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一课研究之“重组教材 拓展思维——多边形内角和的思考与实践”(20191007)

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向你介绍我是谁

杭州市余杭区塘栖镇第二小学  蒋燕芬

    大家好!我是朱乐平名师工作站第七小组成员。很高兴与您在“一课研究”的微信中相遇!

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本期内容有哪些

听一听:不用单位“1”如何解分数应用题

读一读:重组教材  拓展思维——“多边形内角和”的思考与实践

想一想:马云的面试题

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轻轻松松听听书

不用单位“1”如何解分数应用 来自一课研究 00:00 09:45

——选自小学教学(数学版)2018年第4期罗永军老师的《不用单位“1”如何解分数应用题——新加坡教材中分数应用题的解决》

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坚持阅读8分钟

      一、缘起:不同年级同一道题的思考

      人教版教材四年级下册“三角形”单元的一道习题(图1)和六年级下册“整理与复习”单元的数学思考中的一道习题(图2)引起了笔者的思考。

     1. 同一道题在教材上出现两次,何解?

      知识点相同:这两道习题虽然出现在不同年级的教材上,但是涉及的知识点是同一个,就是求多边形的内角和,用公式计算:多边形内角和=180°×(边数-2)。两道习题都是借助统计表的形式,将图形、边数、内角和编排在一起,根据多边形与三角形的关系,算出四边形、五边形、六边形的内角和,继而扩展到其他多边形的内角和。

     要求有差别:四下的习题要求是“画一画,算一算,你发现了什么?”,六下的第三个问题是“一个n边形的内角和是多少度?”。从中我们可以发现,前者的要求相对低一些,对于大部分学生来说只需要推算出六边形、七边形的内角和,对于思维程度较高的学生,还可以扩展到八边形、九边形……的内角和,最后能够表述出一般规律。而后者需要学生把其中的规律抽象成含有字母的表达式,即:多边形的内角和=180°×(n-2),这个从具体到抽象的程度相对高一些。

       从知识层面来说,这道习题虽然在不同的年级,但是需要理解并掌握的知识点是同一个,只是对学生的能力要求稍微有所区别。

      2. 整合在同一年级进行教学,可否?

     人教版教材是将“探索四边形内角和”与“探索多边形内角和”分开安排,而苏教版教材将“多边形内角和”作为一个独立的、完整的课时来安排,这是一节“探索规律”的拓展课。这节课的知识目标:探索并发现多边形内角和与它的边数之间的关系,并能表示出所发现的规律”,能力目标:积累一些探索和发现数学规律的经验,培养动手操作能力和合情推理能力”。

       我们可以看到,教材分四个层次展开教学活动:①提出问题,明确活动的目标。由三角形的内角和是180°,直接提问“四边形、五边形、……的内角和呢”。②明确方法,引导转化的方法。教材以四边形分成两个三角形,将未知转化成了已知,引导学生讨论,把五边形、六边形也分成几个三角形,明确了分割多边形的方法。③观察表格,发现规律。再任意画一些多边形,计算它们的内角和,并列表整理所获得的数据,观察表格,发现计算多边形内角和的基本方法,获得一般性的规律。

      二、重组:选择教学内容

    (一)基于认知起点,揭示学习内容

      认知心理学的代表人物奥苏伯尔曾说过:影响学习最重要的因素是学生已经知道了什么,教师应根据学生的原有知识进行教学。通过前测,学生基本都已经知道“四边形的内角和是360°”,而且大部分学生能够独立验证。所以,笔者把这节课的内容确定为“研究多边形的内角和”

      1. 揭示课题,明确研究方向

师:同学们,今天我们一起来研究“多边形的内角和”。关于多边形,你已经知道了哪些知识?

     生:三角形、四边形、五边形、六边形……都是多边形。

     生:三角形的内角和是180°。

生:长方形的内角和是360°。

     师:对“多边形的内角和”你还有什么问题想问的?

      生:五边形的内角和是几度?

      生:六边形的内角和是几度?

      生:一百边形的内角和是多少度?

