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摘 要:度量是对度量对象指定一个合适的数,角的度量满足正则性,即存在度量单位并规定度量单位为“1”。因此,《角的度量》的教学,应让学生经历量角器的形成过程,从“器”的朦胧闪现,到“器”的自主选用,到“器”的本质显现,再到“器”的灵活运用,逐步挖掘角的度量的本质。
关键词:量角器 角的度量 本质 视野
古人总是用工具借代测量范围与测量方法,如《汉书·律历志》中提及:“度者,分、寸、尺、丈、引也;量者,龠、合、升、斗、斛也。”这里,“度”指计量长短,“量”指计量容积,“度”与“量”本意的基本构成是并列式的。而“度”也是依照计算一定标准划分的单位,如溫度、湿度、经度、纬度、浓度、角度;“量”则引申为测量,今天所说的角的度量,是按一定的标准对角进行测量。数学工具总是依据数学原理与数学符号发明而成,因此,《角的度量》的教学,应让学生经历量角器的形成过程,逐步挖掘角的度量的本质。
一、“器”的朦胧闪现,预知度量的模象
度量的模象是指对度量大体的形容与描述,具有一定的自发性。从“器”到“量”,需要多次孕伏。
人教版小学数学二年级上册《角的初步认识》一课,教材引导学生通过实践操作感悟角的大小(如图1)。当两角相差比较大时,可以把小角整体放入大角内;当两角用肉眼较难判断时,可以把两角的一条边重合,另一条边若露在外面,那么这个角就大,另一条若被覆于里面,这个角就小。这些感悟需要在课堂中多次咀嚼,才能让学生理解与回味。其实,这种比角大小的方式就是对于度量的一种最初模象,也是引入度量的必要所在。在此基础上,教材引导学生借助直角,采用让一边重合,然后比另一边的方式去认识锐角与钝角(如图2)。在比角的大小的过程中,朦胧闪现工具发明的原理,让学生渐渐感悟到度量就是要将比大小的定性描述上升为“多了多少”的差异量化。
在认识了直角、锐角、钝角的特征的基础上,教材加强了转角、拼角等实践活动(如图3),引导学生进一步认识三角形的角及作用。在这样的“转”“拼”活动中,学生不断丰富着度量的模象,同时也在积累比角的大小的经验。
小学阶段对于角的描述有两种方式:一是静止描述,即从一点引出两条射线所组成的图形;二是运动描述,即角可以看作由一条射线绕着它的端点,旋转到另一个位置所成的图形。静止描述,是先于度量而教;运动描述,则是后于度量而教,是根据角度变化进行角的分类。但它们都是立足于一个“点”和两条“射线”而描述,而“点”“边”重合正是度量所要占领的“高地”。
二、“器”的自主选用,经历度量的挣扎
对模象的感知是研究的前提。教材创设了比较两个大小相差很大的角,通过设问“大多少”引发学生用三角尺上的角来量一量、比一比(如图4)。有了低年级拼角、比角的经验后,学生能够用把小角放入大角或用顶点重合、边重合来比大小,这些都只是定性比较。教材再次回旋提问:“角2比角1大多少?”引出角的度量。这时,不少教师可能会借助电脑把比较角度的大小作为情境引入,笔者认为
这样会有两个不利:一是角度相差太大,学生用肉眼就可以直接判断大小,不利于 “尺”为标准的引出,对于“比多少”内驱力不够。二是尺和量角器沟壑分明,层次过于单一,单线设计不利于捕捉知识起点,限制了学生对多种标准的尝试与对比。
那么,可否让学生自主选用研究方法呢?为此,笔者设法制造了一些“挣扎”,让学生“真正流汗”——
师 同学们,屏幕上有两个角,(出示图5)比比看,哪个角大?
(学生回答略。)
师 很不错,直接目测就能判断。
师 继续比较,(出示图6)这两个角呢?
生 ∠1大。
生 ∠2大。
生 ∠1和∠2一样大。
师 看来大家的意见不太统一,怎么办呢?
生 我们用工具来比比。
师 真好!老师给你们几种工具。(课件一件一件出示图7中的工具)活动角、三角尺,这是——(生答:量角器)原来大家都认识。
师 这些工具就在发给你们的学具袋里,请你选择其中的一种,比一比哪个角大,大多少?
