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经历建模过程 感悟数学方法
——“植树问题”教学诊断及建议

2022-10-17王永成

河北教育(教学版) 2022年6期
关键词:植树问题植树设计方案

○王永成

“植树问题”就是通过解决一些简单的实际问题,让学生体会解决问题的策略和重要的数学思想,培养学生在解决问题过程中探索规律、建立模型和寻找有效方法的能力。可在实际教学中,教师要么先给出公式,分类探究,然后引导学生总结应用,进行拓展训练;要么让学生猜一猜、数一数、算一算,然后立即归纳总结公式,利用公式解决问题。不管哪种教学方式,教师都把教学重点放在了公式上,至于自主建模、感悟方法等教学目标却被忽略了。

片段一:情境引入

师:同学们,3月12日是什么日子?

生:植树节。

师:大家会植树吗?生活中怎么植树?今天,我们对植树问题进行深入研究。我们要想知道在一条小路上种几棵树,需要什么条件?

生:得知道这条小路有多长。

师:这也就是说,我们要知道全长。那还需要知道什么?

生:每隔几米种一棵。

师:每隔几米种一棵,这叫间隔。有了全长、有了间隔,我们能求什么?

生:我们能求种的棵数。

师:大家说该怎么列式?

生:全长÷间隔=棵数。

师:全长除以间隔应该等于间隔数。刚才,同学们都说全长除以间隔等于棵数,间隔数和棵数究竟有怎样的联系呢?我们通过一道题来研究一下。

诊断分析:教师通过植树节、如何植树,揭开了本节课的序幕。“要想知道在一条小路上种几棵树,需要什么条件?”接着介绍全长、间隔和间隔数。“有了全长,有了间隔,求种的棵数,该怎么列式?”学生认为:全长除以间隔就等于棵数。这本是学生的真实想法,也是研究植树问题的思维起点。可授课教师却视而不见、充耳不闻,直接出示:全长÷间隔=间隔数。并由此启发学生思考:间隔数和棵数究竟有怎样的联系呢?然后让学生设计方案,深入探究。

表面上看,教师从学生已有的生活经验出发,让学生认识全长、间隔、间隔数这几个重要概念以及它们之间的关系,并引导学生自主探究。可实际上,学生尚未经历建模过程,教师便把公式呈现给学生,学生不费吹灰之力便得到了“植树问题”的数学模型。接下来,学生只要利用模型按图索骥,便能顺利地完成教师的意愿。试问:这样的探究有何意义?

片段二:探究发现

师:教学楼前有一条40米长的小路,我们要在这条小路上整齐地种一排小树。请你来设计一下。这里面有你需要的条件吗?

生:40米的小路是全长,可是没有间隔。

师:请你来设计,你要选择间隔几米种一棵树呢?

(学生选择间隔6米、5米、10米、8米……)

师:我们就选择间隔5米、10米、8米来研究,可以有多种设计方案。拿出你的设计图,开始设计吧!设计好后把你的方案在小组中说一说。

师:(将学生的作品杂乱无章地贴在黑板上)这是同学们的设计方案,感觉怎么样?

生:感觉很乱。

师:那该怎么办呢?

生:给它们分类。将黑板上的方案按间隔进行分类,间隔相同的排成一列。

师:现在就以这组为例,小路的全长是40米,间隔是10米,我们得到的间隔数是多少?

生:40÷10=4。

师:把40米长的小路平均分成4段,得到4个间隔。可是,这些方案中,有的种5棵,有的种3棵,还有的种4棵。间隔数相同,为什么种的棵数不一样呢?

生:我是两端都种的,一个间隔一棵树,再加上最后这棵,得出的是5棵树。40÷10=4,4+1=5(棵)。

生:我是只种一端,最后那棵没种,所以得出的是4棵树。40÷10=4(棵)。

生:我是两端都不种,种了3棵树。40÷10=4,4-1=3(棵)。

师:刚才这3名同学有3种不同的设计方案。那后面这些间隔5米、8米的设计方案和它们相同吗?请把相同的找出来,排成一排。

诊断分析:授课教师让学生自由选择间隔来设计植树方案,第一名学生选择了间隔6米,教师略显尴尬,并对此置之不理,让其他同学继续选择。最终,教师还是限定选择5米、10米、8米的间隔进行研究,设计方案。然后让学生展示方案,进行分类,并以间隔10米为例,让学生讲解两端都种、只种一端和两端都不种的计算方法。最后,再按三种不同的种树方式重新排列,重新归类。经过两次分类,得出了“植树问题”的规律。

表面上看,这样的教学具有开放性,体现了自主、合作、探究的教学理念。实际真的是这样吗?让学生在一条40米长的小路上种一排树,学生的思维起点在哪儿?我曾对本校同年级学生进行过调查:选择两端都种的学生占87.5%,选择只种一端的学生占2.5%,选择两端都不种的学生占10%。也就是说,即使没有教师的干预,大多数学生也会选择“两端都种”。

因此,在教学“植树问题”时,一定要遵循学生的思维起点,按照学生的思维习惯开展教学,这样才能激发学生探究的兴趣。

片段三:总结运用

师:请同学们看第一排的设计方案,有什么共同之处?

