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《抽屉原理》课堂实录与反思

2009-09-18

教师·上 2009年5期
关键词:张牌支数笔筒

曾 静

教学内容:

人教版小学数学六年级下册第五单元《数学广角》。教学目标:

知识与技能:

1.初步了解“抽屉原理”。

2.用操作枚举或假设的方法探究“抽屉问题”的一般规律。

3.会用抽屉原理解决简单的实际问题。

4.体会数学知识在日常生活中的广泛应用,培养学生的探究意识和能力。

过程与方法:

经历从具体到抽象的探究过程,初步了解抽屉原理,提高有条理地思考和推理的能力,体会比较的学习方法。

情感、态度与价值观:

感受数学的魅力,培养学习数学的兴趣。

教学过程:

一、引入新课

师:同学们,再过84天,我们将迎来举世瞩目的奥运盛会,历经波折的第29届奥运会即将在北京拉开帷幕。课前,老师要求大家进行“我喜爱的运动员”调查,你们做了吗?

师:你调查了几名?说说他的基本情况。(生答略)

师:哇,这么多呀!能把你的调查记录展示给大家看看吗?(生上台展示)

师:大家信不信,老师不看屏幕,就能猜出一些运动员的基本情况!(生摇头)不信啊,那我就试试看!如果通过验证,老师的猜测完全正确,你们就来点掌声,好吗?(生答:好!)

师:我猜,在这位同学的调查表中,至少有7名运动员是同一性别。(掌声)

师:在这张调查表里至少有2名运动员是同月出生的。并且至少有2名运动员的属相相同。(掌声)

师:我还敢肯定地说,在这13名运动员中,至少有4名运动员是同一血型。(掌声)

师:谢谢大家的掌声,也谢谢你!想知道老师为什么能做出如此准确的判断吗?其实,这里面蕴含着一个有趣的数学原理——抽屉原理。(板书:抽屉原理)这节课我们就共同来研究这个数学问题。

(设计意图:紧扣时代旋律,激发爱国情感,联系学生的生活实际,从学生的调查结果入手,产生认知冲突,激发学生的探究欲望,使学生积极投入到对问题的研究中。)

二、实验探索

第一步:研究铅笔数比笔筒数多1的情况。

1.师:首先,让我们来做一个实验。大家看:老师这里有4支铅笔,讲台上有3个笔筒,如果把这4支铅笔放进3个笔筒,会出现哪些不同的放法?你们又能从中发现什么有趣的现象?请你们以小组为单位,积极尝试,合作交流,并把你们的放法和发现填写在记录卡上。

2.学生以小组为单位进行实验操作,并把放法和发现填写在记录卡上。

操作记录卡

3.汇报交流。

生1:我们组通过实际操作,发现把4支铅笔放进3个笔筒,有这样一些放法:(2、1、1)(1、2、1)(3、1、0)(1、0、3)(4、0、0)(0、2、2),每种放法中放入笔筒中最多的支数只有3种情况,分别是(4支、3支、2支),通过观察,我们发现:不管怎么放,每种放法中,都有一个笔筒里的铅笔数是2支或2支以上。

生2:我们组是这样想的:虽然放法有许多,但是我们只对这4种情况进行了分析,第一种是(4、0、0),第二种是(3、1、0),第三种是(2、2、0),第四种是(2、1、1),每种放法放入笔筒中最多的支数分别是(4支、3支、2支、2支),通过观察我们发现,最少的支数是2支,于是我们得出了:把4支铅笔放进3个笔筒,无论是哪种放法,一定有一个笔筒里的铅笔数不少于2支。

师:你们组为什么只对这四种放法进行研究呢?

生2:因为像(4、0、0)、(0、0、4)和(0、4、0)这三种放法其实都是说明了其中一个笔筒里有4支,另两个笔筒里没有,最多放的支数都是一样的,都是4,所以只需分析其中的一种。

师:大家同意他的说法吗?(生:同意)你们组的同学真棒!我们一起来看:这三种放法只是铅笔放进笔筒的位置发生了交换,但出现的结果都是一样的。(老师边演示边说)所以,我们只需做一种考虑。

生3:我们组的意见与前2组一致,也发现了:把4支铅笔放进3个笔筒,无论怎样放,总有一个笔筒里至少要放进2支铅笔。

师:说得好极了!不仅善于思考,而且表达更准确了!能否告诉大家,在这里你为什么要用“总有”和“至少”这两个词呢?

生3:总有就是说一定会有,无论怎样都会有;至少就是不能少于,一定不能低于某个数的意思。

师:真不简单!是的,数学语言的最大特点就是严谨,“总有”“至少”这两个词能准确地表示出这种存在的必然性。

(设计意图:通过学生小组合作、动手操作、观察思考、归纳发现等系列活动,培养学生自主探究意识,体验成功,激发再探究的动力。)

师:同学们都是好样的!通过实验操作、观察,我们发现了:把4支铅笔放进3个笔筒,总有一个笔筒里至少放2支铅笔。大家看,我们刚才所发现的这个至少数“2”,是通过把所有的放法罗列出来以后,再进行观察所得到的。想一想,有没有更好的方法让我们能够很快的找出这个至少数呢?

