關(guān)于小奧的七大模塊,已經(jīng)分別寫了《淺談如何學(xué)好小奧幾何》《淺談如何學(xué)好小奧行程》《淺談如何學(xué)好小奧計(jì)數(shù)》《淺談如何學(xué)好小奧組合》《淺談如何學(xué)好小奧數(shù)論》五大模塊。計(jì)算和應(yīng)用題模塊本不在計(jì)劃之中,因?yàn)樽畛跤X得這兩個(gè)模塊難度太低,沒有那么多可寫的內(nèi)容,另外它們也不是高年級(jí)的難點(diǎn)和重點(diǎn),不值得花時(shí)間寫。
不過最近我的想法開始產(chǎn)生了松動(dòng),首先計(jì)算和應(yīng)用題模塊和校內(nèi)數(shù)學(xué)聯(lián)系緊密,選擇淺奧的家長都會(huì)更加重視它們。但考慮到大多數(shù)家長自己水平有限,機(jī)構(gòu)小奧學(xué)習(xí)的重點(diǎn)往往不在這里,所以還是需要有一個(gè)大的框架來梳理這個(gè)模塊。
糾結(jié)計(jì)算問題,要么就是低年級(jí)家長,要么就是沒學(xué)好的高年級(jí)家長。不少家長當(dāng)年是學(xué)生的時(shí)候就沒學(xué)明白,做人父母之后忘了自己學(xué)渣的身份,對(duì)孩子的學(xué)習(xí)指手畫腳。在現(xiàn)在小奧重要性大大降低的形式下,即使不打算學(xué)奧數(shù),也建議孩子學(xué)一下計(jì)算,因?yàn)樗鼤?huì)貫穿孩子的整個(gè)學(xué)習(xí)生涯,對(duì)孩子將來中學(xué)數(shù)學(xué)的幫助也是非常大的。
01定義
計(jì)算這兩個(gè)字要分開看,“計(jì)”指的是如何“記錄”和“計(jì)劃”,也就是如何排步,“算”屬于純粹的算了。在小奧的范圍內(nèi),“計(jì)”比“算”要重要的多。因?yàn)閵W數(shù)講究的是技巧,當(dāng)對(duì)面一個(gè)計(jì)算題,如果基本功過硬的話,過程基本都能口算,個(gè)別復(fù)雜題目需要筆算,極個(gè)別需要豎式。
大多數(shù)小奧計(jì)算題里面的數(shù)字都是經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的,首先,這些數(shù)字不能靠蒙出來,第二,難點(diǎn)在于思維的過程而不是計(jì)算過程。所以如果掌握方法,計(jì)算會(huì)非常簡便。我們做題時(shí)如果感覺數(shù)字算起來特別不“優(yōu)雅”,或者不好計(jì)算,往往不是算錯(cuò)了就是方法沒選對(duì),抓緊回去檢查一下。
這也是校內(nèi)計(jì)算和小奧計(jì)算的區(qū)別所在。校內(nèi)計(jì)算的教學(xué)步驟往往是按部就班,遵循的是大多數(shù)孩子的認(rèn)知規(guī)律。幼兒園扳手指計(jì)算,一年級(jí)學(xué)習(xí)湊十與破十,會(huì)湊也會(huì)破意味著掌握了進(jìn)位借位,然后才去學(xué)習(xí)列豎式。但即使孩子的計(jì)算能力較強(qiáng),能口算出計(jì)算結(jié)果,在校內(nèi)還是要按校內(nèi)的規(guī)矩估算和列豎式,孩子去跟數(shù)學(xué)老師溝通能不能不列豎式,還沒說完就被老師否定了。
就拿豎式來說,校內(nèi)非常重視,可是規(guī)定的非常死板,小奧除了專門的豎式謎之外,其他幾乎不用列豎式都能做。因?yàn)橛?jì)算最重要的就是位值原理。只要會(huì)了這個(gè),你可以創(chuàng)造出很多課內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)不對(duì),但結(jié)果完全正確并且非常簡便的算法。因?yàn)樾W不看過程,可以怎么舒服怎么來。
02思想
七大模塊中計(jì)算的重要性永遠(yuǎn)是墊底,在考試題中出現(xiàn)永遠(yuǎn)是送分題。唯一的重要性在于,它決定了孩子做其他題目的速度和正確率。低年級(jí)有兩個(gè)因素決定了做題速度,一個(gè)是計(jì)算,另一個(gè)就是讀題。所以務(wù)必每天都要練習(xí)盡快搞定,高年級(jí)要逐步減少純粹計(jì)算的時(shí)間占比,因?yàn)槿绻㈩}量足夠的話,平時(shí)在做題的時(shí)候就已經(jīng)是在練計(jì)算。越是高年級(jí)時(shí)間越寶貴,如果還花相當(dāng)多的時(shí)間在計(jì)算上,奧數(shù)其他模塊學(xué)不學(xué),還有語文、英語、素雞怎么搞。