生:第一排的设计方案是两端都种的,棵数=间隔数+1。

师:第二排的设计方案呢?

生:两端都不种,棵数=间隔数-1。

师:那第三排的呢?

生:一端种一端不种,棵数=间隔数。

师:同学们通过探究,得出了规律,我把这些规律都写到了黑板上。现在,我们能不能运用规律解决实际问题呢?

出示:在学校60米的小路一侧,每隔3米摆一盆花(两端都摆)。一共可以摆几盆?

生:60÷3=20(盆)。

师:这20是什么呢?

生:20是一共可以摆几盆花。

师:有的同学举手了,你想说什么?

生:20应该是间隔数。求一共可以摆几盆花,还应该加1,也就是20+1=21(盆)。

出示:60÷3=20(个),20+1=21(盆)。

师:老师写20个可以吗?

生:可以。

师:以前学习“植树问题”时,我让同学们在网上搜相关习题,大家搜出来的却是电线杆、爬楼梯、摆花盆、锯木头等问题,这是为什么呢?表面上看这些问题跟植树没有任何关系,其实都能用“植树问题”的数学模型来解决。

接着,教师引导学生思考:曲线上的植树问题和直线上植树的方法一样吗?然后演示讲解曲线上的植树问题,最后由曲线上的植树问题又延伸到平面植树问题。

诊断分析:教师根据重新归类后的设计方案,引导学生观察、总结出3种不同的植树方式,然后让学生运用规律解决问题。在短短的40分钟时间里,授课教师不仅引领学生学习了直线上的植树问题,以及由此衍生出的电线杆、爬楼梯、摆花盆、锯木头等问题,还学习了曲线上的植树问题,又延伸到平面植树问题。这样大容量的课堂教学,学生真的能接受吗?

从教学效果看,60÷3=20,到底是20个还是20盆,学生依然模糊不清;虽然总结了规律,但学生只是盲目地套用规律,不能正确地运用规律来解决实际问题。至于曲线上的植树问题、平面植树问题,更是走马观花,学生能否理解就不言而喻了。这样教学“植树问题”,给人的感觉就是:贪多嚼不烂,必是夹生饭,量大填鸭,难以消化,更不用说让学生经历建模过程、体会数学思想了。

纵观本节课,教师从一开始就是奔着传授知识来的。教师按着自己的意图把所思所想倾囊相授,毫无保留。然而,这样的教学真的好吗?学生能够掌握所传授的知识吗?细细品味,迷失初衷。

教学建议:

教材中,“植树问题”是通过现实生活中一些常见的实际问题,让学生从中发现规律,抽取出其中的数学模型,从而渗透一些重要的数学思想。教学“植树问题”时,我们要从学生已有的知识经验出发,遵循低起点、小步伐、慢节奏的原则,让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型的过程,从而积累数学活动经验,感悟数学方法。

1.循序渐进,建构模型。

教学“植树问题”时,我们可以由简入繁,循序渐进,建构模型。课伊始,教师利用手指操、结绳计数、锯木头等游戏,让学生初步认识间隔、间隔数,并由此引入新课,让学生解决实际问题:在全长20米的小路一边植树,每隔5米种一棵(两端都种)。一共要种多少棵?在学生自主探究时,教师要引导学生利用小棒或小树图片在线段上摆一摆,看看到底能种多少棵。然后,再用线段图表示刚才的种树情况,让学生初步感知规律,列出算式。最后,教师将小路延长至40米、60米、100米,间隔不变,让学生合作交流,发现规律,总结方法,从而建构出两端都种的数学模型:棵数=全长÷间隔+1。

2.渗透思想,感悟方法。

学生通过摆一摆、画一画、说一说建构了两端都种的数学模型:棵数=全长÷间隔+1。在此,教师要引导学生回顾反思,质疑研讨:全长除以间隔等于间隔数,怎么能和棵数相加呢?为什么要加1?这个1指的是什么?通过质疑研讨,学生真正感悟到间隔数和棵数具有一一对应的关系,利用等量代换,将间隔数转换成了棵数,所加的1棵就是最前面的那棵。至此,模型才够“丰满”,学生对模型的理解才深刻、具体。有了两端都种的数学模型,再引导学生利用活动经验,自主建构两端都不种、只种一端的数学模型就水到渠成了。在整个探究过程中,教师不仅渗透了建模思想,还巧妙渗透了数形结合、一一对应、等量代换、化归等重要的数学思想。同时,也让学生感悟到了学习数学的有效方法。

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