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把握概念本质 深化数学认知
——以“三角形底与高”的教学为例

2020-04-15管小冬

小学教学设计(数学) 2020年3期
关键词:刻画定量形状

管小冬

在区教师发展中心组织开展的青年教师优课评比活动上,一位青年教师执教了苏教版四年级(下册)《认识三角形》。其间,“认识三角形的底和高”这一环节的设计,引发了我对“认识图形”教学中,如何“准确把握概念本质,遵循认知逻辑展开教学”这一问题的思考。

【课堂】

在揭示“三条线段首尾相接围成的图形叫做三角形”这一描述性定义后。

师:生活中,你在哪些地方见到过三角形?

(学生交流后,课件出示房屋“人字梁”的图片)

师:屋顶的人字梁是三角形,你能量出它的高度吗?你量的是哪条线段?它有什么特点?

学生在独立观察、思考、交流后,明确中间这条从顶点到它对边的垂直线段的长度就是“人字梁”的高度。

课件从“人字梁”抽象出三角形,结合图示,出示三角形高和底的定义。

师:你能画出这个三角形(下图)底边上的高吗?

在学生活动、交流的基础上,明确画指定“底”上的高,就是从这条底边所对的顶点向底边画一条垂直线段。

师:发现没有,画三角形指定底边上的高,跟上学期我们掌握的“过直线外一点画它的垂直线段”本质上是一样的。

随后,教师又通过画高、量高等练习,进一步深化学生对三角形高的认识,巩固三角形高的画法。过程中,当指定底边不在水平方向时,部分学生画高出现了错误,教师又引导全体学生进行交流、辨析,强调三角形的底与高是相对应的。

【反思】

特级教师俞正强所著《种子课》一书中谈到,“如果将某一知识系统作为一棵树,这棵树的生长过程表现为若干节课,那么,一定有一些课需要莳也若子,充分理透脉络;……莳也若子的课,通常处于起点或节点,谓之种子课。”

认识图形是深入研究该类图形的重要起点,可谓之“种子课”。小学阶段“认识图形”一类课中,“认识三角形”又有着特殊而重要的价值与意义。一方面,“认识三角形”,不仅是学生进一步研究三角形内角和、分类及面积计算方法等内容的重要基础,更对学生认识、研究其他平面图形有着极为重要的作用。另一方面,教材对三角形的描述——“三条线段首尾相接围成的图形叫做三角形”,是极简洁明了的。但“越简单越复杂”,三角形是学生首次认识的边与角等元素间联系极为紧密的平面图形。对这种联系的深入探究,不仅可为学生积累更为丰富的数学活动经验,更有利于进一步发展数学思考,培养空间观念。

那么,如何展开这部分内容的教学,使之真正成为学生后续学习的“种子”呢?笔者以为,引领学生深刻认识“三角形的底与高”的含义及价值,是达成这一目标的重要途径。

一、充分感受高与底源于定量刻画平面图形的需求

我们对图形的认识,正经历了从定性把握到定量刻画这样的过程。即先在观察、对比的基础上,尝试用数学语言描述图形,将之区分于其他非同类图形;进而尝试通过数据来细致描述、刻画,将之区分于其他同类图形。“认识三角形”时,我们也正是遵循这样的认知逻辑,先“认识三角形的基本特征,初步形成三角形的概念”,再“认识三角形的高与底的含义”。

上述案例中,教师从“如何测量人字梁的高”这一问题出发,引导学生通过思考、操作与交流,认识三角形的高与底。这样的设计,看似立足生活经验,自然展开对“三角形高与底”的认识,然而,仔细推敲,在引导学生深刻感悟“高”与“底”是对三角形的定量刻画上,作用却未尽明显。

我们姑且不论现在的学生对“人字梁”有多少了解,仍借助其展开对“三角形高与底”的认识。不妨可以这样设计:课件呈现多个不同形状、大小的人字梁,引导学生在观察、对比中发现,因为底边长度不同、高度不同,所以人字梁的形状、大小也不尽相同。接着将人字梁抽象为三角形,请学生尝试画出刚才所说的“高”。再通过交流、辨析,明确“从三角形的一个顶点到对边的垂直线段是三角形的高,这条对边是三角形的底”。最后,请学生在测量出高与底的长度后,说一说它们分别是“底多少,高多少”的三角形。

值得注意的是,在“认识图形”的教学中,不少教师仅立足学生的几何直观,未能通过有效设计充分激发学生定量刻画图形的需求。如“认识长方形和正方形”时,直接告诉学生“通常把长方形长边的长叫做长,短边的长叫做宽。”

我们应该认识到,在“认识图形”的教学中,教师精心设计数学活动,让学生充分感悟数在具体刻画形方面的作用,有助于学生数学思考的发展和空间观念的初步形成。

二、深入认识高与底对定量刻画平面图形的意义与价值

面积与形状是我们在研究平面图形时重点关注的两个维度。就小学阶段学生认识的长方形、三角形、平行四边形、梯形这几个平面图形而言,数据的定量刻画对它们积与形两个维度的描述效果并不完全相同。

我们知道,一个二维的平面图形,需要使用两个数据(水平方向、垂直方向)进行定量刻画。区别在于,如果知道长方形的长和宽,我们不仅可以确定其大小,也能确定其形状。这与长方形的特征——“四个角都是直角”有关。即长方形中,边的长度是可变的,但角大小却固定不变。但如果知道三角形、平行四边形、梯形底和高的长度,我们仅能确定图形的大小(面积),却不一定能确定其形状。因为相较于长方形而言,这三种图形的边与角的联系更为紧密。而三种图形中,三角形尤甚之。角的大小改变会导致边的长度发生变化,形状也随之变化。反之亦然(相似形除外)。这也是三角形稳定性的数学内涵。基于这一点,我们不难理解,平面图形的定量刻画,本质上指向“积”的维度。

由此,在认识三角形的高与底后,我们可以设计以下数学活动,促进学生对三角形高与底意义与价值的理解,进而深化对三角形的认识。

1.数学游戏“三角形变变变”。利用课件动态呈现三角形的多种变化,引导学生观察变化前后的图形,说说什么变了,什么没变。在对比观察、交流辨析中感悟三角形边与角之间的密切联系,以及三角形形状改变,其相应的底、高也可能会发生改变。

2.数学游戏“三角形大猜想”。课件呈现三角形的一条底和一条高,请学生尝试想象这个三角形的形状(如下图)。

学生在观察、想象、思考中进一步体会底与高的对应性,及其对三角形的定量刻画作用。

接着,追问学生,如果一个三角形的底4 厘米,高3 厘米,你能想象出它的样子吗?试着在方格纸上画一画。进而组织学生交流发现,虽然三角形底与高的长度确定了,但其形状仍有多种可能。

随后,继续追问学生,如果长方形长4 厘米、宽3 厘米,它会有多种不同形状吗?课后思考:为什么长方形只有一种,而三角形却有无数种?这些底与高相同,但形状却不相同的三角形,在本质上又有什么联系呢?

“认识图形”教学中,我们应立足学生现有的生活经验与知识基础,遵循认知发展逻辑,引导学生在数学活动中,定性把握图形的基本特征,抽象、概括图形的概念;创设有效的数学情境,引发学生定量刻画图形的需求,在观察、对比、交流、辨析等活动中理解概念本质,深化数学认知。

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