从原点出发 向本质迈进

来源 :教育实践与研究·小学版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hwren
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  摘 要:学生的数学学习迈向数学概念本质内涵,需要回归原点,在“退步”中前进,以“透视”的方式思考。教师引导学生对数学美的理解可以从生活现象的角度切入,更需要紧扣数学知识的本质。
  关键词:小学数学;圆的认识;原点;本质
  中图分类号:G623.5 文献标识码:A 文章编号:1009-010X(2015)23-0055-06
  近期我参加教育局组织的骨干教师送教下乡活动,在这次活动中,我的任务是执教研究课,课题是五年级下册“圆的认识”。“圆的认识”这一课许多名师、特级教师都有过或唯美、或深刻的经典教例,现在让我再来执教这一课,如何才能独辟蹊径,创新教学思路,上出新意?我将研究的视角投向学生和课程标准,试图沿着这两个路径寻求教学思路的突破。基于对学生和课标的研究,我调整教学设计的思路:与其追求教学形式的新意,不如努力探寻数学的深意——引导学生从对平面图形认识的原点出发,向圆的本质特征迈进,给学生一个数学意义上的圆的认识。
  一、由点到线,连线成面,观察比较——初相识
  数学学习总是从简单到复杂,对图形的认识也是这样,点是学生认识的最最基本的几何图形。
  用直尺连接这两点,就得到什么图形?再在作业纸上画三个点,顺次连接这三个点(不考虑这些点在同一条直线上),能得到什么图形?如果画四个点呢?
  例如,5个点、6个点、16点、32点……分别得到五边形、六边形、十六边形、三十二边形……,还可以画出无数个点,还能得到这样的图形,认识吗?(见图1)
  (图1)
  1.上面一排这些平面图形虽然形状各不一样,但都有什么共同特点?
  2.圆和我们以前所学过的平面图形有什么不同?
  3.圆是由曲线围成的平面图形,图2中也有曲线,它们是圆吗?为什么?看来圆不仅仅是曲线围成那么简单,能从众多平面图形中辨认出圆,还不能说就认识了圆。让我们用专业的视角继续观察研究圆。
  【教学思考】学生能依据原有的经验从众多平面图形中辨认出圆,说明在学生的经验世界中有关于圆的模糊认识。引导学生动手画出点、线段、线段围成的多边形……观察比较圆形与多边形的不同,让学生理解圆是由曲线形成的平面图形,同时,也让学生感悟到围成圆的曲线也可以看作是由无数个点形成的。学生的认识从最基本的平面图形“点”开始,由简单到复杂,初识圆形时通过比较凸显圆的特点。
  二、分层递进,尝试操作,探究辨析——渐感悟
  (一)第一次画圆
  要研究圆,首先让学生任意画一个圆,可以借助任意工具。
  展示学生用不同工具所画的圆:
  1.展示学生用圆形物体描出的圆,肯定学生的画法,并让学生借助物体上圆形的面,能描出圆。
  2.展示学生用圆规画出的圆,让学生介绍画法,顺势引导学生认识圆规组成部分:笔头、双腿与两个脚尖。
  3.你能用老师的这只大圆规教其他同学画出一个圆吗?教师协助学生画圆。看了这位同学画圆的全过程,大家觉得在用圆规画圆的时候应该注意些什么?
  4.如果要让画出的圆在不同位置,怎么办?圆的位置不变,要画大一些的圆该怎么做呢?