把活动角、三角尺、量角器同时呈现,因为没有任何暗示,学生就会“挣扎”:选哪种好呢?他们会根据自身的水平自主选择合适的工具。更重要的是,面对老师提供的用量角器量角的机会,他们又会“挣扎”:量角器没学过,怎么使用呢?要不试试看?活动角与三角尺都是原有知识,也会用“点重合”与“边重合”去比较,学生可能会借助这种感觉,去找量角器上的“点”和“边”试着量角。所以,在学生选择一种工具量角后,笔者引导学生再试试第二种工具,初步感知工具之间的互通性。
(交流方案一:用活动角比。)
生 我先把活动角放到∠1上,使它和∠1一样大,然后把它和∠2的顶点与一条边重合,发现∠2的另一条边在活动角的外面(如图8),所以∠2比∠1大。
师 你是先把点与点重合,边与边重合,发现∠2的另一条边在外面,(在这条边上描红线)所以你的结论是∠2比∠1大。用二年级学过的比角的方法,(边说边比画)只能知道∠2比∠1大这么多。
(交流方案二:用三角尺的60°角比。)
生 我先把大锐角放在∠1这里,发现∠1和大锐角一样大(如图9)。再把大锐角放在∠2这里,发现∠2比大锐角大(如图10)。所以∠2比∠1大。
师 大家看,他借助了三角尺的大锐角,把它作为标准去比。比的时候也做到了顶点与顶点重合,一条边与一条边重合。再看另一条边,(描红线)谁的在外面?也说明∠2大。能知道大多少吗?只能知道大了这么多。这也是我们以前学过的方法!
(交流方案三:用三角尺的30°角比。)
生 我用三角尺上的小锐角去比,发现∠1有两个小锐角那么大(如图11),而∠2比两个小锐角还要大(如图12),所以∠2比∠1大。 师 一起看,他是以三角尺上的小锐角为标准拼了两次。第一次顶点和谁重合?边又和谁重合?(描红线)∠2的这条边又露出来了,所以∠2比∠1大。发现大了多少——(边说边比画)大这么多。
(交流方案四:用量角器比。)
师 再来看这位同学怎么比的?(学生介绍∠1的量法,如图13)谁听明白了?他先怎么做?
生 先把量角器中心的这个点与角的顶点重合。
师 他再怎么做?
生 再把量角器的这条边与角的一条边重合。
师 最后又怎么做?
生 读出度数。
师 他是怎么读出度数的?
生 从0开始读或从右边开始读。
师 原来是从与边重合的0开始读起的。谁再来说一说?
师 这位同学量的时候,先把点与点重合,再把边与边重合,最后从与边重合的0读起,得到了60°。∠2谁来量一量?
(学生量∠2,如图14。)
师 他也做到点重合、边重合。最后读出来是多少?为什么不是110°呢?看来读数前要分清楚与哪条边重合就从哪一边的0读起。
师 这几位同学借助量角器也判断出了∠2大,并且还知道大了——10°。
上述四种方案都是学生的原始理解,尽管认知层次不同,但教师的引导紧紧抓住“顶点与谁重合”“一条边与谁重合”而展开。用活动角与三角尺去比较最为简易,而三角尺的两种方案中,用60°角去比的难度与活动角相似,用30°角去比是单位累加的初次体验,这与量角器中度数的累加方式完全一致,只是量化标准不同。最后,笔者通过课件动态再次显示这四种方案,让学生四人小组讨论:“仔细观察,这些方法有什么共同的特点?”引导学生认识到:量角器量角与原有方法一样,也应做到“点重合、边重合”。如此一来,学生就要在量角器上找“点”在哪里,“边”哪里。受量角器信息过多的干扰,学生找“边”容易,找“点”难,而且会误认为圆弧与零刻度线的交点就是中心点,教师应引导他们在争辩中达成统一。
三、“器”的本质显现,刻划度量的统一
学生体会到量角器不仅能比出角的大小,还能读出度数,也初步意识到与哪条边重合就从哪边的0读起的读数难点——这正是在寻找量角器发明的数学本质。
(一)“器”“质”合体
量角器遵循“两重合”的知识连接方式,无非又给了度量对象一个合适的数,学生意识到用以前的标准只能说明“多了一些”,而今读数的标准如何而来?也就是如何让“器”“质”合体?
