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        圓的面積計(jì)算公式創(chuàng)新教法

        2018-09-01 09:32:06馬乃驥
        關(guān)鍵詞:圓的面積計(jì)算公式

        馬乃驥

        [摘 要]利用切分重組法來推導(dǎo)圓的面積計(jì)算公式,一直是圓的面積教學(xué)多年來沿襲下來的“古方”,在其中初步滲透極限思想已成為教學(xué)的最大亮點(diǎn)。為了打破圓形與多邊形面積求法理論割裂的尷尬局面,利用圓形與正方形的關(guān)聯(lián)性展開教學(xué),將圓形置于整個(gè)面積求法的大背景下,使學(xué)生對圓的面積計(jì)算公式的認(rèn)識更加全面深刻。

        [關(guān)鍵詞]圓的面積;計(jì)算公式;極限思想

        [中圖分類號] G623.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1007-9068(2018)20-0026-02

        “圓的面積”是小學(xué)幾何學(xué)習(xí)的重點(diǎn),它是平面線條由直線向曲線過渡的知識轉(zhuǎn)折,線條由直到曲,需要學(xué)生的思維有一些突破。理論上,曲邊形應(yīng)該采用微積分知識求面積,教材采用的實(shí)驗(yàn)法推導(dǎo)面積公式,間接滲透了極限思想。推導(dǎo)出圓的面積計(jì)算公式后,教材編排了兩道公式應(yīng)用類習(xí)題。課后,筆者進(jìn)行了后測。后測試題如下:(1) 如圖1,若正方形的面積為36 cm2,則圓的面積是多少?(2)若正方形的面積為20 cm2,則圓的面積是多少?答題情況如下表。

        一、分析診斷

        1.對面積的意義理解不夠深刻

        在學(xué)習(xí)“圓的面積”之前,學(xué)生已經(jīng)學(xué)過了簡單的平面幾何圖形的面積,并能夠說明白什么是面積。于是在教學(xué)“圓的面積”時(shí)筆者就沒有復(fù)習(xí)面積的概念。后測結(jié)果顯示,當(dāng)正方形面積為20cm2時(shí),學(xué)生求出正方形的邊長為5 cm,其實(shí)是將面積與周長概念混淆了。

        2.對公式的推理過程不清楚

        后測數(shù)據(jù)顯示,學(xué)生能順利將平方數(shù)“36”分解成6cm×6cm,求出正方形的邊長為6cm,觀察圖形可知,正方形邊長等于圓形半徑,然后根據(jù)圓的面積公式S=πr2,代入數(shù)據(jù)即可求出圓的面積。但是數(shù)據(jù)“36”變成“20”后,學(xué)生就做錯(cuò)了。他們總是先求出半徑的具體數(shù)值,再代入圓的面積公式,完全沒想到能將r2作為一個(gè)整體代入公式就可求解。

        3.缺乏探究經(jīng)歷

        教材是通過剪、切、拼、貼等將圓形分割成若干個(gè)近似的等腰三角形,然后交叉嵌入,形成一個(gè)近似的平行四邊形(或者長方形),最終利用求四邊形面積法推導(dǎo)出圓的面積計(jì)算公式。許多教師認(rèn)為圓的面積計(jì)算公式的推導(dǎo)過程含有極限思想,超出小學(xué)生的認(rèn)知范圍,于是只要求學(xué)生記住面積公式。用單一的方法推導(dǎo)公式,學(xué)生無法經(jīng)歷“異中求同”的思維訓(xùn)練,缺乏對面積計(jì)算公式權(quán)威性和嚴(yán)謹(jǐn)性的認(rèn)同。

        二、解決對策

        1.重視情境操作,感悟“面積意義”

        研究表明,通過實(shí)踐操作得到的面積概念信息是深刻、穩(wěn)固而理性的。教學(xué)中,教師應(yīng)設(shè)計(jì)一些操作環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生揣摩并體會圓的面積意義。

        例如,在“圓的面積”一課開始,筆者設(shè)計(jì)這樣的活動:

        (1)描畫,區(qū)分周長和面積

        出示四個(gè)大小不一的圓形(如圖2),讓學(xué)生嘗試描繪周長和面積。學(xué)生能用繞線法來感知周長,用剪紙法來感知面積,在比較中發(fā)現(xiàn),周長是線條的長度,而面積是平面展開的大小。

