
當前小學數(shù)學編排順序和過去最大的不同,我以為是幾何不再是從平面到立體,而是從生活到立體,再到平面幾何的新順序。
也就是說,正方體在正方形之前被認識,圓球體在圓形之前被認識……立方體是存在于生活中的,平面圖形是在此基礎上被認識的。
但在“角”這個知識點上,又有所不同:在生活世界中實體的各種角,有平面幾何中的角,但沒有立體的角——圓錐是最接近立體意義上的角的,但它恰恰和角的定義相沖突,不屬于數(shù)學意義上的角。
我們在二年級設定的角的認識,主要是這幾點:觀察生活和文化中的角,觸摸到一個角現(xiàn)象;把角數(shù)學化,從而得到平面幾何意義上的角;理解生活中角的大小和數(shù)學中角的大小的不同意義;延伸到對最小的角和最大的角的想象。
二年級的孩子在家長的引導下,在生活中發(fā)現(xiàn)如下真實的角:牛角、羊角、桌子角、墻角、電視角、門角、菱角……
他們還在詞語中還發(fā)現(xiàn)一些含“角”的詞語,諸如:觸角、號角、口角、嘴角、主角、配角、死角、元角分、獨角獸、獨角戲……
角的漢字,取象于牛角——這顯然是當時最常見也最特征鮮明的角。由動物的特殊器官角,到一般事物、器物像角一樣的部位,這就是角概念的一次泛化。這時候,角的意義是語文上的,不是數(shù)學上的。

面對形形色色的可見的角,我們該如何用數(shù)學的方式來表達呢?正是這第一次表達,使得圓錐體離開了角的定義,在平面化的過程中,甚至最后連牛角,也不再屬于數(shù)學的角了。
這次數(shù)學化的過程,是直接在平面上表達“角”——如果經(jīng)由立體這一層,或許就會有不同于現(xiàn)在的定義。
在紙面(也就是平面幾何世界)上畫一個角,顯然具備三個要素:兩條邊,相交于一點,并從這一點出發(fā),形成一個或大或小的角度。一直要到四年級,教材才精確地把這一點叫做頂點,把那兩條邊稱作角的兩條邊——而且強調這兩條邊是射線,而不是直線或線段。在二年級,教材只是強調平直的線,實際上,學生往往下意識地理解為線段。這種下意識的理解,其實是對角的本質的誤解。也就是說,學生并沒有真正把“角”數(shù)學化,而依然從生活的角度在理解角。
一個典型的例子,就是在預習中讓學生畫出大角和小角,學生用大的方桌表示大角,小的方桌表示小角。而且這一點,僅僅二年級的教材既不糾正,也難以糾正。我們知道,在大牛角、小牛角等生活的角認識上,學生這樣理解是并無問題的。但是進入數(shù)學之后,角意味著什么?此時角不是一個客觀實體,它也不是封閉的,在一定意義上,你并不能指出一個角究竟指的是什么。
所以大角和小角的討論,事實上是很容易陷入混亂的。這時候一方面要強調生活中的角和數(shù)學中的角的不同,另一方面,需要用變化來提示不變的東西:數(shù)學中角概念的本質。
把角的一邊延伸,兩邊延伸,問角有沒有變化,這是一種辦法。學生顯然會認為角產(chǎn)生了變化,那么這時候就要追問,角的一條邊或者兩條邊延長了,但這里有什么沒有產(chǎn)生變化?
學生顯然能夠發(fā)現(xiàn)角的開合度沒有發(fā)生變化。在此基礎上,用開合度的變化,才認識角。任何兩根木棒一端固定起來,就成了類似圓規(guī)的東西。如果把一條邊固定起來(比如放在桌上),另一條邊擴展開去,讓學生注意角的變化,這時候學生就得到了角大小的直觀。學生必然會贊同:這是角大小的變化,而剛才只是角邊長短的變化。
在此基礎上可以明確:角的兩條邊是可以往點的另一邊延長的,但它們的延長并不改變角的大小。角的大小,就是這兩條邊組成的開合度。
后面,除了尋找平面幾何圖形和立體幾何圖形中的各種角,還可以教學的,就是幾種最常見的角:直角、銳角、鈍角。
這時候,不能引進度數(shù)的概念,而要繼續(xù)依賴于直觀,把角定義為有一定角度的圖形。也就是說,兩條邊相對往兩邊延伸時,就成了一條直的線,這時候,它就喪失了角這個概念開始時的意義。但在數(shù)學上,我們或者選擇把它理解為最大的角,或者把它理解為一個非角的極限,也就是說,無限小于它的那個角,就是最大的角。同理,兩條邊還在一起時,我們既可以理解為最小的角,也可以理解為認識最小角的一個極限。當然在后面的數(shù)學中,學生會擴展自己的認識,把這些都納入角的認識中,但在此時,過早的納入將瓦解角的直觀性,并不總是有利的。在此基礎上,我們把方方正正的角叫直角,大于直角的叫鈍角,小于直角的叫銳角。
在非常的情況下,如果這時候出現(xiàn)平角或者零角,都是可以理解的,但顯然它們是此時擴展的極限,本身只是界線,不是理解與把握的范圍。
到了四年級與角再度相逢時,情況就很不相同了。在教材中,角之前,把線從線段擴充到射線和直線,在此基礎上,重新定義了角——也就是不再是兩條線段,而是兩條射線組成了角,角邊長的延伸,成了自然而然的事。
然后教材就安排了角大小的比較,為了更精確地表述大小,教材就直接引入了圓和360°。然后直接引進了量角器,以及量角器的使用。
這樣的安排在知識的掌握上是沒有問題的,但在知識的理解上,卻顯得突兀:為什么不是100而是360?為什么是圓而不是正方形?再進一步講,這時候的圓是完全脫離了它的母體“各種幾何圖形”的,角在幾何圖形中會有怎樣的呈現(xiàn)?符合怎樣的規(guī)律?這固然是安排到更高年級教授的知識,但讓角脫離了這個背景進行單獨傳授,對于角的理解和認識是并不恰當?shù)摹?/p>
我們在前一節(jié)課后,讓學生試著用不的方式命名圖形中的角,以及理解它們之間的相互關系。