借助笔者制作的微视频,学生观察到:如图15,将一个圆平均分成360份,每1份所对的角的大小就是1°。这就是度量的正则性,即指存在度量单位并规定度量单位为“1”,度量角大小的单位仍是角,1°角即为度量单位。接下来,和三角尺拼角的意识一样,累加成2°、5°、10°……累加的目的,不仅仅是认识更多度数,而是引发讨论:不管几度的角,它们都有什么共同的特点?学生需要想到:这些角的顶点都重合在一个点上,而这个点也会演变为量角器的中心点,也就是角的顶点,这为角的顶点与中心点重合找到依据。
360°的量角器整体上阐明了“数”的来历,要转换成180°的量角器(如图16),可借助微课,引导学生在找到中心点的基础上,重点研究内外圈的刻度。量角器上有两圈数字,每圈都是180°,两圈正好是360°(由此感知现行量角器使用的便捷);内圈的0所在的线叫内圈0刻度线,从它开始的刻度叫作内圈刻度;外圈的0 所在的线叫外圈0刻度线,从它开始的刻度叫作外圈刻度。这为选择哪组数据读数扫清了障碍。
(二)“器”“量”合一
量角器的学习不能只停留于名称认识与单纯技能训练,只有明晰工具的数学本质,工具的使用才会富有生命。引导学生体会量角器量角过程与发明原理的一致性,就可以把“器”“量”贯通——
师 我们已经认识量角器,如果我们要再来量量∠1,先怎么做?
生 量角器的中心点与角的顶点重合。
师 真好,先要点重合。再怎么做?
生 内圈0刻度线与角的一条边重合,就是“边重合”。
师 最后怎么读数?
生 因为一条边与内圈0刻度线重合,那么就要从内圈0刻度线读起,角的另一条边所对的刻度,就是角的度数。
师 点重合,边重合,读刻度。
师 按这样的方法,你会量∠2吗?谁来说。
当学生能初步用量角器量角后,教师适时进行比较与总结:度量∠1、∠2有什么相同的地方?学生再次梳理方法:先把量角器的中心点与角的顶点重合,再把0刻度线与角的一条重合,最后看角的另一条边所对的刻度,就是这个角的度数。
教师逐条出示量角方法,再次体会量角的每一步都与量角器的发明高度合一。
四、“器”的灵活运用,扩展度量的视野
尽管心中已明确“点重合、边重合、读刻度”的三步,但对于水平放置并且朝右张开的角量角最为擅长,对于张开朝左的角或任意放置的角,读数与量角器的摆放都会有困难。事实上,对于量角器的灵活运用,也是对其本质的再次认识。
学会用量角器量不同的角,也是本课的重点。具体做法是:让学生在练习中边量边说,在变化中增强灵活运用的经验。比如图17所示的练习,第二题朝左开口,第三题的任意放置,只有明确“点重合、边重合、读刻度”三步,才能“以不变应万变”;第二题还由于一条边比较短,需要穿过刻度才能使度量更精确。教师可采用“回旋”的提问方式,帮助学生突破读数的难点。
当然,还可以让学生“玩一玩”“猜一猜”的小游戏,巩固读数方法:先出示图18,让学生猜盖着的角的度数;然后出示其中一种答案(如图19),没猜对的学生纷纷要求再猜。还可以让学生去测量生活中各种角并延伸到优角的度数,并追问:量角器上的角度不够用了,
怎么办?通过讨论,让学生明白先量出小角的度数,再用360°去减。如此,学生会感受到,虽然量角器上的最大刻度是180°,但是也能帮助我们度量比180°更大的角,再次知曉量角器只要做成半圆的原因。
从整个知识体系来讲,角的度量与线、面、体的度量如出一辙,通常都以0为起点,通过度量单位的累加读出“数”。角的度量满足正则性,但如以面积为例,则满足有限可加性,即作为度量单位的小正方形密铺的结果即为图形的面积;如以体积为例,则满足运动不变性,即只要个数不变,体积单位的移动不会引起体积的变化,图形形状的变化也不会引起体积的变化。可见,学生只有真正挖掘到度量的本质,才会实现视野的扩展。