  (引导学生感悟:画圆时,圆的位置与针尖固定的一点位置有关,圆的大小与圆规两脚尖叉开的距离有关。适时板书:位置 大小)
  (二)第二次画圆
  所有学生用圆规画出一个圆,要求同桌两人画的圆要一样大。
  学生同桌两人商量,动手画圆。选取符合要求的学生作业展示,请他们汇报是怎样做到“两人画的圆要一样大”这个要求的,引导所有学生再次感悟:圆规两个脚尖叉开的距离决定了画出圆的大小。
  【教学思考】让学生自主尝试探究圆的画法,学生可以借助物体上圆形的面描出圆,也可以用圆规画出圆,重点引导学生掌握用圆规画圆的方法。在画圆工具和圆的画法中蕴含了圆的特征,在此过程中虽然没有揭示圆各部分的名称,但适时变化画圆的要求,学生能真切感受到影响圆的位置和大小的因素。如第二次画圆要求同桌两人画得一样大,同桌两人自然地将圆规脚尖叉开进行比对,叉开的距离相等,才能保证画出的圆一样大。
  三、依托画法,丰富表象,形成概念——建认知
  (一)认识圆心
  当圆画出来以后,这一条封闭的曲线,在数学里叫做“圆”,而这个曲线里面的区域叫做“圆内”,那曲线外面的部分叫“圆外”(多媒体配合演示)。
  1.学生观察课件(图3)。我们可以在圆内画出许多的点,哪一个点是比较特殊的?这一点特殊在哪里?你能给这一点取个名字吗?追问引发学生深入思考:点的位置在哪儿才是圆的中心即圆心?联系刚才画圆过程,圆心的位置还可以怎样描述?(板书 圆心O 的位置)
  2.其他图形我们也能找到它们的中心点,连接中心点到边线的任意一点,得到的线段长度相等吗?(图4、图5)从这个角度比较圆与其他平面图形,你有什么发现?古希腊著名的数学家毕达哥拉斯说:“在一切平面图形中,圆是最美的”,你是怎样理解这句话的?
  (二)认识半径
  再次联想画圆的过程,圆的大小与什么有关?引导学生再次将圆规在画出的圆上比划一下。如,问学生能画出一条线段,表示圆规两脚叉开的距离吗?(图6)如何确定这条线段的两个端点?
  小结:像这样,连接圆心到圆上任意一点的线段(OA)是半径,通常用字母r表示。
  板书:半径r,适时要求学生画出多条半径,你能画出多少条圆的半径?
  在刚刚画好的圆上画出一条半径,并量出半径的长度。现在能用半径的长度描述你画的圆的大小吗?再次运用度量半径长度的方法,验证同桌两人画的圆大小是不是一样(指出:半径决定圆的大小)。
  (三)认识直径
  课件出示(图7),教师引导:在圆上也可以画出许多点,如果把圆上的两个点联系起来,可以得到很多的线段。你们看一看,在所有这些线段中,哪一些线段是比较特殊的?特殊在哪儿呢?
  引导学生观察比较后发现:经过圆心的这些线段比较特殊。
  揭示概念:通过圆心并且两端都在圆上的线段是直径,直径通常用字母d表示。(板书 直径 d )找圆的直径,学生首先会关注哪些点?(画出几条直径,能画多少条?)
  (四)练习
  图中哪些线段是半径,哪些是直径,哪些不是,为什么?判断并说明理由
  【教学思考】苏教版教材中,介绍圆各部分名称时都是基于圆的画法进行描述,比如,画圆时针尖固定的一点是圆心;连接圆心到圆上任意一点的线段是半径;通过圆心并且两端都在圆上的线段是直径。借助这样的描述学生虽然也能接受圆心、半径和直径的概念,但是学生对这些概念的认识与理解却是单一和肤浅的,学生不能结合具体图形深刻理解这些数学概念的本质内涵,这也在一定程度上影响到学生对圆基本特征的把握。我在教学时,虽然也基于圆的画法,但力求引导学生观察、操作、探究,借助课件演示,给学生数学的视角,有意识地关注这些概念的数学本质内涵。
  四、动手操作,思考交流,沟通联系——促深化
  知道圆各个部分的名称与含义,我们对圆的认识更进一步了,想不想继续深入研究圆的特征呢?接下来学生小组合作,互相交流,完成学习单。
  (一)利用手中的圆,画一画,折一折,比一比,同桌互相讨论
  1.关于圆心,你有什么发现?说说你的理由
  2.关于半径、直径,你有什么发现?说说你的理由;
  3.圆是轴对称图形吗?它有多少条对称轴?说说你的理由;
  4.你还有什么发现?
