从一道被调侃的奥数题,谈到数学思想的渗透 ——树人学校校长王山泉访谈录(九)
张建安:小学奥数一度受到抨击,你怎么看这个事情?
王山泉:前几年,奥数被抨击的时候,有一期周立波的栏目,他也来调侃奥数,还举了一个例子。
有个孩子在学校或者在辅导班,老师给他布置作业,其中一道题是煎饼题。题目的大意是:有一个平底锅,要煎三张饼,每张饼都要煎它的正面、反面,煎好每一张饼的一面都是需要一分钟,正面一分钟,反面一分钟,这个平底锅最多同时能放两张饼,问:要把这三张饼全部煎好,最少需要多长时间?
周立波当时对这个问题的讲述和理解是这样的:他说孩子回家以后,不会做这个问题。就问他爸爸,他爸爸是一个博士,所以就由博士来做这道题。结果弄了一个晚上,到了深夜也没有把这个问题解出来。
然后,周立波就调侃说,连博士爸爸半夜都弄不明白的题,让一个孩子去弄,这不是瞎来吗。这样对孩子是不适合的,是拔苗助长的,是有害的。
其实这个问题要看你怎么去理解。任何一个问题我们都要从不同的角度来看,就看你怎么来用。很多问题都是双刃剑,就看我们怎么来看待它,怎么来用它。
对于这个问题,怎么来教孩子思考,对孩子的影响是不一样的。
如果从周立波的角度来讲,博士父亲都做不出来,你让孩子去做,这当然是不适合的。简直是一种毒害。对吧?
奥数那么大面积的被人抨击,受到那么大的抨击,一定是它给家庭和孩子带来很多困扰,负面的东西太多了,所以要抨击,激起强烈的反响。而我们作为一个数学老师,这个时候我们首先要反思自己是不是有责任?作为数学的传播者,很多老师做得是不是恰当?
就拿煎饼这个问题来说,其实是一个很好地向孩子渗透数学思维的问题。这个问题本身是没有任何毛病的,而且,这个素材太好了。
张:很形象?
王:不是很形象。这个是不是生活当中的问题?一个三四年级、七八岁十来岁的孩子,他有没有见过煎饼?不陌生。
数学首先是生活当中的数学,与我们的生活息息相关,随处可见。道不远人,很多离他很近很近的东西,但是他平常没有注意过,没有观察过,视而不见,从这些里面提出数学问题,能够很好地培养学生的数学素养。
现在,我们静下心,来想这个煎饼的问题。这个要问什么问题呢?就是要把这三个煎饼全部煎了,最少用多长时间?
这其实是一个什么问题呢?是一个最优化的问题。时间最短、效率最高的问题。
很多老师讲这个问题的时候,就是指着学生说:“你会不会?几分钟?四分钟?不是?你看,这样,还可以再少,三分钟就可以了。这样算,这样算,是不是三分钟?所以最少三分钟。”
张:只教学生怎么做这道题,会做了就可以了,不管背后的道理。
王:这有什么意义呢?老师这样去教学生,跟那些玩杂技的有什么差别呢?如果这样,老师、学生、家长就都体会不到数学的价值。
一个基本的思想,就是我们一定不要从这些琐碎的地方着手,不要从具体怎么做、怎么做入手,那就麻烦了。我们需要跳出来看待这个问题,从整体的方向去想,它是一个最值问题、最优化的问题,能很好地进行数学思想的渗透。
张:怎么渗透呢?