真?zhèn)饕痪湓?假傳萬卷書。巧算的核心思想就是六個(gè)字“湊整、抵消、分組”。一般來說,加法和乘法是湊整,減法和除法是抵消,實(shí)現(xiàn)手段是分組。小奧計(jì)算所有的知識(shí)點(diǎn)都是圍繞這個(gè)思想來解決問題。
但不可以陷入另一個(gè)極端,就是在做題的時(shí)候,拼命的找巧算方法,有這個(gè)時(shí)間可能已經(jīng)硬算出來了。硬算是絕對(duì)的基本功,我們遇到絕大數(shù)的題目都是硬算。小奧很大的一個(gè)問題是過于強(qiáng)調(diào)技巧,所也相當(dāng)一部分孩子的毛病也會(huì)過于追求技巧,而且這不僅體現(xiàn)在計(jì)算上。
每天做100道還是1000道計(jì)算題不重要,在多長時(shí)間內(nèi)做完不重要,用什么教輔( 《母文數(shù)學(xué)》《舊家坡數(shù)學(xué)》《計(jì)算小倉庫》《三招不過關(guān)》)也沒有那么重要。我們家用的就是隨機(jī)數(shù)生成軟件,批量生成題目,直接A4紙打印出來做題,省錢省時(shí)間。
計(jì)算最重要的永遠(yuǎn)是準(zhǔn)確度,這個(gè)是前提。速度取決于是否夠用,也就是不要讓計(jì)算速度成為做題速度的瓶頸即可。準(zhǔn)確度方面建議要求是100%,因?yàn)槿绻?guī)定100題不能超2個(gè),你會(huì)發(fā)現(xiàn)孩子基本就錯(cuò)2個(gè),你規(guī)定不能錯(cuò),孩子就真的幾乎不錯(cuò)了。速度在我這我無法給出標(biāo)準(zhǔn),因人而異,建議每次純計(jì)算訓(xùn)練時(shí)候進(jìn)行計(jì)時(shí),知道自己的水平。
03細(xì)節(jié)
這部分我會(huì)先說一下整數(shù)、分?jǐn)?shù)和小數(shù)的特點(diǎn),然后再按照具體的場景單獨(dú)分析。因?yàn)槊總€(gè)知識(shí)點(diǎn)比較獨(dú)立,如果所有的內(nèi)容都給出案例的話篇幅會(huì)非常長,我的講義有80多頁,所以只選取部分我認(rèn)為有必要的提一下。
一、整數(shù)計(jì)算:無難點(diǎn),這是所有計(jì)算的基礎(chǔ),這部分的最大作用就是熟悉各種計(jì)算法則,比如交換律、結(jié)合律、分配律、添/去括號(hào),務(wù)必熟練背后的原理和思想,而不是背結(jié)論。一般孩子學(xué)這塊都是剛接觸奧數(shù),所以家長的引導(dǎo)非常重要,如果孩子不好理解,可以采用數(shù)形結(jié)合的方式解釋,具體形式可以參考《Proofs without words》這本書。
二、小數(shù)計(jì)算:小數(shù)計(jì)算和整數(shù)計(jì)算的唯一區(qū)別就是引入了小數(shù)點(diǎn)。只要理解和小數(shù)點(diǎn)移動(dòng)的的原理和方法,以及十分位、百分位、千分位的概念,那就問題就轉(zhuǎn)換為了整數(shù)計(jì)算,所以小數(shù)計(jì)算也是沒有難度的。
三、分?jǐn)?shù)計(jì)算:分?jǐn)?shù)比例小數(shù),本質(zhì)上都是除法。區(qū)別在于,比值更關(guān)注份數(shù)的比例關(guān)系,分?jǐn)?shù)突出的是商和余數(shù),而小數(shù)側(cè)重于具體數(shù)值大小。這部分的重點(diǎn)是讓孩子明白計(jì)算法則的原理,比如單位1到底是什么,分?jǐn)?shù)加法為什么要通分、乘除法為什么可以先約分,帶分?jǐn)?shù)的意義是什么等等,這些過程中沒有一個(gè)內(nèi)容是需要記憶的,或者“人為規(guī)定”的,而應(yīng)該是從最簡單的定義除法推導(dǎo)出來的。