关键词:量角器 角的度量 本质 视野
古人总是用工具借代测量范围与测量方法,如《汉书·律历志》中提及:“度者,分、寸、尺、丈、引也;量者,龠、合、升、斗、斛也。”这里,“度”指计量长短,“量”指计量容积,“度”与“量”本意的基本构成是并列式的。而“度”也是依照计算一定标准划分的单位,如溫度、湿度、经度、纬度、浓度、角度;“量”则引申为测量,今天所说的角的度量,是按一定的标准对角进行测量。数学工具总是依据数学原理与数学符号发明而成,因此,《角的度量》的教学,应让学生经历量角器的形成过程,逐步挖掘角的度量的本质。
一、“器”的朦胧闪现,预知度量的模象
度量的模象是指对度量大体的形容与描述,具有一定的自发性。从“器”到“量”,需要多次孕伏。
人教版小学数学二年级上册《角的初步认识》一课,教材引导学生通过实践操作感悟角的大小(如图1)。当两角相差比较大时,可以把小角整体放入大角内;当两角用肉眼较难判断时,可以把两角的一条边重合,另一条边若露在外面,那么这个角就大,另一条若被覆于里面,这个角就小。这些感悟需要在课堂中多次咀嚼,才能让学生理解与回味。其实,这种比角大小的方式就是对于度量的一种最初模象,也是引入度量的必要所在。在此基础上,教材引导学生借助直角,采用让一边重合,然后比另一边的方式去认识锐角与钝角(如图2)。在比角的大小的过程中,朦胧闪现工具发明的原理,让学生渐渐感悟到度量就是要将比大小的定性描述上升为“多了多少”的差异量化。
在认识了直角、锐角、钝角的特征的基础上,教材加强了转角、拼角等实践活动(如图3),引导学生进一步认识三角形的角及作用。在这样的“转”“拼”活动中,学生不断丰富着度量的模象,同时也在积累比角的大小的经验。
小学阶段对于角的描述有两种方式:一是静止描述,即从一点引出两条射线所组成的图形;二是运动描述,即角可以看作由一条射线绕着它的端点,旋转到另一个位置所成的图形。静止描述,是先于度量而教;运动描述,则是后于度量而教,是根据角度变化进行角的分类。但它们都是立足于一个“点”和两条“射线”而描述,而“点”“边”重合正是度量所要占领的“高地”。
二、“器”的自主选用,经历度量的挣扎
对模象的感知是研究的前提。教材创设了比较两个大小相差很大的角,通过设问“大多少”引发学生用三角尺上的角来量一量、比一比(如图4)。有了低年级拼角、比角的经验后,学生能够用把小角放入大角或用顶点重合、边重合来比大小,这些都只是定性比较。教材再次回旋提问:“角2比角1大多少?”引出角的度量。这时,不少教师可能会借助电脑把比较角度的大小作为情境引入,笔者认为
这样会有两个不利:一是角度相差太大,学生用肉眼就可以直接判断大小,不利于 “尺”为标准的引出,对于“比多少”内驱力不够。二是尺和量角器沟壑分明,层次过于单一,单线设计不利于捕捉知识起点,限制了学生对多种标准的尝试与对比。
那么,可否让学生自主选用研究方法呢?为此,笔者设法制造了一些“挣扎”,让学生“真正流汗”——
师 同学们,屏幕上有两个角,(出示图5)比比看,哪个角大?
(学生回答略。)
师 很不错,直接目测就能判断。
师 继续比较,(出示图6)这两个角呢?
生 ∠1大。
生 ∠2大。
生 ∠1和∠2一样大。
师 看来大家的意见不太统一,怎么办呢?
生 我们用工具来比比。
师 真好!老师给你们几种工具。(课件一件一件出示图7中的工具)活动角、三角尺,这是——(生答:量角器)原来大家都认识。
师 这些工具就在发给你们的学具袋里,请你选择其中的一种,比一比哪个角大,大多少?