王:从解决这个问题,要让学生感受这种思想在解决问题时的力量。
我们可以这样来想,把这三个饼全煎好,时间最短。这是一个最优化的问题,最节能,所用资源最少。这个问题问的是最少用多少时间。时间是不是很大的资源?这一个平底锅的空间,是不是一个资源?煎饼的时候要用火,是不是要用能源?时间长了就多用能源。这就涉及到你有没有优化的思想。
现在我们手头所有的就是这个平底锅,要想效率最高、时间最短,就要充分地利用资源。这就是最大化的问题。
所以,你只要最大化地利用它,效率自然也就最高;而效率最高,时间就会最短。
一般的学生,第一次解决这个问题时会这么想:这个平底锅可以同时放两个饼,第一次同时放进去,正面煎完煎反面,正面一分钟,然后翻过来再煎一分钟,这两个饼就全部煎好了,需要两分钟。还有一个没煎,接下来,只能把这个正着煎一分钟,反着煎一分钟,然后第三个也就煎好了。这是一种正常的思路。结论便是需要四分钟。
这个时候,有的老师就会讲:这样不对。应该这么想:一开始,同时把两个放进去,拿出来,这是第一分钟;然后把第二个饼拿出来,把第一个饼翻过来煎它的反面,把第三个饼的正面放进去,这是第二分钟。再接下来,就是把第三个饼翻过来,同时把第二个饼的反面放进去。这样,三分钟就好了。
这样一教,学生也就都知道了。但是为什么要这样呢?不再思考了。没有从总体的数学思想的指导下去思考。
首先,在日常生活中,正常人的思路,往往是一开始把一号饼、二号饼同时放进去,煎完正面再煎反面,前两个饼这样煎,没有任何问题。但是第三个饼放进去单独煎就有问题了。这是通常的做法,很多同学没有从中捕捉到问题。
怎么样对这个问题进行反思呢?这就是一个要智慧的地方,是一个分水岭,是一个可以区别经师还是人师、平庸还是卓越的地方。
如果你只是就那道问题去解决,即便解一百个问题、一千个问题,对学生思维的启发意义不大。
所以,我们要思考,我们总的思想是要让时间最短,既然最短,资源的利用率就要最大化。资源是什么呢?就是那个锅的空间。这个锅本来可以同时放两个饼,煎两个面的,可是,如果第三个饼只是单独放进去,空间的一半就浪费了,资源是不是就没有充分利用?利用率是不是就没有最大化?没有最大化,效率就不可能最高,时间也就不可能最短。这就注定了这个问题没有去充分思考。
我们再想想:一分钟可以煎两面,总共是六面,从逻辑上推,六除以二,三分钟。但是实际操作时遇到了障碍,遇到了问题。第三个放进去的时候,它也是剩两面,只不过剩的是它的正面和反面,但实际上又不能把它的正面和反面同时放进去。所以,如果可以同时来煎的话,问题不就解决了吗?
如何解决呢?接下来怎么思考?给它倒推。我们第一分钟放两个饼进去的时候是没办法变动的。这是没有选择的。但是第一分钟两个正面煎好之后,我们再来想一下,这个时候还剩下几个面?还剩四个面。剩第一个饼的反面和第二个饼的反面,还剩第三个饼的正面和反面。我们简称它们为1反、2反、3正、3反。
这样一来,组合的数学思想就用到了。
第一分钟我煎的是1正和2正,剩下来的四个面该怎么放?我们正常的做法是把1反、2反放进去。但为什么不行呢?因为如果把它们两个放进去以后,最后就剩下3正和3反,这两个面同时是一个烧饼的正面和反面,自然不能同时放在锅里。
既然不能放在一起,那么,把它俩断开不就行了?
一断开,就是重新组合。只要选了两种为一组,剩下两种自然就是另一组了。
这时候我们就可以把组合的思想渗透进去。1反、2反、3正、3反,两两组合,它的组合方式会有几种呢?
如果我用1反来组合,有这样三种组合方式:把1反和2反放在一起,那一组就是3正3反了;把1反和3反放在一起,那剩下的2反和3正就是一组了;1反和3正放在一起,剩下的只能是2反和3反。
这三种情况,1反2反放在一起,剩下的肯定不行。那1反和3反、3正和2反放在一起,这没问题。1反和3正放在一起,也没问题。只有第一种不行。
它是这样一个问题,如果有老师这样讲,你认为孩子会听不懂吗?
张:一个是最优,一个是倒推,然后是组合,还有排除。整体来说,也是一步一步格物的过程。
王:我对很多学生都是这样训练的。一个孩子掌握了数学思想,对他一生都是有用的。如果那个孩子的博士爸爸,他有这样的思维,难道不能把这个问题搞明白吗?
张:其实就是一种思维方式。
王:就是多快好省(数量多,速度快,质量好,成本省)。这种思想是很有价值的。
张:要是有思想,就很有能力了。
王:对呀。很多地方都要用到这个。
张:那个爸爸都已经是博士了,竟然不会做这道题。这也是现实。
王:他这个博士,真想不明白。而这个问题本身没错。当然,这个博士想让他的孩子将来拿博士,如果按照他那个方式,即使他儿子拿了博士,跟他这个博士也是一样的。所以,我们一定通过这些问题进行思考,通过这样的问题来引发学生如何去思考,从而激发学生的智慧。
王山泉:河南尉氏树人学校校长。全国“希望杯”数学竞赛优秀园丁,华罗庚金杯少年数学邀请赛优秀教练员,中国数学奥林匹克一级训练员。讲课风趣幽默,不只教方法,更重讲思路;不只教你怎么做,更要教你怎么想。
张建安:曾任全国政协《纵横》杂志主编,中国文史出版社编辑部主任,央视百集纪录片《中国通史》总集撰稿,央视法律讲堂“始皇遗嘱密码”主讲人,央视“人物”栏目《教育家张伯苓》编导。出版《中国古代哲学》、《文化名人的最后时光》等二十余本专著;编《现代大学校长文丛·蔡元培卷》等书。