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美国顶级数学家设计的这款教具,让孩子有效提高数感和运算能力

好玩的数学  · 公众号  · 数学  · 2021-05-20 12:41

正文



今天给大家推荐了一款教具 Prime Climb ,研究了一下,发现这款教具不仅好玩,而且还能提高孩 子的 数感和运算能力 它是由两位 顶级数学家 ,根据美国Common Core教学大纲,专门为 全美小学数学课堂 而设计的 ,目标非常明确——就是要 提高数学成绩





在详细介绍之前,先请大家看几组数学练习题:


第一组:

3*6+5 = ?

这是简单的四则运算,训练孩子的计算能力。


第二组:

3*?+5= 23

还是四则运算,但增加了逆向思维训练。


第三组:

3 6 5=23

29 8 9=101

要求“用3,6,5三个数字,通过四则运算,凑出23”,或者“用29,8,9三个数字,凑出101”,还是四则运算,但需要更灵活的数学思维。


第四组:


通过游戏盘中的当前位置和两个骰子,分别给你和对手几组数字,要求各自通过四则运算,一步一步地凑出尽可能接近101的结果。游戏期间不但要 快速灵活地运用前3组的运算知识,还要考虑很多情况,比如平衡自己手头上可用的数字,观察对手的局势,凑出最有利自己、最能挟制、甚至反击对手的结果…


如果我们把前3组练习称为“刷题”,那Prime Climb培养的则是 用数学来“解决问题”的能力 ,而且,更妙的是,你留意到棋盘上五颜六色的数字了吗?


Prime Climb的棋盘是从0到101的彩色圆圈,很有艺术感,但那可不是只为了好看而已,它的棋盘、骰子上每一个数字的每一种颜色构成,都有特别含义!



基础数学教育中最重要的两大块—— 数感和运算 ,需要在大量的拆分组合练习中进行,所以很多经典的数学游戏,都有“凑数”这种形式,比如大家小时候用扑克牌玩过的“快算24”,也是一个道理。


而Prime Climb在这个基础上,增加了一个大亮点—— 可视化 。把抽象的拆分组合练习,用颜色块表示出来,使“凑数”在抽象数学符号运算中,变成了“ 看得见,摸得着 ”的色块组合,孩子非常容易理解。


(仔细看下面的式子,你发现颜色的奥妙了吗?不急,后面我会来详细讲解。)



这种 独特的颜色设计 ,能迅速提高孩子对数字的敏感度,顺利跨过“乘除”这个难关, 并在后面的质因数分解、数论等数学题目中得心应手。


而对于四则运算已经能运用自如的孩子来说呢,会不会太简单?一开始我也以为简单,不就是用加减乘除凑数字吗?但玩进去才发现, 要想赢,运算自如只是基础,除此之外,还需要很多策略,水挺深。


所以,Prime Climb的年龄适用范围很广, 从幼儿园大班到小学6年级 ,甚至成人,都能玩得不亦乐乎。游戏 从2-4人都可以玩


Prime Climb自2015年一推出,就受到众多数学老师的大力推崇,并获得 9项含金量极高的美国玩具大奖 ,其中有“学术界脑力玩具金奖”,“Dr. Toy年度最佳奖”,还有门萨的推荐……



目前它在整个美国小学圈的热度,真是比夏天还热。几乎每个学校都在玩,也几乎每位数学老师都建议家长在家里备一副,常陪孩子玩。



为什么如此火热?


我想除了好玩、孩子爱玩之外,还有个重要的原因就是——这是一款相当有“数学内涵”的游戏!


目前市面上大多数STEM益智桌游、玩具都是玩具公司出品的,在玩具的基础上添加教育功能。而这款 Prime Climb却反其道而行,由两位顶级美国数学家研发设计。


它的创始人之一,Dan在Ted上的演讲——“Five Principles of Extraordinary Math Teaching”(优秀数学教育的5个原则),在Youtube上有65万多的观看量,对美国数学教育有非常深远的影响。



于是,很多数学老师率先在课堂上开始使用这款由Dan和伙伴们设计的Prime Climb,发现一段时间后, 孩子们的数学能力、成绩都明显得到提高!


这些数学老师纷纷向学校和家长推荐Prime Climb,很快,它就火遍了全美,并在2018年成为美国亚马逊销售第一的教育类游戏!



下面,我将详细地为大家介绍这款由顶级数学家设计、自带爆款气质的桌游,究竟牛在哪儿?