      师:是呀,要解决这么复杂问题,我们可以从简单的图形开始研究,慢慢找出规律。

      2.对比研究,从特殊到一般

       师:(出示课件)我们之前做过一个小调查,老师选择了一些同学的研究成

果。他们的研究过程有什么相同之处和不同之处?

       生:①和②是长方形和正方形,它们的四个角都是90°。③、④、⑤都是普通的四边形。

师:我们在研究“四边形内角和”时不能只研究长方形、正方形这些特殊的四边形,还要研究其他一般的四边形。

       开门见山,揭示本节课学习的内容是“多边形的内角和”,以谈话的方式了解学生对多边形、内角和等知识的认知。同时,让学生明确“要想得到一百边形(复杂)的内角和,要先从简单的图形开始研究,渗透“化繁为简”的思想。然后,利用学生的前测结果,通过对比,让学生明白“不能只研究特殊的四边形,还要研究其他一般的四边形”。这不仅为后面研究“其他多边形的内角和”指明了研究的方法,而且渗透了“从特殊到一般”的思想——也是贯穿整节课的数学思想。

    (二)设置认知冲突,明确“转化”策略

      学生的数学学习过程是一个认知不断产生、化解和发展的过程。《论语》里“不愤不启,不悱不发”中的“愤”和“悱”就非常精确地刻画了认知冲突产生时学习者的状态。在教学时应利用学生的认知上的冲突,激发学生主动思考和建构,让学生体会到“测量相加”、“剪拼”的方法,可能存在误差,从而聚焦到“分成三角形”的方法,明确“转化”的策略。

       1. 利用误差,体会严谨

     师:这三位同学得到的“四边形内角和不是360°”,他们的问题可能出在哪?

      生:边没有画直。

      生:测量时不够准确。

     师:也就是说,我们用测量这种方法时,很可能会存在误差,导致我们不能正确得到多边形的内角和。

      2.引导“转化”,明确方法

      师:观察这四位同学的研究过程,他们有什么相同之处?

      生:都是把一个四边形分成了两个三角形,一个三角形的内角和是180°,

两个就是180°×2=360°。

      师:虽然这些四边形的形状不同,但都是把“四边形分成了两个三角形”。

      师:有一位同学分成了4个三角形,你们觉得可以吗?

     生:不可以,分成4个三角形,内角和就变成180°×4=720°了。

      生:可以,因为中间4个角不是四边形的内角,所以还要减去一个周角,也就是180°×4-360°=360°。

      师:把四边形分成四个三角形时,要注意减去中间的周角。

      通过第一个认知冲突——测量结果不相同,使学生体会到测量是有一定局限性的,很难得到准确结果,这显然不是解决问题的主要方法,这时学生自然而然会对既有经验进行整合与重组,从而想到把四边形分成两个三角形的方法。通过第二个认知冲突——把四边形分成两个三角形和四个三角形,让学生感受到将四边形转化成三角形的方法并不是唯一的,还可以分成四个三角形,但是要减去一个周角,为后面探究“五边形、六边形内角和”的活动提供经验与方法的支撑。

   (三)捕捉思维动态,经历推导过程

     这节课主要引导学生通过观察、操作、归纳、类比等具体的活动,让学生经历由特殊到一般的学习过程,发现多边形的内角和与多边形边数之间的关系,得到一般规律。本节课的探究规律,对四年级的学生而言具有一定的挑战性。首先,这一知识点在目前的初中数学教材还作为例题教学,内容本身具有一定的难度。其次,四年级的学生在发现规律、表达规律的意识和能力上还比较欠缺。所以,笔者在接下去的环节中,设计“合作探索五边形、六边形内角和”、猜测并验证发现的环节,其目的是通过小步前进,搭建促进学生认知发展的“脚手架”,在次过程中,要注意捕捉学生的思维动态,经历推导规律的全过程,体验数学的严谨性和挑战性。

     1. 逐步探索,感悟规律

     师:我们接着来研究五边形、六边形的内角和。同桌合作,完成实验研究单。

      师:先来交流五边形内角和的方法。

      生:从一个顶点出发向其他顶点连线,把五边形分成了3个三角形,所以五

边形的内角和是180°×3=540°。

      生:还可以在五边形里找一个点,从这个点出发连接每个顶点,将五边形分

成5个三角形,用180°×5,还要减去360°,因为多算了中间哪个周角。

      ……

      师:我们已经研究了四边形、五边形、六边形的内角和问题,比较每次得到的结果,你有什么发现?

