數學並不只有計算,視覺數學更重要

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作者|川媽&超兒

數學並不只有計算,視覺數學更重要

有句話說的“真好”,直戳老母親的內心:

“如果說英語是老母親心裡的白月光,那數學真可謂是現實中的蚊子血,躲不開又逃不掉。”

奧數、珠心算、速算.....這些特別項目孩子當然可以選擇不學,但從小學到大學的基礎數學是怎麼也躲不開的。而對我這樣以數理見長的老母親來說,對孩子學好數學又有著別樣的“迷思”。

所以,一直苦心鑽研各種學習方法和資源。但即使這樣,我在小川的數學啟蒙上還是犯了錯誤

估計是先前經驗的慣性影響,我還是會不由自主地更加重視訓練他的“計算能力”。在一段時間裡,他很快就熟練掌握了100以內加減法和乘除法。

卻在我認為很簡單的地方,翻了跟頭。之前,他對由小方塊堆砌起來的立體圖形,常常數不清隱含在背後的塊數、辨不清立體圖的三視圖。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

遇到問題就得解決,查了很多資料之後,我才明白自己把數學想簡單了,孩子想學好數學,需要的是多元能力。

低年級的算術,和高年級的平面幾何、立體幾何等高階段的數學,需要具備的能力根本不一樣!

算術要求的是語言能力,而平面、立體幾何等依靠的視覺-空間能力,關鍵兩者還互不相關!

在數學教育王者之一的新加坡,數學的技能訓練(俗稱刷題)被排到了最後;而以培養孩子視覺-空間能力為重點的Visual Math(視覺數學)被放在了關鍵位置。

它不但是孩子進行高階數學學習的基礎,也是前期數學啟蒙的重要方式

1什麼是視覺數學

斯坦福大學的科學家對大腦進行掃描時發現,當人在處理數學問題時,大腦有5個部分在工作,其中有兩個部分跟視覺有關(綠色+橙色部分),而不僅僅是對抽象數字的理解、記憶和執行。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

視覺數學,顧名思義,就是利用一些具象化的東西,或畫圖,或教具來呈現數學裡的抽象概念,進而學習數學的方法。這是當今非常流行的數學教學方式,在新加坡和美國數學裡,都已經有大量的應用。

視覺數學包括兩大塊內容,分別對應大腦的兩個區域,一個負責空間想象和數量統計(比如圖一),一個是負責處理圖象符號(比如圖二)。

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圖一、需要孩子大腦計算出那些肉眼可見的、以及不可見的方塊,然後才能計算數量,可通過教具進行展示。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

圖二、數學當中的行程問題,用圖示方式展現。

其實,這些具象思維能力,孩子天生就有。沒有學過加法的孩子,也能說出1個蘋果+1個蘋果等於2個蘋果。

只不過,數學畢竟是一個抽象概念和思維的集合。我們在教孩子數學時,往往忽略了這項基礎能力,而過多去追求更加抽象的計算能力。

在走了彎路之後,我開始反思自己教孩子數學的策略和方法,在依然重視鍛鍊孩子計算能力的同時,著力培育他的視覺-空間能力。

具體怎麼做?一種方法,之前就推薦過,新加坡數學(我們的數學教學中也有,只不過他們似乎強調的更多些)倡導的建模方法。

另一種方法,早在教育學家蒙臺梭利時代,就被倡議和廣泛採用過的——數學教具法

教具獨特的特性(科學性、針對性、可視性、完整性),特別是能夠有針對性地幫助孩子理解所講內容,一直以來在教學中發揮著重要的作用。

蒙臺梭利的經典教具固然好,我又找到了一些更加有趣的新版本。為了提高針對性,我還特意買了一整套小學數學課本和義務教育階段的數學課程標準,根據知識特點和課標要求,又在其中進行了篩選,最終選擇了這幾個先推薦給大家。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