生4:我先在每个笔筒里各放一支,这时还剩下一支,把剩下的这1支无论我放在哪个笔筒里总会有一个笔筒里会有2支。也就是总有一个笔筒里至少有2支铅笔。(生上台边演示边说)

师:你为什么要先在每个笔筒里各放一支呢?

生4:因为要想保证找出这个至少数,首先就应该让每个笔筒里都有铅笔,在都有的情况下,又要尽可能的都少有,也就是要先平均分,这样余下的一支不管和哪个笔筒里的铅笔合在一起,都能得出至少支数。

师:想得太好了!(鼓掌)也就是说,要想很快的找到这个至少数,首先就要把铅笔尽量的平均分。谁能用算式把刚才这位同学的放法表示出来?

生5:4÷3=1……1

1+1=2

师:你能说说这个算式表示的意思吗?

生6:4÷3,表示把4支铅笔尽量的平均放在3个笔筒里,等于1表示每个笔筒里分得1支,余1表示还剩1支, 1+1=2表示的是至少数。

师:不错,那按照这样的想法,把6支铅笔放进5个笔筒,怎么想?

生7:先在每个笔筒里各放1支,还剩1支,这剩下的1支,无论放在哪个笔筒,总有一个笔筒至少有2支铅笔。

师:说得好!那把10枝铅笔放进9个笔筒,情况怎样?

生:总有一个笔筒至少有2支。

师:把100支放进99个笔筒呢?

生一齐:总有一个笔筒里至少放2支铅笔。

师:你们发现什么规律了吗?

生8:我发现:把铅笔放进比铅笔数少1的笔筒里,总有一个笔筒里至少放进2支铅笔。

师:真聪明!也就是:只要放的铅笔数比笔筒数多1,总有一个笔筒里至少放2支铅笔。

(设计意图:让学生感受到既可以直观操作,更可用假设法思考,在研究4支铅笔放入3个笔筒的现象后,进一步引导学生用前面的方法进行类推,从中体会假设法的一般性和便捷性,从而小结出普遍性规律)

第二步:探究铅笔数比笔筒数多得多的情况。

师:同学们,研究到这儿,你们还想更深一步的探讨吗?(生:想!)仔细想想还有一些什么问题值得我们继续研究呢?

生1:我还想探究如果放进的铅笔数比笔筒数不是多1,而是多2、多3,情况又会怎样?

生2:我想探究铅笔数比笔筒数多得多的情况。

生3:我想知道究竟什么是抽屉原理。

生4:我们刚才研究的几种情况都是平均分后,余下的铅笔是1支,如果这个余下的支数不是1支,而是2支或2支以上,情况又会怎样呢?

……

师:同学们的想法可真多,而且想得很深入,现在让我们首先来解决这样一个问题:如果铅笔数比笔筒数不是多1,而是多2、3……总有一个笔筒里至少放进几支铅笔呢?

(设计意图:通过学生自主提问,充分发挥学生的主观能动性,培养学生自主学习、自我解决问题的能力,让学生真正成为课堂的主人。)

2、学生自主探究,师巡回指导。

3、反馈交流。

生1:我们组还是用实验操作的方法,探究了8支铅笔放进5个笔筒的现象。先在每个笔筒里各放1支,这时还剩下3支,再在3个笔筒里各放1支,我们发现:把8支铅笔放进5个笔筒,总有一个笔筒里至少放进2支铅笔。

师:刚才出现的余数是几?(学生答“3”)这余下的3支,你为什么要分别放进3个笔筒呢?(师边演示边问)

生1:因为要想保证至少出现的结果就要让余下的支数平均分。

师:你能用算式把你刚才的放法表示出来吗?

生1:8÷5=1……3

1+1=2

生2:我们组研究了把7支铅笔放进2个笔筒的情况,我们是直接用算式想的:用7÷2=3……1 3+1=4(师板书),也就是说总有一个笔筒里至少放进4支铅笔。

师:嗯,你们能够用抽象的算式来思考,真不简单!还有吗?

生3:我们组研究的是8支铅笔放进3个笔筒的问题,我们是用假设法来想的:按照尽量平均分放的原则,假设先在每个笔筒里各放2支,这时还剩下2支,用8÷3=2……2(师板书),这剩下的2支也应该分别放进2个笔筒,也就是在2个笔筒里各放1支,用2+1=3(师板书),于是,我们发现:8支铅笔放进3个笔筒,总有一个笔筒里至少放进3支铅笔。

师:你的发言很有条理!值得学习!大家看:当铅笔数比笔筒数不是多1时,总有一个笔筒里至少出现的支数又是多少呢?