生:我发现多边形的边数越多,它的内角和就越大。

生:我们发现多边形的划分出的三角形个数比边数少2。

       师:这个规律你怎么观察到的?

      生:上下看的,四边形分成了2个三角形,4-2=2;五边形分成了3个三角形,5-2=3;六边形分成了4个三角形,6-2=4,……以此类推,边数-2=三角形的个数。所以多边形的内角和=(边数-2)×180°。

       生:我们来观察第二种计算方法,就可以发现多边形的内角和=边数×180°-360°。

       2.沟通方法,验证规律

      师:这两种方法之间有什么联系吗?

      生:这两种方法其实一样的,我们可以用乘法分配律来说明:

(边数-2)×180°=边数×180°-360°

       师:这个规律是否适用所有的多边形呢?我们还需要来验证。每位同学举一个例子来说明。

 生:七边形的内角和=(7-2)×180°=900°。

 生:八边形的内角和=(8-2)×180°=1080°。

       ……

  生:一百边形的内角和=(100-2)×180°=17640°。

       本环节通过学生自主探究,将五边形、六边形转化为多个三角形,逐步发现边数与三角形个数之间的关系,积累了丰富的数学获得经验。然后,利用乘法分配律沟通两种分法得到的计算方法,引导学生尽可能多而全面的举例,这样得到的结论可靠性就强一些。同时重视学生用规范的数学语言进行表述,重视板书规范严密的推导过程,有利于学生观察、归纳,让学生理解和明晰计算方法的由来。这样的数学活动过程,不仅能锻炼学生的数学归纳概括能力,同时帮助学生积累了如何研究问题的经验。

    (四)引导深度思考,培养推理能力

      学生的推理能力主要表现在能通过观察、实验、归纳、类比等活动获得数学猜想,并进一步寻求证据,给出证明或举出反例,能清晰、条理地表达思考过程,做到言之有理、落笔有据。“课标2011版”指出:推理能力的发展应贯穿于整个数学学习过程中。

      1. “发现怎么算”,归纳推理

在探究“五边形、六边形内角和”之后,学生能初步感知多边形内角和的计算方法,通过举例验证得到一般规律,这是一个从特殊到一般的归纳推理过程。推理的过程如上,不再赘述。

       2. “知道为什么这么算”,演绎推理一般情况下,归纳推理能够得到一个大家都公认的结论,在我们小学阶段更多的是归纳推理占据主导地位,如小学数学的各种概念、计算法则、公式等,绝大多数都是通过丰富的具体实例,逐步抽象、概括出来的。但是如果能挖掘结果的本质,揭示其内在原因,不仅可以使学生知其然,还能知其所以然。多边形内角和为什么是“(边数-2)×180°”,这的确是一个具有高阶思维含量的问题,教师该如何引导学生进行深度思考呢?

       师:为什么划分成的三角形个数比边数少2?

生:当我从A点出发来划分三角形的时候,A点只能和C、D相连,不能和A旁边的B、E两个点相连。所以连线的条数应该是“边数-3”,但是三角形的个数又比分割线多1,比如五边形的分割线是2条,分成了3个三角形。所以三角形的个数应该是“边数-2”。

       生:比如五边形分出的三角形,从A点出发,除了A点两侧的两条边组成的三角形是重复的,还剩下3条边,各对应一个三角形,所以能分成(边数-2)个三角形。

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想一想

      据说,这是马云在一次面试中出的题目,当时只有一个人答对了。

你若盛开 蝴蝶自来

审核人:陈喆谊      李璐

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