2LR MathLink Cubes

數學並不只有計算,視覺數學更重要

適用年齡:3歲+

對應知識點和數學能力:

初級:認識數字、建立數量關係(分類、歸納、邏輯推理、手眼協調);

中級:比大小、加減法、寫個數、測量;

高級:乘除、周長、面積、幾何圖形拼接及觀察三視圖(幾何空間思維、邏輯推理)。

特點:循序漸進的題卡。

玩法:(因為太多了,舉例說明)

1.數的理解

小學課標要求理解萬以內數的意義,從十,然後過渡到百、然後到千、萬這種大數。

實際教學中,也常常利用圖片或教具進行教學。

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這套教具裡的積木和題卡的結合,能讓孩子更加容易地理解大數概念。

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2. 運算卡

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一年級這樣的習題,隨處可見。

運算卡的本質其實就是新加坡數學的建模方法,一方面將抽象的數學計算轉化為孩子可以看得見的畫圖模型,更形象、更容易理解;另一方面,又將實物加減轉化為有一定抽象程度的數學模型,幫助孩子實現從具象向抽象的轉變。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

3.圖形與幾何

“題卡+積木”還可以幫助孩子掌握統計小立方塊的數量、面積、周長的方法。

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小川之前在進行立體方塊統計的時候,就常常用這套教具來幫他建立空間圖形,加深理解。

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4.邏輯推理、歸納

類似這種歸納推理題,小學一年級頻繁出現。

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也可以利用這套教具來從小培養。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

點評:

這是一套類似樂高積木的教具,囊括了從基本識數到計算、立體、邏輯推理等等廣泛的學習內容。最大的有優點就是配有拾級而上的題卡,我們可以根據題卡的順序,循序漸進地引導孩子進行數學啟蒙、更高階段的學習。

3Saalin TANGRAM七巧板

無論國內國外,從來都不缺七巧板的身影,因為它對孩子邏輯推理、幾何圖形的理解,實在太重要了!

國內直接把七巧板放在了小學一年級的教材裡,甚至在幼升小的題目中,就有七巧板的身影。

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適用年齡:一套為3歲+(彩色,各種形狀和生活用品);兩套為5歲+(同種顏色的動物+彩色人物)。

對應的知識點和數學能力

數學知識:數數、大小、圖形(基本:三角形、正方形、平行四邊形)、角、面積、對稱、旋轉、平移、全等;

數學能力:幾何、空間思維、邏輯推理、專注力。

特點:

1.設置關卡,循序漸進。

3歲+和5歲+,三套教具,每套2個難度的level。

從1塊的形狀到7塊的形狀拼接和生活用品、動物拼接。

每張題卡的背後都有拼接答案。

顏色從七色過渡到單色,難度升級。

2.學習視頻。每個level都對應了教學視頻,方便孩子觀看、學習。

3.易攜帶。合上是一本書,打開,左邊是題卡,右邊是操作版。之前小川出去吃飯的時候,常常間歇就拿出來玩。

4.不易移位。形狀保持完整。

玩法:

1.對稱+旋轉+平移

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對於這幾個知識點,1~3年級課標都有了具體的要求和實例。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

看似簡單的7個基本圖形,通過看似也不難的平移、旋轉,卻能變化出數不清的圖形,考察的不僅是孩子的圖形佈局能力,還有邏輯推理能力等等。

我陪小川玩的過程,愈加發現其中的變化多端和深不可測,當然也有妙不可言的成就感和滿足感。

2.面積+全等

數學並不只有計算,視覺數學更重要

7~9年級的課標中,明確規定了全等三角形的要求:理解全等三角形的概念,能識別全等三角形中的對應邊、對應角。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

點評:

在每個孩子的數學幾何啟蒙中,七巧板是不可或缺的一個教具。這套七巧板,幾乎完美吸納了所有七巧板的優點。在家長的引導下,每個孩子,都可以玩出自己的新花樣。

4Geomakers Dive into Shapes

這是一套STEM教具,更是一套妥妥的立體幾何教具,對孩子空間想象能力和初步進入幾何知識的學習,幫助不小。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

