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经历探究过程 积累活动经验(一)

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《义务教育数学课程标准(2011年版)》指出:教师要发挥主导作用,引导学生独立思考、主动探索、合作交流,体会和运用数学思想和方法,让学生获得基本的数学活动经验。那么,教师该如何让学生在探究经历中积累数学活动经验呢?下面笔者以“圆的面积”为例,谈一下自己的思考和尝试。

本课教学之前,学生学的都是多边形的面积,要计算圆这样的曲边图形的面积,这是第一次碰到。让学生完全自主探索如何把圆转化成长方形有很大难度。教材给出的明确提示,是让学生利用教师提供的材料,自主发现圆的面积与拼成长方形面积的关系,推导出圆的面积公式。在这个过程中,教师要先让学生回忆学过的图形面积计算方法以及推导过程,唤起学生的已有经验,分析对比推导过程的共同点,使学生明白:将一个图形转化成已学过的图形,是一种基本的数学思想和方法。

一、剪纸游戏──开放性操作

【片段一】

师:同学们,上新课之前我们来做个小游戏。取出长方形的纸和剪刀。谁能马上剪出一个正方形?

师:请你再用这个正方形纸和剪刀剪一个圆,比比谁剪得好? (学生剪圆)

生:我凭感觉就剪了一个,有点不像。

生:我剪出来的像一朵梅花。

生:我将纸对折再对折,然后剪一刀。

师:看看老师是怎么剪的,请你再试一试。

生:老师我成功了,你看。

生:老师我也成功了。

……

师:我们发现多折几次,然后剪成短直线,折的次数越多,结果越像圆。其实,它是一个正多边形。原来图形经过剪可以转化成其他图形。

【反思】圆是一个曲线图形,它的面积公式推导与以往的平面图形有质的区别。学生不会马上想到通过剪拼的方法,把圆转化成一个近似长方形。学生无法在已有经验的基础上建构,特别是没有课前的预习,对学生来说难度可想而知。所以,让学生破圆转化是关键。笔者曾经在班中做过调查,如果不借助其他任何工具在正方形纸上剪圆,总有部分同学想到这一方法。问其原因,学生都说在以前剪纸游戏中学到过的,看来学生是有这样的生活经验的。将正方形纸对折一次、两次、三次……次数越多,剪出的图形越圆,这种极限思想在学生的操作中自然而然演绎,无须教师再费力去讲。课前通过安排这样一个环节,为本节课圆的转化做好了铺垫。

二、解疑导拨──沟通新旧知识

【片段二】

师:这是一个半径为5厘米的圆,请大家想一想,怎样能求出它的面积?

生:可以剪一剪。

生:根据周长算一算。

生:可以把它剪开来拼成我们学过的图形。

师:看来大部分同学有困难,不过刚才几位同学讲得很好,他们想到了用剪拼的方法来求圆的面积。老师打算给大家一个帮助,我们以前是怎么求平面图形面积的?

生:把平行四边形剪开,拼成长方形。

生:用2个一样的三角形拼成平行四边形。

生:用2个一样的梯形拼成平行四边形。

师:那你打算怎样把这个圆转化成已经学过的图形?

生:我们也可以剪一剪,把圆转化成我们学过的图形。

生:刚才在剪圆的过程中,我发现可以把圆平均分成许多份,把一个个小三角形拼成学过的图形。

……

【反思】通过剪圆游戏,部分学生能发现正方形折的次数越多,剪出的图形越接近圆。这个正多边形是由一个个小三角形组成的。从这里可看出,课前剪圆非常必要,为破圆转化的实现提供了可能。教师通过梳理平行四边形、三角形、梯形等图形的面积计算方法,唤起了学生的已有知识经验,进而推想,圆的面积计算也可以用转化的方法。同时帮助学生回顾这些图形的面积公式推导过程,增强了学生的体验,促使其积累活动经验,感悟数学思想方法。

三、化圆为方──经历生成

【片段三】

师:那你打算怎样把这个圆转化成已经学过的图形?(同桌合作尝试)

生:老师,我把圆平均分成4份,拼成平行四边形。

师:你们觉得像吗?

生:不像,有点弯。

师:谁能更像一点?

生:老师,我这个比较像,我把圆平均分成8份,拼成一个平行四边形。

生:有点像了,下面平起来了。

师:谁能更像一点?

生:老师,我这个比较像,我把圆平均分成16份。

生:越来越像了,像平行四边形。

师:老师这里有32份的,想看吗?

教师演示32份、64份、128份,学生惊呼:哇,越来越接近长方形了!

师:如果继续分,把圆等分几十次、几百次、几千次、几万次,再拼,想象这些图形的底和形状有什么变化?

【反思】保证学生有一定的时间去折、剪、拼、观察,同时教师在小组间巡视,肯定学生的探索成果,及时发现新问题。只有充分重视学生的主体地位,才有学生激烈的讨论,去体验“转化”“逼近”“极限”等数学思想。让学生主动探究、自我建构和体验成功,教师适时地引导,课件创设各种情境,弥补了学生手工操作的缺陷和想象的不足。通过“教师引导”“动手操作”“课件演示”“作品展示”等各种教学手段的有机结合,调动了学生的学习兴趣,促进了学生数学活动经验的积累和提升。

四、计算推导──理解深化

【片段四】

师:求出长方形面积也就知道了圆的面积。长方形面积怎么求?

生:长×宽。

师:老师想给大家提个更高的要求,能不能在刚才研究的基础上推导出圆的面积计算公式呢?刚才告诉你圆的半径为5厘米,请你求出圆的面积。

生:3.14×10÷2×5=78.5(平方厘米)。

师:半径为10厘米的圆,请你算算面积。

生:3.14×10×10=314(平方厘米)。

师:半径为r厘米的圆,请你算算它的面积。

生:πr×r。

【反思】教师利用数、字母让学生动脑思考和推理,5厘米、10厘米、r厘米等几个紧密联系又层层递进的数学任务,最后达成面积公式符号化。借用学生的解释、叙述,发现圆的面积计算公式的推导过程,让全体学生再一次在大脑中回顾、重现。学生经历了数学化的历程,满足了学生的心理需求。通过积极思考和合作交流得出了圆的面积计算公式,引发了学生对数学思想、数学方法的体会和领悟。

总之,通过本课教学,笔者对“数学基本活动经验积累”有了更深刻的认识,在教学实践层面也有进一步的思考:操作活动的系统化有助于学生积累数学活动经验。本节课的数学活动,是让学生“发现”“再创造”数学知识,领悟思想方法,形成能力。由于受到学生思维特点的限制,在教学时要借助实物、模型、图形等具体的外部操作弥补学生的不足。但是直观具体的操作常常依附个体操作,不便于学习过程的推进,所以及时对操作活动进行回顾、反思、讨论、总结,有助于正确处理思维与操作的联系。例如片段二,学生探究活动不是仅仅回忆具体的剪、拼等操作活动,而是让学生回忆并对在这一过程产生的较高级的思想方法进行概括:转化的思想。片段三是具体操作过程,不仅要求学生能描述、解释自己是怎么做的,还要通过语言表达出来。片段四中的操作活动的结果是产生圆面积公式S=πr2。这三个过程不能仅靠学生自主完成,还需要教师全过程补充,实现学生操作活动的内化。同样,实现操作数学化,仅靠学生自己的努力是不够的,需要经历数学活动的全过程,并且有教师的组织和指导,这样才能帮助学生实现对获得的数学活动经验的系统化,从而获得更丰富的数学活动经验。

(浙江省海宁市实验小学 314400)