1



开箱


打开Prime Climb的盒子,里面有这些东西:


● 棋盘1张

● 乘法卡片1张

● 技能卡牌24张 + 可扩展技能卡牌4张

● 跳棋8枚(每人2枚,所以游戏支持2-4人一起玩)

● 骰子2枚

● 说明书一本



我们和引进方一起对这套教具做了汉化翻译,所以大家收到的会是中英文的说明书,和中英文卡牌,使用起来非常方便。


下面我着重说下最重要的这几样:


1、骰子


骰子有2个,简单,但是很特别。咱们平时用的骰子一般是6面,而这两个骰子都是10面的,分别表示1-10这10个数字:



注意每个数字的外圈颜色都是不一样的 。是干什么用的呢?咱们下面讲棋盘的时候一起来揭晓。


2、棋盘



棋盘看起来很简单,就是一个从0到101的数字链。


Prime Climb在美国非常火,网络上能找到很多老师的使用经验分享。我发现,不少老师在课堂上使用这款教具时,所做的第一件事情是,不着急开玩,而是 让孩子仔细观察这些数字上的颜色,尝试去寻找规律。



规律是什么呢?——每一个数字上面有多少个颜色分块,就代表它有多少个质因数,而且,每一个质因数用一种颜色来表示。


这是颜色编码,2,3,5,7分别对应橙、绿、蓝、紫,而所有大于10的质数,都是红色。



我们来看几个例子:


4 = 2 * 2,所以它由两块橙色组成。


10 = 2*5,所以它由一块橙色和一块蓝色组成。


36 = 2*2*3*3,所以它由两块橙色和两块绿色组成。


61是个质数,所以它身上只有一块颜色,红色。


是不是很有意思?


因为游戏过程中孩子需要不断地把跳棋所在的位置,和骰子掷出来的数字进行运算。 这种颜色标记对孩子有两个非常明显的好处:


1. 对低龄孩子来说,加减可以通过摆实物、画格子来表示,容易上手,但一到乘除,理解就会有些困难, Prime Climb独特的颜色块设计,能让孩子“看到”乘除法的本质,深刻理解四则运算的含义。


游戏中孩子可以通过合并和移除颜色来做运算辅助:

合并颜色来辅助乘法运算


比如,你的跳棋1位于3的圆点上,骰子掷出来的数字是5,你选择在3的基础上乘以5。每次使用乘法,相乘的两个数字的颜色会被合并。请注意3是绿色的,骰子上的5是蓝色的,这意味着,他们的结果15将会是绿色和蓝色。而15在唯一一个恰好只有这两个颜色的位置。


移除颜色来辅助除法运算


又比如,你的跳棋位于78的圆点上,这时你掷出了一个6,你选择让78除以6。做除法时,可以从较大的数,移除掉较小的数的颜色。请注意78的外圈是由橙色,绿色,和红色组成,然而骰子上6的外圈则橙色和绿色组成,这意味着78除以6将会是红色的(移掉橙色和绿色)。这样由红色填充的数字13就是运算结果了!



2. 让孩子对100以内的质因数分解掌握得非常熟练。 到了中高年级接触数论、需要大量解答和质因数分解有关的数学题目时,会特别有优势。比如我们看一道小学3年级的奥数题:


“一个整数a与45的乘积是一个完全平方数。求a的最小值与这个平方数。”


解答方法就用到质因数分解的知识:


解:

∵ a与45的乘积是一个完全平方数
∴ 乘积分解质因数后,各质因数的指数一定全是偶数。

又∵ 45=3×3×5的质因数分解中,质因数3的指数是偶数,5的指数是奇数

∴ a 最小为5,这个完全平方数为 3×3×5×5


这道题目的解题关键是,对数字45进行质因数分解。常玩这款游戏的孩子对“45”有很深刻的印象,可以一眼看出它的分解形式,这能大大提高解题的速度和准确率。



这也是众多数学老师大力推崇的原因,这款游戏 能直接帮孩子提高数学成绩!


它还配有一张乘法卡片,实际上就是一张九九乘法表,但是用上面所说的这样颜色策略来编排的,比如6*7=42,42就是6和7的颜色合并,这对于正在背乘法表的孩子,实在太方便啦!而且也更加深了乘法的意义。



你会发现其实仅仅用这张乘法表就能延伸出很多问题和玩法。比如:


1. 只看第一行,你能不能推断出21的颜色是什么样的?

2. 偶数都有什么共同点?

3. 图中用来分割的白线有什么含义?

4. 数字8被分割成3份橙色,为什么?

5. 你觉得数字128会是什么样的?