適用年齡:5歲+(我認為可以適當低齡,3歲+,孩子可以進行大小的比較,面積大小的比較、周長的比較)

對應的知識點和數學能力:

數學知識:面積大小、立體幾何知識、體積的概念;

數學能力:立體空間想象力、專注力、手眼協調。

特點:給我足夠的點和線,我就能拼出各種形狀的幾何體。

1.有長短不一的直線,也有曲線。能拼接不同的立方體。

2.兩種不同的球,球上有不同的孔數量,可滿足不同的接點。

3.顏色豐富,符合孩子的審美特點。

玩兒法:基礎玩法+創造玩法。

基礎玩法:孩子可以根據遊戲卡的題目,拼搭出不同形狀的立方體。前期如果經過七巧板的平面圖形拼搭的訓練,對孩子轉化立體圖形拼搭會有很大的幫助。

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創造玩法:

首先,對於低齡的小孩子,可以根據平面圖形的拼接,瞭解面積和周長的的概念,並比較其大小。

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大正方形套著小正方形,周長和麵積,都是外面的大正方形大。

對於大齡的孩子,除了立體的拼搭之外,還可以開拓孩子的想象力,發掘出其他特殊形狀的拼接。

點評

這款不同於封閉的立方塊,它的框架性的結構對以後孩子學習立體幾何輔助線的添加,會有很大的幫助。

5Base Ten STARTER SET

這套教具,可以說是一套完整的美國數學教輔——立方塊+習題集。

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適用年齡:6歲+(立方塊);3~6年級(習題集),我認為這套教具年齡可以下降到3歲+,習題集可以5歲+。

對應的知識點和能力

數學知識:算術、位數的理解、分數、倍數、面積、體積;

數學能力:幾何、空間思維、手眼協調。

特點:

1.跟中國的數學課標要求基本類似。

美國3-6年級教材可以順延至中國的1-3年級。

2.立方塊+習題集。非常適合學前班和小學階段的系統性數學學習。

玩兒法:不帶習題集(低齡)+ 帶習題集(學前班+學齡段)

不帶習題集玩法:裡面有不同的方塊,可以比較大小(順帶可以加上 >、<符號的理解),也可以歸類、數數。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

帶習題集玩法:按照習題集要求的知識點,在教具中具體實現。

1.大數、位數概念的學習

與上文中LR MathLink Cubes類似,就不多贅述了。但是教材中的一個關於大數習題,還是很有意思的(家長可以參照這樣的方法,引導孩子學習)。

2.分數(如1/10~1,1/100~1等)+周長+面積

在小學1~3年級的數學課標對分數、周長、面積做了明確要求。

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我們可以用這套教具,結合教材,引導孩子理解分數的概念,以及分數的計算。

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點評

亮點是習題集,全英文,但比較容易理解(一邊做題,一邊還可以學英文)。一些習題設計的非常有意思,比如學習計算以及個十百千時,就會通過拼湊一個動物展開。

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6PRof.MaRbles

這是一款培養孩子邏輯推理和空間思維非常有意思的教具,但同時也是一個很多低齡孩子喜歡玩的玩具。

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同事家的兩歲寶寶,玩的不亦樂乎,同時還在數著1、2、3、4......