譬如上面左邊的圖形里,∠1+∠2 = ∠3,而必然∠3? >? ∠1,因為整體大于局部。在右邊的圖形中,可以稱∠B和∠D,但不能稱∠A =? ∠C,因為以A和C為頂點的,都有三個角。哪三個角?這就帶來了角的更精確的命名,這是以后的知識,但這里閃現(xiàn)一下,看學生能不能精確命名,還是有挑戰(zhàn)的意義的。事實上,有學生精確地表達出了∠BAC? =? ∠ACD。甚至有一個學生說180°-∠ACD-∠CAD=∠D。當然,老師這時候不得不暫時裝糊涂:180°是什么意思?學生回答說180°是平角。老師只能繼續(xù)裝糊涂:平角又是啥意思?180°從哪里來?你不能把書上的知識抄來,你得自己把知識的來由弄明白。
而在這節(jié)課前,還埋下的本堂課最后將要向后延伸的一個知識點。設計的題目是這樣的:“你能畫一個三個角加起來盡可能大的三角形嗎?試試,或者說說?!?/p>
大部分學生努力嘗試著,而少數(shù)古怪精靈的學生或者已經(jīng)提前學習的學生馬上表示:不可能,因為三個角加起來一樣大。甚至有學生說,都是360°。
到底人們是如何表示和計量角的大小的?這就直接奔向了四年級角知識的關鍵:角的度量。
我們從直角三角形上的直角開始,發(fā)現(xiàn)兩個直角三角形拼起來,就成了一個長方形,把四個直角組合在一起,就正好把空間填滿,形成了一個最大的角。最大的角由四個直角構成。那么我們用什么樣的工具來輔助度量角的大小呢。通過回顧角的性質,我們知道角的大小與邊長無關,只與兩條邊的開合度有關,而在生活中,我們已經(jīng)有了一種與它非常相似的工具在應用,這就是鐘表。鐘表的三根針,始終在扮演著幾個角的開合度大小,從最小,到最大——也就是整個圓的開合度。
那么鐘表又采取了怎樣的數(shù)值或者說計值方式呢?通過非常簡單地回顧鐘表是人類對時間的直觀把握,因為一年有十二個月,所以12就成了時間計量中必須被整除的一個數(shù),而一年約有365天,能被12整除的,是360,整除的結果是30,恰好接近一個月的天數(shù)。但是30不能被12整除,只有它的倍數(shù)60才能被12整除,所以時間最常見的計數(shù)就是60進位。這就是鐘表的奧秘,而圓只是把這種思維方式,直接運用在自身身上。于是人們規(guī)定一個圓為360°,也就是把圓360等分,第一份為1°。
原來如此。
在此基礎上,我們不忙著先去測量,在測量之前,我們先利用概念,來擴充一下角的概念。
這時候,平角已經(jīng)不再是最大的角,最大的角是圓角。角也不再是有突出的圖形,而是一個純粹的數(shù)學規(guī)定。在這一規(guī)定中,它可以是0°,可以是360°,當然更可以是180°,而直角理所當然的是90°。銳角和鈍角,也都用數(shù)學的方式,作了大小的規(guī)定。從原來小于直角的角叫銳角,變成現(xiàn)在的0°<銳角<90°。

角的實際度量是一個操作問題,在示范和實戰(zhàn)的過程中,都并不難掌握。
在基本了解角的度量方法后,我們把熟練掌握放在了后面將不斷接觸的練習中,而把最初沒有解決的預習題,又提了上來:“你能畫一個三個角加起來盡可能大的三角形嗎?試試,或者說說?!?/p>
越來越多的學生傾向于不能,那么就請學生告訴同學為何不能。
一個學生說,你們把畫的三角形三個角剪下來,拼在一起,就是一個平角,所以是三角形的三個角加起來都是180°。
另一個學生說,我用量角器把畫出來的三個角都測量了,加起來正好是180°。
老師說,都很聰明,但方法不夠數(shù)學。因為測量可能不準確,拼起來也可能和平角不完全一樣呢。怎樣用數(shù)學的辦法來證明?
學生思考。下課了。老師在三角形的頂上,畫了一條輔助線:這里有一個平角,它肯定是180°。但它和三角形的三個角,又有什么關系呢?
下課了。