚刚学会说话,还不会认字,父母教会你的第一堂数学课就是从数数开始。你第一次听到1、2、3、4、5这些不知道表示什么的数字。进入学校,除了认识到更多的数字,你还开始知道他们之间可以通过运算符号拼接在一起,计算出不同的结果。从小学到大学,你学会的计算方式越来越多,并且在你十几年的考试生涯中,需要不停地利用它们算出老师想要的答案,从而考得高分,获得家长和老师的认可。


在学习的过程中,一部分人将所有注意力都集中在数字上,看着老师解题时把题目中的数字进行各种运算,下课后再试图模仿老师的计算过程,久而久之看见相同的题目时,他可以说出要把哪些数字进行运算。如果此时你问它为什么要这样算,他却很难解释清楚。当题目中数字的关系发生变化后,他就只能看着题目干瞪眼。


回想一下,在父母第一次教你数数时的情景是什么样?他们会写一个数字“1”告诉你怎么读,还是会指着一个玩具告诉你,这是“1”个玩具。数字本质上类似于平时说话所使用的语言,不论是中文的“足球”,还是英文的“football”,它们都只是一种符号,背后所指的都是在足球场上被十几个人来回追逐的那个物体,数字“1”所代表的也是那“一个”物体。学习数学的过程不是记住数字本身,更重要的是理解数字背后所代表的含义。


在现实世界中,相同的数字可以代表不同的含义。你在超市买菜时,数字可以代表你所买菜的重量。来到收银台结账,数字又代表了你需要支付的钱数。在菜的重量和你需要支付的钱数之间可以建立某种联系,每斤菜的价格x菜的重量=需要支付的菜钱。这也就是数学课本中的一种数量关系,单价x数量=总价。类似的数量关系还有很多,例如工作效率x工作时间=工作总量,定价x折扣=售价,速度x时间=路程,它们都代表了现实世界中某些事物之间的关联性。


除此之外,纯粹的数字与数字之间也有数量关系。例如一个数+一个数=两个数的和,知道两个数的和以及其中一个数,另一个数=和-已知数。一个数x一个数=两个数的积,知道两个数的积和其中一个数,另一个数=积÷已知数,这些就是你从小就在学习的加减乘除的数量关系。


解决考试问题时,只有当你了解了题目中每个数字所代表的含义,以及它们相互之间的数量关系,你才能求出答案。因此,解题的过程可以划分为两步。第一步,找到已知条件与问题之间的数量关系,中间可能涉及多个数量关系之间的转换。第二步,将数字带入数量关系中,计算答案。


如果将这个过程迁移到编程中,编程所完成的就是第一步操作,也就是开发中所说的算法设计。


例如,已知一辆车运行的速度和时间,求它的移动距离,在Scratch中可以这样计算。



如果换成考卷中的相遇问题,已知两车的速度和相遇时间,求两车出发时的距离,又可以这样计算。



还可以通过速度和进行计算。



第一步解题的过程中,不需要有任何具体的数字,利用写好的算法,将不同考卷中的数字带入其中,就能获得结果。


编程与考试不同的是,考试中需要人来操作的第二步数字计算,在编程中交给了更擅长计算的计算机进行处理。


因此,当学生将注意力只放在数字间的运算,没有观察出数字背后的数量关系时,就出现了文章开始所说的看着题目干瞪眼的情形。


如今小学与中学课本中的数学知识都是几千年前就存在的古老知识。对于在最近几十年中推动社会快速发展的数学知识,却少有人知。再加上为了应试而设计出的各种稀奇古怪的题目,又让在学习的一部分人对数学望而生畏。


数学不止有数字,特别在计算机出现之后,如何学会利用数学思维发现规律,进而解决现实中的各种问题,将会在未来变得更加重要。




数学可能算是很多人学生时代的噩梦,语文英语政治这些课就算自己不会,也可以随便写一些文字在卷子上。数学一旦不会,你就真的不会。学习数学的关键之一就是不断的去观察和总结规律,通过理解课本上数量关系来解题,而不是将它们作为范文背下来。


最近在辅导几个小朋友的数学功课,我总结了一份小学常用数量关系的思维导图,如果你家中的小朋友也有相同的需求,希望对你也有一定的帮助。

小学数量关系

就像文章所说,这些数量关系并不是用来记忆,而是需要理解。如果能将里面的数量关系带入生活,或是通过图形的形式让小朋友看见关系,将会帮助他们更容易理解。


此外,我还写了两个练习计算的小工具,放在左侧的菜单中,你也可以免费使用。

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