很多孩子的計(jì)算不過關(guān),拋開純粹粗心導(dǎo)致的失誤,其他的錯(cuò)誤可以全都是歸結(jié)于對(duì)計(jì)算的本質(zhì)沒有理解,這個(gè)時(shí)候就不應(yīng)該去做更多題目來強(qiáng)化錯(cuò)誤,或者把這個(gè)“人為規(guī)定”背下來,而是應(yīng)該回到本質(zhì),回到基礎(chǔ)的地方把原理搞懂,然后再做題鞏固。
分?jǐn)?shù)涵蓋的內(nèi)容非常多,主要是以下幾個(gè):
1.比較大?。?/strong>常用的方法有很多(通分母、通分子、取倒數(shù)、基準(zhǔn)數(shù)比較法、做差等)。很多孩子習(xí)慣了課內(nèi)的最簡真分?jǐn)?shù),但實(shí)際比較的時(shí)候,完全可以將分子/分母化為分?jǐn)?shù)或小數(shù)進(jìn)行估算,很多時(shí)候不用通分,直接除過去就行了。
這里提一下“糖水法”,這個(gè)方法是神器。它的巧妙之處是能夠讓一年級(jí)的孩子也能理解,但卻能解決六年級(jí)奧數(shù)的難題。幾乎可以解決所有分?jǐn)?shù)比大小的問題,要比常見的解析簡便很多,但有的看起來不明顯,需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
糖水的原理很簡單,分子當(dāng)成糖,分母當(dāng)成水,所以一個(gè)分?jǐn)?shù)的大小就和糖水的甜度有關(guān)系,如果有一杯糖水(分?jǐn)?shù)),再增加一杯更甜(分?jǐn)?shù)值更大)的糖水,那么混合后的糖水(分?jǐn)?shù))和原來相比,就會(huì)更甜(更大),新的糖水的濃度就介于這兩杯糖水之間。
這是一種化整為零的方式,巧妙之處就是將一個(gè)較大的分?jǐn)?shù),通過做差的方式轉(zhuǎn)化出更小的分?jǐn)?shù)來比較,使得過程得到簡化,下圖左邊3個(gè)題目都是五年級(jí)導(dǎo)引的題目,解析用的是倒數(shù)法或者是基準(zhǔn)數(shù)法,如果熟練糖水那么直接瞪眼出結(jié)果。
但這個(gè)方法最主要的用途就是兩杯濃度相同的糖水混合,那么無論各自的數(shù)量是多少,混合前后三杯糖水濃度永遠(yuǎn)相等,其實(shí)就是“和比定理”與“差比定理”。在解方程、濃度問題、經(jīng)濟(jì)問題中,利用這個(gè)技巧可以抵消掉很多未知數(shù),簡化計(jì)算過程,糖水法到了中學(xué)化學(xué)就變成了求化學(xué)反應(yīng)方程式必用的“差量法”。
2.分?jǐn)?shù)與循環(huán)小數(shù)互化:計(jì)算模塊中少數(shù)能和數(shù)論產(chǎn)生聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)。機(jī)構(gòu)一般講的不深,很多內(nèi)容都是記憶。在這部分要牢記999、9999、99999、999999的質(zhì)因數(shù)分解形式,可以大大降低計(jì)算量。
等學(xué)完數(shù)論以后,可以回來仔細(xì)分析一下這部分。比如142857,我們都知道他是走馬燈數(shù),可為什么10以內(nèi)只有1/7有這個(gè)特性呢,因?yàn)?42857*7=999999,并且前6次的余數(shù)分別為326451,遍歷了1-6。如果再展開一點(diǎn),其實(shí)就是因?yàn)?0和7互質(zhì),根據(jù)費(fèi)馬小定理,10^6≡1mod(7),所以我們可以知道,只要滿足了這個(gè)條件,還可以推廣到其他的走馬燈數(shù),比如0588235294117647×17=9999999999999999,所以1/17也有這個(gè)特性,小奧不考是因?yàn)樘L不好記。
舉這個(gè)例子是想說明:沒有什么神奇的數(shù)字和結(jié)論,任何事情都是有原因的,你如果只想浮在表面,那就只記住結(jié)論就行,但還可以深挖一下,具體挖到什么程度,就取決于家長的把控能力和孩子的接受程度。
3.連分?jǐn)?shù):看似復(fù)雜的紙老虎,如果不復(fù)雜,按照順序計(jì)算即可,如果非常復(fù)雜,那么必然有周期,或者通過整體換元解決。