生4:有的是2,有的是3,有的是4。

师:对,还可能是5,6,7……再来观察这些式子,你们觉得求这些至少数有什么规律呢?

生5:用铅笔数除以笔筒数,所得的商加1就求出了这个至少数。

师:你观察得真仔细!(边指边说)为什么要用商加1,而不是商加余数呢?

生:因为余下的支数也要尽量的平均分。

师:是的,因为余数要比除数小,所以余下的支数在尽量平均分时,分到的笔筒最多也只能分到1支,那么这个至少数就只能是商+1,而不是商加余数。

师:其实刚才我们所研究的这个铅笔数实际上就是物体数,笔筒数就相当于抽屉数。那这个式子还可以怎样表述?

生:物体数÷抽屉数=商……余数(师边说边板书)至少数=商+1

(设计意图:抓住假设法最核心的思路就是用“有余数的除法”形式表示出来,通过观察式子,发现求至少数的一般方法,使学生从本质上理解了“抽屉原理”。)

师:如果用n表示抽屉数,k表示商,b表示余数,那么这个物体数怎样求?

生6:物体数=kn+b(师板书:kn+b)至少数为k+1。

师:那这个规律用语言还可以怎样表达?

生7:把kn+b个物体放进n个抽屉里,总有一个抽屉里至少放进k+1个物体。

师:也就是把多于kn个物体放进n个抽屉里,总有一个抽屉里至少放进(k+1)个物体。你们的这一发现就是著名的抽屉原理。(板书)

师:下面让我们来听一段关于抽屉原理的介绍。(播放一段视频资料)

(设计意图:增加数学文化气息,拓展学生知识面,同时教育学生学习数学家观察生活的态度,研究问题的方法,感受数学在生活中的作用,渗透唯物主义思想教育。)

三、应用原理

师:同学们,100多年前,数学家狄里克雷发现了抽屉原理,今天,你们通过自主探究,也发现了这一规律,老师真替你们高兴!其实这一内容就在教科书的70页和71页,大家打开来看看!(生看书)

1.想一想,说一说。

(1)7只鸽子飞回5个鸽舍,至少有几只鸽子要飞进同一鸽舍?

(2)把9本书放入2个抽屉,则总有一个抽屉里至少放几本书?

(3)有5袋饼干,每袋10块,发给6个小朋友,总有一个小朋友至少分到几块饼干?

2.他们说的对吗?为什么?

向东小学六年级共有370名学生,其中六(2)班有49名学生。

A、六年级里至少有2名学生的生日是同一天。

B、六(2)班只有5名学生的生日在同一月。

(设计意图:实际问题与抽屉原理之间架起一座桥并不容易。在通过分层次练习,引导学生如何把具体问题转化为抽屉问题,突破了本课堂的难点。)

师:同学们想一想,刚才我们用抽屉原理解决问题的关键是什么?

生:我认为关键是要找准物体数和抽屉数。

师:对,关键就是要弄清把什么当作物体,把什么看作抽屉。

3.分析课初老师所做的猜测。

师:(展示课初出示的调查表)为什么老师每次都能作出如此准确的判断呢?例如:我肯定13名运动员中至少有7名运动员是同一性别,4名运动员同一血型,2名同属相或同月出生?你能破解其中的奥秘吗?

教师引导学生分析关键:

把运动员的人数当作物体数。

把男女两种性别当作抽屉。

把一年12个月当作抽屉。

把4种血型当作抽屉。

把12个生肖当作抽屉。

(设计意图:研究的问题源于生活,还要还原到生活。让学生利用所学揭示课始准确猜测之奥秘,达到巩固应用的目的。)

4.玩“猜扑克”的游戏。

师:好,接下来,我们就一起来玩个“猜扑克”的游戏。看,老师这儿有一副扑克牌,现在老师抽走其中的2张王牌,(边说边抽)谁愿意上来随意的抽取,你来!(洗牌)记住:不能少于5张。(1名学生抽5张牌)

师:大家来猜一猜,这5张牌里至少有几张是同花牌?

生1:我猜这5张牌中至少有2张同花牌。我是这样猜的:把扑克中的黑、红、梅、方这4种花色看作4个抽屉,把抽出的5张牌看作5个物体,根据抽屉原理,5÷4=1……1

1+1=2,其中总有一种花色至少出现2张牌。

师:我们一起来验证一下,他猜对了吗?(生答:对)

师:好,现在请你来拿牌,我来抽。(师抽14张牌)

师:我抽14张牌,你来提问考考大家。

生:14张牌中至少有几张是同花牌?(生答:4张)

师:再想想,你们还能猜出什么?