適用年齡:官方建議7-99(但是我個人覺得可以放低年齡到2歲+)

對應知識點和能力:

數學知識:數數、建立數字和圖形的關係、比較大小、算術、數學排列組合的最短路徑問題

數學能力:邏輯推理、空間思維、專注力、規則意識

特點:

1.有遊戲規則,孩子通過遊戲規則找到最短路徑。

在培養孩子一些數學思維能力的同時,也可以培養孩子的規則意識,理解社會上也是有規則存在的。

2.配備題卡,難度循序漸進。

玩兒法:基礎玩法(低齡)+規則玩法(7歲以上)

基礎玩法

1.低齡孩子可以進行數數,建立數字抽象和球一一對應關係等,來培養基本的數感。

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瓶身上標準了數字,所以引導孩子進行數概念理解的時候,這樣更加方便對數字的理解,以及利用高矮,球的多少來建立數字大小的關係。

同事家竟然將其玩成了“彈溜溜球”,孩子也是玩得超級開心。

規則玩法

1.題卡,共有60道題,前面為題,背面為答案。

2.題目中,箭頭前方為原始狀態,箭頭後為瓶的最終狀態。

3.具體規則:

(1)每次傾倒球,兩個條件必須滿足其一:輸出瓶裡的球全部倒出或者接收瓶裝滿;

(2)最短路徑,即所需要的步數最少(圓盤為步數計步器)。

視頻中詳細介紹了最短路徑的選擇,在選擇過程中要經過試錯、邏輯推理等能力。

在平常的考試中,最短路徑問題非常常見。比如小學三年級奧數和初高中的排列組合問題。

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點評

這是一套適合訓練孩子排列組合、邏輯推理能力的教具,從2步路線一直升級到18步路線,難度逐漸升級。

7BLOCK BY BLOCK(堆砌大師)

這是Thinkfun一款非常經典的教具,可以說是立體版的七巧板,利用7塊不同的立方積木,組合成N種不同造型。

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小川對此特別痴迷,剛拿到的時候,常常一個人玩好久,太燒腦了!我和川爸,也常常陪他一起,燃探尋立體幾何的奧祕。不過剛開始的時候,用了10分鐘,也才過了2關。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

適用年齡:官方建議8歲+,實際4歲+就可以玩(用少量的、簡單的積木拼搭)。

對應知識點和能力:

數學知識:三維圖向二維圖轉化、理解三視圖、統計

數學能力:邏輯推理、空間思維、專注力、分析問題的能力

特點:

1.兩種不同類型的積木——平面型和立體型。這種設計滿足了立體空間搭建的基礎,也滿足了低齡孩子單純用平面型來搭建。

平面型分4種:T型、L型、Z型,可以展示一個平面或者轉角;

立體型有3個:轉化成各種轉角。

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2.易攜帶、稜角圓潤。7個積木放在自帶的收納袋裡,可以隨時帶著玩,旅途就是非常好的時機。

玩法:簡易玩法+高級玩法

簡易玩法:

(1)通過不同立體積木,可以在前期讓孩子先玩平面型積木。

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用平面型積木堆起來的床

(2)在題卡的答案中,分為Hint1(4塊積木提示)和Hint2(3塊積木)

4~6~8歲可以根據7塊積木的提示來進行搭建,或者只是根據Hint1或Hint2的部分提示進行搭建。這個搭建的過程,也是空間思維搭建的過程;

8歲+,獨立拼接。

當然孩子第一次接觸的時候,因為難度比較大,也可以根據這樣的順序,循序漸進地進行。

高級玩法:

1.視覺數學的第一個板塊——空間想象、數量統計,其對應的常見考題就是三視圖和統計小方塊。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

三視圖

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統計方塊個數

在這套教具中,隨時可以進行上述練習,並畫出二維圖,加深理解。

2.根據題卡進行訓練——空間+推理的實戰練習。

試錯+推理+返工,是常常要做的。

點評

這套教具的燒腦,可以說非常明顯,但是它對孩子專注度的訓練非常好。小川玩它時的專注度和挑戰精神,讓我有些感動。

8Geometric Solids

這是一套帶領孩子認知立體形狀和學習體積計算的絕佳教具。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

適用年齡:8歲+,可以放寬年齡至4歲+,學前班就已經開始進行立體形狀的認知了。

對應知識點和能力:

數學知識:幾何體的形狀認知、面積關係和計算,三位圖形向二維圖的轉化、三視圖

數學能力:空間想象、計算能力、推理

特點:

1.每個幾何體均在包裝盒背面寫明瞭邊長長度,用於體積計算。

2.每個幾何體均為敞口、透明設計,可以通過注水、裝沙、做軟陶模型來理解體積的概念,並比較每個幾何體之間的體積大小。

3.6種顏色,符合孩子的審美。

玩法:

1.認知幾何體。這在學前班和小學和初中階段都是常見的問題。

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2.建立幾何體和平面圖形之間的關係。

3.理解體積的概念。在幾何體裡注水、做軟陶模型用以理解體積概念、切面的概念、以及不同幾何體的體積關係,然後進一步引導計算。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

底面積相等、高相等的情況下,圓錐體積是圓柱體積的1/3。

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切面:用軟陶做模型,確認圓柱體的切面是四邊形。

點評

知識點含量非常多的一套教具,這也是在美國非常受歡迎的一套教具。細節精緻,顏色鮮豔,孩子一見就愛不釋手。

好啦,這就是我這次推薦的7套學校教具,它對接了小學數學中一些重要的基礎知識點和能力培養點。

更為關鍵是,它們不抽象、更不枯燥,而是用具象的二維圖形、三維立體,將知識展現的淋漓盡致、生動有趣,在“寓教於樂”中潛移默化地鍛鍊了孩子的視覺-空間能力,培養了他們的數學能力

《美國科學院院刊》(PNAS)發表過一篇文章說:人類大腦中負責高難度數學問題的區域,與負責基本數感的區域基本相同

法國認知神經科學家 Stanislas Dehaene的研究, 更是精確定位,就是負責視覺-空間那塊區域(雙側頂葉下部)!

數學並不只有計算,視覺數學更重要

無論愛因斯坦一類史詩級人物的偉大發現,還是普娃計算的1+1=2,使用的是同樣的大腦區域。

也就是說,我們既要呵護孩子天生的數學能力,又可以通過後天的訓練來培養和提升它

而在這裡,“視覺數學”的意義顯得愈加非比尋常,而好的方法、好的教具也變得更加必要和重要。

P.S.

我在檢索視覺數學資料時,在外網上發現了一套教材,主要是提供給教師使用的,有完整的指導手冊、教案和學生活動手冊等內容。

數學並不只有計算,視覺數學更重要

目前涵蓋了兩個階段的課程,分別面對5-6年級和6-7的學生(美國的年紀劃分,我們可以適當降低標準)。有興趣的親們可以私信我“資料包”獲得完整的資料包(全英文的)。

川媽說說

每次推薦教具、桌遊等等,大家問的最多的是“團購嗎?”“購買鏈接在哪裡?”

有的時候,真的無能為力,比如兩年前就推薦給大家的地產大亨。至今還有朋友留言問啥時組織團購。已經和品牌商直接、反覆溝通過了,確定了,不會開團。

不是什麼別的原因,只是因為價格,品牌要求我們開團的價格,比他們促銷活動時價格還高!我們無法接受,所以請大家趁著618大促去孩之寶官方旗艦店看看吧,99元是我見過的最低價格(我說的是正品行貨啊)。

這次可能會不同。推薦的7款教具中,Block by Block(堆砌大師)這周就會組織團購,因為品質價格都已經反覆確認過;Saalin Tangram(七巧板)正確協商過程中,團購的概率比較高。

其他的,大家還想要的,點“在看”告訴我,或者留言告訴我具體看重哪些。我不能保證每個都能搞定,但一定會努力。

mom看世界:踐行自然教育,追求自然養育,崇尚自然生活,期待更多的姐妹與我攜手同行。對啦,目前我在“頭條號、公眾號”兩個平臺發佈文章,名字均為【mom看世界】,歡迎關注。

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