        (2)比較、感悟面積與什么有關(guān)

        面對四個(gè)不同大小的圓形,學(xué)生會在觀察和比較中思考:圓的面積大小跟圓的什么有關(guān)?在初步交流中發(fā)現(xiàn),影響圓的面積大小的因素主要是直徑和半徑。在教學(xué)中,充分運(yùn)用比較的方法,有助于突出引起面積大小變化的主因。

        2.借助幾何直觀,聚焦“公式本質(zhì)”

        在探究“圓的面積”時(shí),可利用幾何直觀充分揭示其與正方形面積的關(guān)系,并通過計(jì)算理解公式本質(zhì)。

        (1)感知圓與正方形面積的大小關(guān)系

        呈示三個(gè)不同的正方形和一個(gè)圓(如圖3),引導(dǎo)學(xué)生觀察分析,判斷它們的面積大小關(guān)系。

        先讓學(xué)生比較三個(gè)正方形的面積大小,通過計(jì)算,學(xué)生發(fā)現(xiàn)圖(b)正方形面積是圖(a)正方形面積的4倍,圖(c)正方形面積是圖(a)正方形面積的2倍。學(xué)生會感到好奇,“圖(d)圓的面積是圖(a)正方形面積的多少倍呢?”從而發(fā)現(xiàn)正方形面積和圓的面積有個(gè)共同部分就是1cm2。

        (2)感知圓的面積與正方形面積的大小關(guān)系

        先畫出一個(gè)正方形,再以正方形的頂點(diǎn)為圓心、邊長為半徑畫圓,估測:圓的面積與正方形面積的倍數(shù)關(guān)系。(如圖4)

        從原始的“數(shù)方格”起步,作出輔助線、圓的內(nèi)接正方形和外切正方形,進(jìn)行轉(zhuǎn)換和間接對比,得出圓的面積約為正方形面積的2至4倍,讓學(xué)生明確:圓的面積與r2成正比,比值為圓周率。

        三、探索驗(yàn)證

        1.于多種形式的探索中體驗(yàn)轉(zhuǎn)化思想

        可直接要求學(xué)生用割補(bǔ)法將圓形轉(zhuǎn)化為已經(jīng)學(xué)過的幾何圖形,以小組為單位合作探究圓的面積計(jì)算公式。由于圓的大小以及分割的份數(shù)不一樣,學(xué)生得到了多種多樣的方案。學(xué)生通過觀察實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)可以將圓形轉(zhuǎn)化為近似的長方形,分得越精細(xì),越接近長方形,再通過轉(zhuǎn)化前后的對比,發(fā)現(xiàn)了變化量和恒等量,從而推導(dǎo)出圓的面積計(jì)算公式。

        2.以不同的推演方案驗(yàn)證公式的可信度

        教材只提供了“轉(zhuǎn)化為長方形”這一種轉(zhuǎn)化模式。為了追求多樣性,筆者引導(dǎo)學(xué)生求異求變:“以平分成16份為例,除了長方形,還可以拼接成什么圖形?能利用新圖形推導(dǎo)圓的面積計(jì)算公式嗎?”

        學(xué)生通過將圓轉(zhuǎn)化成三角形、梯形(如圖5),從不同角度推導(dǎo)出了圓的面積計(jì)算公式,經(jīng)歷不同的推導(dǎo)過程后,轉(zhuǎn)化思想得以培養(yǎng)。

        站得高才能看得遠(yuǎn)。一切嘗試得出的結(jié)果只有經(jīng)過多番證明,才顯得真實(shí)可靠。正是因?yàn)橛辛饲懊嬲叫蔚囊I(lǐng),后面的多樣性重組法才有了堅(jiān)固的理論根基。

        綜上,圓的面積計(jì)算公式推導(dǎo)是幾何教學(xué)中的重要內(nèi)容。只有創(chuàng)新教學(xué)方法,讓學(xué)生通過觀察、拼接等探究方法,將面積計(jì)算公式盤活,并能融會貫通、運(yùn)用自如,才能有效解決面積計(jì)算問題。

        (責(zé)編 黃春香)

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