把活动角、三角尺、量角器同时呈现,因为没有任何暗示,学生就会“挣扎”:选哪种好呢?他们会根据自身的水平自主选择合适的工具。更重要的是,面对老师提供的用量角器量角的机会,他们又会“挣扎”:量角器没学过,怎么使用呢?要不试试看?活动角与三角尺都是原有知识,也会用“点重合”与“边重合”去比较,学生可能会借助这种感觉,去找量角器上的“点”和“边”试着量角。所以,在学生选择一种工具量角后,笔者引导学生再试试第二种工具,初步感知工具之间的互通性。
(交流方案一:用活动角比。)
生 我先把活动角放到∠1上,使它和∠1一样大,然后把它和∠2的顶点与一条边重合,发现∠2的另一条边在活动角的外面(如图8),所以∠2比∠1大。
师 你是先把点与点重合,边与边重合,发现∠2的另一条边在外面,(在这条边上描红线)所以你的结论是∠2比∠1大。用二年级学过的比角的方法,(边说边比画)只能知道∠2比∠1大这么多。
(交流方案二:用三角尺的60°角比。)
生 我先把大锐角放在∠1这里,发现∠1和大锐角一样大(如图9)。再把大锐角放在∠2这里,发现∠2比大锐角大(如图10)。所以∠2比∠1大。
师 大家看,他借助了三角尺的大锐角,把它作为标准去比。比的时候也做到了顶点与顶点重合,一条边与一条边重合。再看另一条边,(描红线)谁的在外面?也说明∠2大。能知道大多少吗?只能知道大了这么多。这也是我们以前学过的方法!
(交流方案三:用三角尺的30°角比。)
生 我用三角尺上的小锐角去比,发现∠1有两个小锐角那么大(如图11),而∠2比两个小锐角还要大(如图12),所以∠2比∠1大。 师 一起看,他是以三角尺上的小锐角为标准拼了两次。第一次顶点和谁重合?边又和谁重合?(描红线)∠2的这条边又露出来了,所以∠2比∠1大。发现大了多少——(边说边比画)大这么多。
(交流方案四:用量角器比。)
师 再来看这位同学怎么比的?(学生介绍∠1的量法,如图13)谁听明白了?他先怎么做?
生 先把量角器中心的这个点与角的顶点重合。
师 他再怎么做?
生 再把量角器的这条边与角的一条边重合。
师 最后又怎么做?
生 读出度数。
师 他是怎么读出度数的?
生 从0开始读或从右边开始读。
师 原来是从与边重合的0开始读起的。谁再来说一说?
师 这位同学量的时候,先把点与点重合,再把边与边重合,最后从与边重合的0读起,得到了60°。∠2谁来量一量?
(学生量∠2,如图14。)
师 他也做到点重合、边重合。最后读出来是多少?为什么不是110°呢?看来读数前要分清楚与哪条边重合就从哪一边的0读起。
师 这几位同学借助量角器也判断出了∠2大,并且还知道大了——10°。
上述四种方案都是学生的原始理解,尽管认知层次不同,但教师的引导紧紧抓住“顶点与谁重合”“一条边与谁重合”而展开。用活动角与三角尺去比较最为简易,而三角尺的两种方案中,用60°角去比的难度与活动角相似,用30°角去比是单位累加的初次体验,这与量角器中度数的累加方式完全一致,只是量化标准不同。最后,笔者通过课件动态再次显示这四种方案,让学生四人小组讨论:“仔细观察,这些方法有什么共同的特点?”引导学生认识到:量角器量角与原有方法一样,也应做到“点重合、边重合”。如此一来,学生就要在量角器上找“点”在哪里,“边”哪里。受量角器信息过多的干扰,学生找“边”容易,找“点”难,而且会误认为圆弧与零刻度线的交点就是中心点,教师应引导他们在争辩中达成统一。
三、“器”的本质显现,刻划度量的统一
学生体会到量角器不仅能比出角的大小,还能读出度数,也初步意识到与哪条边重合就从哪边的0读起的读数难点——这正是在寻找量角器发明的数学本质。
(一)“器”“质”合体
量角器遵循“两重合”的知识连接方式,无非又给了度量对象一个合适的数,学生意识到用以前的标准只能说明“多了一些”,而今读数的标准如何而来?也就是如何让“器”“质”合体?