4.繁分?jǐn)?shù):一般稱為“煩分?jǐn)?shù)”,因?yàn)橛?jì)算過程真的是挺煩的?;揪褪蔷C合考察分?jǐn)?shù)小數(shù)的四則混合運(yùn)算了。除非能夠看出來分子和分母是整體約分,否則就要單算分子和分母,然后約分解決??傮w思想就是,加減法優(yōu)先用帶分?jǐn)?shù)和小數(shù),乘除法優(yōu)先用真分?jǐn)?shù)和假分?jǐn)?shù)。
四、公式類計(jì)算:這類計(jì)算表面上是公式,背后都是思想,理解了原理公式就非常好背。
1.等差數(shù)列:高中數(shù)學(xué)的內(nèi)容,等差數(shù)列的變化更多一些(包括二階等差數(shù)列),具體應(yīng)用主要是找規(guī)律以及需要遞推的數(shù)表。大多數(shù)題目從簡單的開始?xì)w納,掌握了通項(xiàng)公式后這種題目基本不會(huì)有問題。
2.等比數(shù)列: 高中數(shù)學(xué)的內(nèi)容,主要是求和(包括錯(cuò)位求和),等比數(shù)列從前面看和后面看有兩個(gè)公比,互為倒數(shù),所以求和時(shí)候乘以或除以公比都能抵消,具體如何處理要看如何計(jì)算比較方便。求和還有一種叫滾雪球的方法,也可以讓孩子試一下如何用進(jìn)制的思想來求和。
3.平方和/立方和公式:不光要求記住公式,而且會(huì)推導(dǎo),可以裂項(xiàng)、也可以數(shù)形結(jié)合。
五、裂項(xiàng):套路相對(duì)明顯,變化比較少,理解原理可忽略過程直接按公式寫結(jié)果,如果記不住公式就是沒理解原理。主要分為整數(shù)裂項(xiàng)和分?jǐn)?shù)裂項(xiàng),方法主要有裂和和裂差。整數(shù)裂項(xiàng)后,每一項(xiàng)越裂越長,因?yàn)橐窒?,分?jǐn)?shù)裂項(xiàng)后,每一項(xiàng)越裂越短,因?yàn)橛屑s分。
1.整數(shù)裂項(xiàng):思想是抵消,方法是裂差。整數(shù)裂項(xiàng)的特征非常明顯,凡是符合以下3個(gè)特征的就可以直接按公式寫結(jié)果。
2.分?jǐn)?shù)裂項(xiàng):既有裂和又有裂差,處理方式和整數(shù)裂項(xiàng)極其相似。先觀察分母、分子和符號(hào)特點(diǎn),判斷出是裂和還是裂差,然后把分母拆成乘積的形式,再處理分子,最后公式解決。難題無非是數(shù)列整體擴(kuò)倍了,或者與一個(gè)整數(shù)數(shù)列進(jìn)行了混合運(yùn)算,復(fù)雜的題目需要使用通項(xiàng)公式解決。這部分和初中的關(guān)聯(lián)比較緊密。
六、其他:這部分包括數(shù)列數(shù)表、多位數(shù)運(yùn)算、定義新運(yùn)算、比較與估算、取整計(jì)算。是整個(gè)計(jì)算模塊最難的部分,都是前面知識(shí)點(diǎn)的綜合運(yùn)用。
1.數(shù)列數(shù)表:是難度不高,但是正確率偏低。因?yàn)樾W沒有過程分,和計(jì)數(shù)模塊類似,只要中間一步失誤就做錯(cuò)了。計(jì)算不過關(guān)的話,到了數(shù)列數(shù)表肯定翻車。
先說數(shù)列,這個(gè)難度偏低,一般來說題目給你的數(shù)表都需要二次排序,通過分組來找到規(guī)律,這樣再找規(guī)律或者求和就簡單多了,也就是前面說的“計(jì)”比“算”更加重要。
相比之下,數(shù)表要復(fù)雜得多了,一般分為單行數(shù)表、雙行數(shù)表、三角數(shù)表、斜三角數(shù)表、方形數(shù)表、螺旋數(shù)表。解題方法有兩個(gè):
整體法:就是當(dāng)規(guī)律性比較強(qiáng)時(shí)候,求出對(duì)應(yīng)數(shù)字在整個(gè)數(shù)表中的位置,然后根據(jù)遞推規(guī)律求解,這種方法適用性強(qiáng),但略顯笨重。
特征值法:就是只看局部有規(guī)律的部分,先估計(jì)出大概位置,然后精確求解,有一定難度,計(jì)算量大大降低,準(zhǔn)確率也隨之上升,但對(duì)數(shù)論的整除與余數(shù)有一定基礎(chǔ)要求。