……


我建议大家把这款教具抱回去时,也可以像美国数学老师那样,先不着急让孩子开玩, 鼓励TA仔细看看棋盘、乘法卡片、骰子上每个数字的颜色,尝试寻找规律。


3、技能卡牌


技能卡牌为游戏增加了很多乐趣,Prime Climb里有两种牌,一种叫“ 延时牌 ”,抽到后可以留在手上,等关键的时候用。什么时候该用,也是很讲策略的。



另一种是即时生效的,只要卡牌上面没写“延时卡”的,都是即时生效,抽到后需要马上使用。这些卡,有时能让你行大运,有时又让你小倒霉一把。不过总的来说“吉多凶少”,所以最好是尽量多给自己制造抽取技能卡牌的机会。



Prime Climb还配了4张空白的卡牌,可以自己定义规律使用。一开始玩的时候,这几张牌可以先忽略,等孩子对玩法已经非常纯熟之后,就可以发挥下创意啦。


下面我们来看看Prime Climb的具体玩法。






2



玩法


Prime Climb有3种难度级别的玩法:



● 初级,只用到加减法,而且不需要用技能卡牌,适合5-7岁左右

● 中级,需要用到加减乘除,和技能卡牌,适合7岁以上

● 高级,中级玩得很熟之后的升级玩法,难度较高


每个级别的玩法在说明书里都有很详细的介绍,下面我挑最典型的“中级”玩法来做简单介绍,让各位有个大体印象。细节不清楚没关系,拿到游戏后玩两盘自然就明白了。


【游戏目标】


棋盘中间的101是终点。玩家的两个棋子同时到达终点才算完成游戏,按到达终点的先后顺序决定胜负。( 到了高级玩法阶段,其中有一种玩法,将起点和终点反过来玩,这种玩法则可以更多地练习除法。



【准备工作】


1. 铺开棋盘。

2. 先把四张空白技能卡片放到一边,然后将24张技能卡片进行洗牌。

3. 每个玩家选择自己跳棋的颜色。

4. 将你所选颜色的两个跳棋都放置在起点0的位置。

5. 每人都掷一次骰子,两个一起掷,两个骰子加起来数大的人先开始。


【游戏规则】


1. 玩家按照回合轮流玩。

2. 每回合需要四个操作: 摇一摇、跳一跳、碰一碰、抽一张


✔摇一摇

摇骰子,分别使用结果中的两个数字,来移动你的跳棋。


✔跳一跳

用跳棋所在位置的数与骰子上的数做加、减、乘、除运算的方式,来移动跳棋。把跳棋移动到计算后得到的数字位置上。你可以每个跳棋移动一次,或者其中一个跳棋移动两次。如果你有延时卡,你可以选择在摇骰子前、中、后使用延时卡上的指令。


✔碰一碰

如果你的跳棋最终落脚位置上有其他跳棋,把这个跳棋送回到起点0。不过这也意味着,如果你选择了一种糟糕的计算方案,可能会把自己的另外一个跳棋碰回起点0。


✔抽一张

当你结束了你的移动阶段之后,如果你的任一跳棋降落在完全红色(质数)的圆点,那么你可以抽一张技能卡。


直接上个例子好了:


a. 假设你当前两个跳棋的位置是3和78,对手的两个跳棋在18和23



b. 这时你摇骰子,摇出了6和5



c. 你经过周密的计算,发现 3*6+5=23,正好能把对手的一个棋子打回0的位置



d. 而且,此时你落在了全红色的23,是个质数,还可以抽取一张技能卡牌。比如这时抽到一张即时牌,可以“选一个跳棋,将它送到64”,那么,就可以把位于23的跳棋跳到64啦!


是不是很简单?当然,还有不少细节,大家拿到游戏后再慢慢研究。


这款教具的妙处是, 游戏过程中,除了自己的运算,别人的也会跟着算一遍,这个刷题量完全不输纸上大量刷题,而且孩子更感兴趣,而且量可能更大!






3



玩法“锦囊”


这里也给大家提供几个Prime Climb的玩法“锦囊”:


【乘法锦囊】


一旦其中一个跳棋超过了50,就不可以再使用乘法来前进了,因为一乘就要超过101。这时需要多考虑使用减法或者除法。所以, 尽量让跳棋在10到33区间 ,这样就能有更多机会使用乘法,一举取胜。


【使用翻倍效果】


游戏中有一条特殊规则,如果摇出的两个数字相同,需要用四次这个数字而不是两次,比如掷出了2个5,那这次就需要用4个5。



这是你的大好机会,翻倍可以使跳棋快速前进,尤其是当你有意识地使用减法和除法的时候。比如这里的4个5可以这样处理:


加上5:将跳棋从起点0挪动到5。

乘以5:将跳棋从5挪动到25。

减去5:将跳棋从25挪动到20。

乘以5:将跳棋从20挪动到100。


这时棋子在100的位置,离成功只有一步之遥!








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