  (二)操作探究,交流汇报,即时呈现与调整
  1.关于圆心,你有什么发现?说说你的想法
  2.关于半径、直径,你有什么发现?说说你的想法
  3.圆是轴对称图形吗?它有多少条对答轴?说说你的想法
  【教学思考】引导学生动手操作、合作交流,深化对圆特征的认识。小组汇报时创新性地运用课件中对话框,即时性地输入每个学生的发现,引导学生通过操作感悟,借助图形说理,及时修正完善学生的表达。如,“圆的半径有无数条”这个结论,学生既可以通过实际操作——“怎么画也画不完”来感悟;也可以借助图形进行说理——因为圆上有无数个点,连接圆心到圆上的无数个点,就得到无数条半径。再如,“同一个圆内,直径长度是半径的两倍”,学生既可以联系画圆过程来阐述,也可以通过度量用数据来说明。引导学生分别建立圆心、半径和直径的概念后,此教学环节重点是引导学生借助操作工具,自主探究,发现并阐述概念之间的联系。如圆心和半径、半径和直径、直径和对称轴之间的关系,通过师生、生生对话,丰富深化学生对圆的认识,优化学生的数学表达。
  五、梳理小结,变换画法,回归本质——妙延伸
  这节课我们更加深入地认识了圆,认识了圆心(确定了圆的位置)、半径(决定圆的大小)和直径(直径所在的直线是圆的对称轴),还学会用圆规画圆,想象一下,如果用直尺能画出圆吗?比如用直尺能不能画出一个半径5厘米的圆?
  学生思考,给予提示:早在两千多年前我国古代就有了关于圆的精确记载,思想家墨子在他的著作中这样描述到:“圆,一中同长也”。你知道“一中”指的是什么吗? “同长”呢?如果用直尺画圆,如何先确定“一中”即圆心,怎么确定同长呢?
  课堂小结:今天我们研究了圆的特征,还认识了东西方古代两位数学家、思想家毕达哥拉斯和墨子。他们说的“在一切平面图形中,圆是最美的”和“圆,一中同长也”有着共通之处,为我们撩开圆神秘的面纱,希望同学们在今后的学习中,继续努力探索圆的更多秘密。
  【教学思考】由鼓励学生利用直尺画出圆,引出墨子的“圆,一中同长也”。画圆工具和画圆方法的变化是对圆数学本质认识的回归,与课开始无数个点形成一个圆遥相呼应。引导学生比较东西方两位思想巨人关于圆的表述,巧妙延伸。让学生初步领悟到两种表述相互印证,阐因释果,正是因为“圆,一中同长也”,所以“在一切平面图形中,圆是最美的。”
  六、整体教学思考
  好的数学课,课已停,意犹存,余味(数学味)无穷。一节具有生长性的数学课,一定会在学生心中播下数学知识本质的种子。随着学生数学学习的深入,这粒种子会继续萌芽、生长、拔苗,长成根深叶茂的数学大树。
  (一)以“退步”的方式前进——从原点出发
  五年级学生对于圆形有着较为丰富的直观认识,但学生的这些认识往往是零散肤浅的,有数学的也有非数学的,有正确的也有错误的。学生在认识数学意义上的圆之前,已经掌握哪些平面图形的知识和技能(知识背景)?学生通过本节课的学习应该掌握哪些关于圆的知识(认知目标)?我研读课标:在小学第一学段,要求学生能通过实物和模型辨认长方体、正方体、圆柱和球等集合体;能辨认长方形、正方形、三角形、平行四边形、圆等简单图形;会用长方形、正方形、三角形、平行四边形或圆拼图;第二学段通过观察、操作,认识平行四边形、梯形和圆,知道扇形,会用圆规画圆。我更加关注学生在获得这些知识的过程中,哪些能力得到训练和发展,积累到怎样的数学活动经验。   圆是学生在小学阶段认识的最后一个平面图形。我在教学圆的认识过程中,力求激活学生已有的知识,作为学生认识圆的有力支撑,在“退步”中前进。我引导学生从最基本的平面图形“点”开始,连点成线段,连线段成多边形,从多边形的角度引出圆(初步渗透极限思想),由简单到复杂,让学生在初识圆形时,能通过比较感悟圆的本质特点。课中,认识圆的半径是借助线段的端点,比较圆的大小借助线段的长短。学生自主探究圆的特征时,运用轴对称图形的旧知等等,都是学生在“退步”中前进。课尾,学生已学会用圆规画圆,再一次 “退步”,引导学生思考尝试“用直尺能画出圆吗?”引出墨子的“圆,一中同长也”,从点的视角,感悟圆的本质特征。