2.多位數(shù)運(yùn)算:基本都是套路,都是想辦法轉(zhuǎn)化為10^n的形勢(shì),這里面有一個(gè)技巧要熟練,就是假設(shè)有一個(gè)數(shù)A≤99……9(N個(gè)9),那么乘積滿足“減1補(bǔ)9”,也就是把A看成N位數(shù)(位數(shù)不夠的補(bǔ)0),將個(gè)位“減1”,然后再寫出一個(gè)N位數(shù)B,B與A每一位上的數(shù)字和都是9,那么AB組成的2N位數(shù)就是乘積。說的這么復(fù)雜,其實(shí)列個(gè)豎式就能看出來原理。
從“減1補(bǔ)9”,可以推導(dǎo)出來一個(gè)更加重要的結(jié)論,那就是乘積各位數(shù)字的和是9*N,與A無關(guān)。這個(gè)結(jié)論經(jīng)常會(huì)考察到,與循環(huán)小數(shù)或者數(shù)論都有交叉。
3.定義新運(yùn)算:這個(gè)題型是小升初考察的熱點(diǎn),到了中學(xué)依然會(huì)有,因?yàn)樗疾斓氖菍W(xué)生閱讀題目和現(xiàn)學(xué)現(xiàn)考的能力。這個(gè)里沒有什么限制,常見的比如絕對(duì)值、楊輝三角,甚至線性代數(shù)都能裝里面,沒有捷徑,純粹水平考察,也是為什么我們平時(shí)在學(xué)習(xí)中,一定要弄清原理和推導(dǎo)的原因。
4.比較與估算:不等式天然具有不確定性,放縮方式的選擇也是一個(gè)難點(diǎn),這個(gè)部分可以出非常難的題目,但是小奧考察的并不多。常見的幾種放縮方式掌握就夠用了,比如首尾放縮、裂項(xiàng)放縮、分組放縮、分段放縮,如果發(fā)現(xiàn)不能確定范圍,就用更加復(fù)雜但誤差更小的方式。
5.取整計(jì)算:這個(gè)更偏數(shù)論,主要包括直接計(jì)算、不等式范圍、數(shù)列取整/取小計(jì)算求和,求數(shù)列取整后有多少不同的數(shù)。這個(gè)部分題型比較固定,把六導(dǎo)對(duì)應(yīng)的那個(gè)一講都掌握即可。
04記憶
和其他學(xué)科相比,數(shù)學(xué)需要記的東西極少,以下內(nèi)容最好背下來,可大幅度提高做題速度。到最后應(yīng)用的時(shí)候,你就可能分不清到底是瞬間算出來的,還源于你的數(shù)感。當(dāng)然,如果你不在意考試節(jié)省的幾分鐘的話不背也行。
特殊數(shù)/數(shù)列:從1開始連續(xù)自然數(shù)和、連續(xù)奇數(shù)和,連續(xù)偶數(shù)和,金字塔數(shù)、走馬燈數(shù)、缺8數(shù),這些出現(xiàn)的頻率很高。
10以內(nèi)數(shù)的階乘:計(jì)數(shù)、計(jì)算、數(shù)論常用。
平方數(shù)、立方數(shù):20以內(nèi)平方數(shù),10以內(nèi)立方數(shù),常見整百整千的平方根,巧算、估算、數(shù)論常用。
9相關(guān):99、999、9999、99999、999999的質(zhì)因數(shù)分解形式,分?jǐn)?shù)循環(huán)小數(shù)互轉(zhuǎn)常用。
冪次方:2、3的常見冪次方,二進(jìn)制和三進(jìn)制常用。
質(zhì)數(shù):110以內(nèi)質(zhì)數(shù),1000附近的質(zhì)數(shù),數(shù)論必用。
年份:2000年以后的年份分解質(zhì)因數(shù)形式,年份題杯賽必考。
05總結(jié)
這篇分享其實(shí)這只是一個(gè)大綱,我們?cè)谝呀?jīng)學(xué)了一遍的情況下,計(jì)算模塊的復(fù)習(xí)依然花了整整一個(gè)月,累計(jì)30小時(shí)左右。道理很簡單,關(guān)鍵還在于執(zhí)行和練習(xí)。
最近工作比較忙,所以更新速度比較慢,提上議程但是未完成的,除了最后的應(yīng)用題模塊,后續(xù)還有六年級(jí)導(dǎo)引、整套導(dǎo)引回顧系列、大白本系列、明心系列,不過寫這些回顧基本就是用愛發(fā)電,對(duì)于我已經(jīng)沒有太大意義,有時(shí)間盡量更新。