生2:我还能猜出在这14张扑克牌中,至少有一个对子。

师:你是怎样猜出来的?

生:把A——K这13种牌看作抽屉,把抽出的14张牌看作物体,用14÷13=1……1,1+1=2,所以这14张牌中至少会出现1个对子。(一起验证)(掌声)

(设计意图:增强练习应用的趣味性,让学生感受抽屉原理原来离我们这么近。)

5.学生把现实生活中能用抽屉原理解释的现象写下来。

(设计意图:让学生充分展开想象和思考,充分调动生活中的感性经验积累,挖掘生活中的抽屉原理现象,对本课深化与延伸。)

教学反思

“抽屉原理”的应用广泛且灵活多变,可以解决一些看上去很复杂、觉得无从下手,却又是相当有趣的数学问题。对于简单“抽屉原理”现象,学生已有简单生活的积累,但对于这一原理所揭示的一般性规律,学生却从未接触,也极少用到证明推理。因此在本节课的教学中,重在引导学生主动经历将具体问题“数学化”的过程,帮助他们积累数学活动的经验与方法,体会用数学知识解决生活中具体问题的趣味和便捷。

1.创设情境,让学生滋生探究欲望

兴趣是最好的老师,是调动学生积极探究知识的动力,学生感兴趣就会很积极地参与到学习中来,反之他们则会不予理睬。对于“抽屉原理”的学习,学生以前并没有接触过,学生以前理解数学问题全都是由数量和数量关系组成,解决问题时基本上是用算术和几何知识,极少用到推理的知识。所以,教学中激发学生学习的兴趣尤为重要。本节课中,我从学生的调查表入手进行猜测,很快抓住学生的注意力,使学生产生“疑而不解,又欲解之”的强烈愿望,激发了学生的探究兴趣,为后面探究抽屉原理、应用抽屉原理作了很好的铺垫。

2.借助操作,为学生提供探究空间

教师不是学生学习的指挥者,而是学生学习活动的伙伴。教学中学生是学习的主体,教师只是与学生共同探索、共同研究,与学生一起解决问题、构建模型,让学生在问题中“学”和“悟”。如学生初学“抽屉原理”时,数据一般较小,学生用动手操作或分解数的方法仍有其直观、简单的特点,这也是学生最容易想到的方法。但随着数据的变大,这些方法就相当繁琐了,此时教师就应该进行适当的引导,促使学生自觉采用更一般的方法,即假设法。这样不仅可以调动学生学习的主动性,而且可使学生发现问题、探索问题、解决问题的能力得到提高,思维也更加活跃。

在施教过程中,我重在让学生经历知识发生、发展的过程,为学生提供主动参与的机会,借助把4支铅笔放进3个笔筒的操作情境,让学生通过放一放、记一记、想一想、议一议的过程,把抽象的数学知识同具体的实物结合起来,化难为易,化抽象为具体,发现并描述、理解了最简单的“抽屉原理”。即“铅笔数比笔筒数多1时,总有一个笔筒里至少有2支铅笔”,此时又进行适当的引导,让学生体验用平均分的方法,即“假设法”更容易发现和理解“总有一个笔筒里至少放进几支笔”的现象,并能用“有余数除法”这一类数学形式表示,认识了“抽屉原理”最核心的解题思路。

在学生已经掌握了简单抽屉问题思考方法的基础上,我又让学生主动提问,进一步产生认知冲突:“当铅笔数比笔筒数不是多1时,总有一个笔筒里至少放进几支铅笔呢?”留给学生较大的思考空间,让他们以小组合作的方式,用自己喜欢的方法探究,不仅充分调动了学生学习的主动性,而且使学生发现问题、探索问题、解决问题的能力得到了很大的提高。然后通过交流说理,观察算式,我还提出针对性的问题:“怎样求至少数?”引导学生的思维步步深入,从本质上理解了“抽屉原理”。

3.联系生活,延伸自主探究的激情

学生的智力活动与他对周围事物的作用紧密联系,即学生的理解来自他们作用于物体的活动。“抽屉问题”具有一定的思维性和抽象性,学生往往缺乏感性经验,只有通过实际操作获得直接经验,才便于理解其方法,从而发现其规律。本节课“抽屉原理”是在观察、操作、思考与推理的基础上理解和发现的,但当学生面对生活中的具体问题时,能否将这个具体问题和“抽屉问题”联系起来,能否找到该问题中的具体情境和“抽屉原理”的“一般化模型”之间的内在关系,是解题的关键。因此教学时,让学生再经历将具体问题“数学化”的过程,以游戏导入,又以游戏结束,从生活实例中发现规律,前后呼应,既学到了知识,又用到了知识,使学生进一步体会到“数学就在自己身边,自己学习的就是有用的数学”,从而感受到了数学的魅力。

(责任编辑:黄佑生)

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