借助笔者制作的微视频,学生观察到:如图15,将一个圆平均分成360份,每1份所对的角的大小就是1°。这就是度量的正则性,即指存在度量单位并规定度量单位为“1”,度量角大小的单位仍是角,1°角即为度量单位。接下来,和三角尺拼角的意识一样,累加成2°、5°、10°……累加的目的,不仅仅是认识更多度数,而是引发讨论:不管几度的角,它们都有什么共同的特点?学生需要想到:这些角的顶点都重合在一个点上,而这个点也会演变为量角器的中心点,也就是角的顶点,这为角的顶点与中心点重合找到依据。
360°的量角器整体上阐明了“数”的来历,要转换成180°的量角器(如图16),可借助微课,引导学生在找到中心点的基础上,重点研究内外圈的刻度。量角器上有两圈数字,每圈都是180°,两圈正好是360°(由此感知现行量角器使用的便捷);内圈的0所在的线叫内圈0刻度线,从它开始的刻度叫作内圈刻度;外圈的0 所在的线叫外圈0刻度线,从它开始的刻度叫作外圈刻度。这为选择哪组数据读数扫清了障碍。
(二)“器”“量”合一
量角器的学习不能只停留于名称认识与单纯技能训练,只有明晰工具的数学本质,工具的使用才会富有生命。引导学生体会量角器量角过程与发明原理的一致性,就可以把“器”“量”贯通——
师 我们已经认识量角器,如果我们要再来量量∠1,先怎么做?
生 量角器的中心点与角的顶点重合。
师 真好,先要点重合。再怎么做?
生 内圈0刻度线与角的一条边重合,就是“边重合”。
师 最后怎么读数?
生 因为一条边与内圈0刻度线重合,那么就要从内圈0刻度线读起,角的另一条边所对的刻度,就是角的度数。
师 点重合,边重合,读刻度。
师 按这样的方法,你会量∠2吗?谁来说。
当学生能初步用量角器量角后,教师适时进行比较与总结:度量∠1、∠2有什么相同的地方?学生再次梳理方法:先把量角器的中心点与角的顶点重合,再把0刻度线与角的一条重合,最后看角的另一条边所对的刻度,就是这个角的度数。
教师逐条出示量角方法,再次体会量角的每一步都与量角器的发明高度合一。
四、“器”的灵活运用,扩展度量的视野
尽管心中已明确“点重合、边重合、读刻度”的三步,但对于水平放置并且朝右张开的角量角最为擅长,对于张开朝左的角或任意放置的角,读数与量角器的摆放都会有困难。事实上,对于量角器的灵活运用,也是对其本质的再次认识。
学会用量角器量不同的角,也是本课的重点。具体做法是:让学生在练习中边量边说,在变化中增强灵活运用的经验。比如图17所示的练习,第二题朝左开口,第三题的任意放置,只有明确“点重合、边重合、读刻度”三步,才能“以不变应万变”;第二题还由于一条边比较短,需要穿过刻度才能使度量更精确。教师可采用“回旋”的提问方式,帮助学生突破读数的难点。
当然,还可以让学生“玩一玩”“猜一猜”的小游戏,巩固读数方法:先出示图18,让学生猜盖着的角的度数;然后出示其中一种答案(如图19),没猜对的学生纷纷要求再猜。还可以让学生去测量生活中各种角并延伸到优角的度数,并追问:量角器上的角度不够用了,
怎么办?通过讨论,让学生明白先量出小角的度数,再用360°去减。如此,学生会感受到,虽然量角器上的最大刻度是180°,但是也能帮助我们度量比180°更大的角,再次知曉量角器只要做成半圆的原因。
从整个知识体系来讲,角的度量与线、面、体的度量如出一辙,通常都以0为起点,通过度量单位的累加读出“数”。角的度量满足正则性,但如以面积为例,则满足有限可加性,即作为度量单位的小正方形密铺的结果即为图形的面积;如以体积为例,则满足运动不变性,即只要个数不变,体积单位的移动不会引起体积的变化,图形形状的变化也不会引起体积的变化。可见,学生只有真正挖掘到度量的本质,才会实现视野的扩展。