  (二)用“透视”的方式思考——向本质迈进
  教学圆心、半径、直径等概念,我力求给学生更宽广更深厚的平面图形知识背景,借助直观手段,引导学生通过比较,深刻理解概念的本质内涵,而不是仅仅知道一个名称那么简单。
  1.关于圆心
  圆心概念的揭示,是在揭示圆上、圆内和圆外概念基础上,展示圆内的几个点,观察这些点的位置,让学生找出其中哪一个点位置特殊。学生凭直觉指出圆心所在的点位置特殊,是最中心的位置。追问学生点的位置在哪儿才是圆的中心即圆心?此时虽然没有“圆心到圆上任意一点的距离都相等”的精确数学表达,但借助课件演示,学生对这一数学本质的认识却是非常到位的。再次引导学生以这样的视角(中心点到边线距离是否相等),将圆与其他平面图形进行直观对比,学生不仅对圆心的认识更加丰富,对圆(区别于椭圆)的本质特征有更深的感悟。
  2.关于半径
  圆半径概念的引入,基于圆的画法,产生于表征圆大小的需要。学生在画圆时,首先体会到圆的大小与圆规两脚尖叉开的距离有关。让学生画出一条线段,表示圆规两脚叉开的距离,学生在确定线段的端点时,必然要关注圆心与圆上的任意一点(线段的两个端点),而画出的线段实际上就是圆的半径。学生在理解半径概念的同时,也感悟到半径长短决定了圆的大小。
  3.关于直径
  圆的直径概念也没有采用课本上对照图形直接描述的方式揭示,而是引导学生观察、比较多条两端都在圆上的线段,找出哪一条线段比较特殊,特殊在哪里,由此引入直径概念。在实际教学时,学生阐述这一条线段“特殊在哪里”时,学生不仅仅会发现这条线段通过圆心,两端都在圆上这一本质特点,还附带着发现在同类所有线段中这一条最长,这条线段将圆“一分为二”,这条线段就相当于是两条半径……学生视角多变,发现多样,生动表达,对直径特征的认识也更加丰富和深刻。引导学生用“透视”的方式思考,促进学生向数学知识点本质迈进。
  4.关于美
  有不少教师在执教“圆的认识”时都会引用毕达哥拉斯的名言“在一切平面图形中,圆是最美的”,但往往肤浅地认为在建筑设计、工业制造、工艺品设计中运用到圆形,圆就是最美的,并没有真正理解圆均衡、对称、和谐的数学美的本质。古希腊毕达哥拉斯学派是西方美学史上最早探讨美的本质的学派,他们从数学研究中发现和谐之美,称“一切立体图形最美的是球形,一切平面图形中最美的是圆形。”用现代物理学中对称操作来证明,它们是最完美的。对几何球形来说,通过球心的任何直线都可以成为旋转对称轴,转动到任何角度都可以和原图重合。任何通过球心的平面,都是把球分成两半的镜像对称面,这就证明球是最完美的对称。同样,在圆所在的平面,通过圆心竖一根对称轴,按此轴旋转至任何角度,都与原图重合,就像没有转过一样;含对称轴的任何平面都是镜像对称面,可见,圆是平面中最完美的对称。圆的这一本质特征,我国战国初期的思想家墨子简捷形象地归纳的“圆,一中同长也”,这与古希腊学者的说法有异曲同工之妙。
  参考文献:
  [1]曹才翰,章建跃.数学教育心理学[M].北京:北京师范大学出版社,2006.
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