文|黃麗娟
在新課標(biāo)背景下,通過學(xué)習(xí)“雞兔同籠”內(nèi)容,學(xué)生要在現(xiàn)實(shí)生活中體會(huì)到“發(fā)現(xiàn)—抽象—簡化—解決—處理”這一思想活動(dòng)的全過程。在“雞兔同籠”問題探索活動(dòng)中,教師可以讓學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)、猜想、驗(yàn)證等活動(dòng)培養(yǎng)理性思維能力,較清晰地表達(dá)自己的思維過程和結(jié)果。同時(shí),能在簡單的“雞兔同籠”問題上,探索出一套行之有效的分析問題、解決問題的方法,使學(xué)生了解數(shù)學(xué)的重要性,并將其應(yīng)用于實(shí)際問題中。
新課標(biāo)提倡將化繁為簡、數(shù)形結(jié)合的理念融入探究和創(chuàng)造的過程中,讓學(xué)生積累更多的思考經(jīng)驗(yàn),逐步形成理性思考方式,構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,并用其來解決現(xiàn)實(shí)中的問題。所謂“模型意識(shí)”,即對數(shù)學(xué)模型的普遍性有初步的認(rèn)知,認(rèn)識(shí)到其能用于某一類問題的求解,這是一種數(shù)學(xué)應(yīng)用的基本方式。在實(shí)際生活中,很多問題都和數(shù)學(xué)相關(guān),并且可以用數(shù)學(xué)的概念和方法來解釋,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“雞兔同籠”問題,可提高學(xué)生的應(yīng)用能力,讓學(xué)生在應(yīng)用定律的過程中,提高交流能力,最終形成推理能力。
“雞兔同籠”問題最早見于《孫子算經(jīng)》,是在中國民間廣泛流傳的趣味算術(shù)題?!半u兔同籠”的教學(xué),目的是讓學(xué)生從古代數(shù)學(xué)題目中感受到我國的數(shù)學(xué)文化,讓學(xué)生更好地理解各種解題的方式?!半u兔同籠”問題的求解方法有列表法、假設(shè)法、方程法等,因?yàn)閷W(xué)生還沒有學(xué)會(huì)這一單元的公式,所以這節(jié)課的重點(diǎn)是讓學(xué)生自己去猜測、思考,進(jìn)行推理。
“雞兔同籠”的學(xué)習(xí)既能訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維,又能讓學(xué)生感受到一般的代數(shù)方法,具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。在解答此類問題時(shí),教材呈現(xiàn)出由學(xué)生一步一步地解題的步驟。運(yùn)用“假設(shè)法”可以訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維,而用“方程式”可以使學(xué)生感受到一般的代數(shù)方法。所以,對于“雞兔同籠”的解題,學(xué)生可以選擇任何一種解題方式,這就需要學(xué)生形成良好的思維能力。
1.運(yùn)用列表、假設(shè)方法來解答“雞兔同籠”的題目,培養(yǎng)學(xué)生的思考能力,體驗(yàn)猜測驗(yàn)證、假設(shè)建模等數(shù)學(xué)思維方式。
2.培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,提高其運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)的能力。
教學(xué)重點(diǎn):通過“雞兔同籠”問題的解答,找出幾種不同的解決辦法。
教學(xué)難點(diǎn):靈活運(yùn)用方法解決“雞兔同籠”問題。
師:今天我們這節(jié)數(shù)學(xué)課是一堂趣味的數(shù)學(xué)課,在這節(jié)課之前,我要和同學(xué)們做一個(gè)游戲,我畫,你們猜,大家猜一猜,我畫的這是什么。(小雞)一個(gè)圓形代表頭部,兩條垂直的直線代表腿部。還有一個(gè)小動(dòng)物,有兩只長長的耳朵,這是什么動(dòng)物?(兔子)大家都猜出來了吧,我們這節(jié)課的主角是兔子和小雞,下面讓我們開始今天的學(xué)習(xí)吧!
師:我們國家有很長的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)歷史,有很多古老的、有趣的故事,至今還在我們的生活中流傳著。今天我們要講的是一道很有意思的古代數(shù)學(xué)題——雞兔同籠。
多媒體出示:籠子里關(guān)著小兔和小雞,上有35只頭,下有94 只腳,請問一共有多少只兔子、多少只雞?
(板書:數(shù)學(xué)廣角——雞兔同籠)
師:現(xiàn)在請大家猜猜看有幾只雞、有幾只兔子。
生1:我想應(yīng)當(dāng)是雞有10 只,兔有25 只,如果這35 個(gè)腦袋都是雞,那就是70 條腿,94 只腳比70 條腿多。因此,我想應(yīng)當(dāng)是兔子更多一些。
生2:我不同意她的觀點(diǎn),我覺得應(yīng)該少一些兔子,多一些雞。我猜想,若有35 個(gè)兔子腦袋,那就該有140 只腳,140 比94 更多,那就證明兔子的數(shù)量多了,因此我猜想有13 只兔子,21 只雞。
師:看來大家都有濃厚的探索興趣,看著大家各抒己見,我真的感到十分欣慰!那就請大家在練習(xí)本上嘗試自己檢驗(yàn)一下吧!
相信在上一個(gè)環(huán)節(jié),大家對“雞兔同籠”都有所了解了,現(xiàn)在讓我們看一下課件。有沒有人能帶著感情念出來?能不能說清楚?
多媒體出示:
?《孫子算經(jīng)》中“雞兔同籠”原文內(nèi)容:今有雉兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足。問雉兔各幾何。
師:你能從中得到什么資料?結(jié)合日常生活中的常識(shí)性知識(shí),你還可以得出什么結(jié)論?(點(diǎn)名報(bào)告)
師:根據(jù)以上的資料,讓我們先來猜測一下,這個(gè)籠中有多少只雞、多少只兔子?(給學(xué)生一點(diǎn)時(shí)間去猜)你怎么知道是對是錯(cuò)?(確認(rèn)了腳的個(gè)數(shù))這能否隨便猜?要把握什么?
師:每個(gè)人都猜測出了幾組數(shù)字,但都被證明是錯(cuò)的,那么多人怎么會(huì)猜錯(cuò)?(數(shù)據(jù)過大)事實(shí)上,我們在做數(shù)學(xué)研究時(shí),往往會(huì)將復(fù)雜的事情簡單化,將數(shù)字變小,從簡單的問題開始。例如,我們可以先猜測5 只雞和5 只兔子的腳的總數(shù),再逐步增加難度。這一次我們能不能猜對?請你自己計(jì)算、思考,把答案寫在卡片上!
在呈現(xiàn)教學(xué)情境的過程中,利用古代數(shù)學(xué)問題,讓學(xué)生感受到我國古代數(shù)學(xué)文化的源遠(yuǎn)流長,在感受數(shù)學(xué)文化時(shí),還能激發(fā)出學(xué)生的民族自豪感和愛國熱情。同時(shí),學(xué)生通過對結(jié)果的猜測和修正,可得出正確答案。如果學(xué)生不能得出正確的結(jié)論,教師就可以進(jìn)行下一步的教學(xué),適當(dāng)刺激學(xué)生對問題的探索,也為下一步“化繁為簡”打下良好的基礎(chǔ)。
1.列表法
籠子中有若干只雞和兔子,從上面看一共是8個(gè)頭,從下面看一共是26 只腳,你是否能知道兔子和雞都有多少?
師:通過猜測,你能猜出有多少只雞嗎?有多少只兔子呢?
生:3 只雞、5 只兔子。
師:怎樣才能確定這是正確的呢?
教師指導(dǎo)學(xué)生說出自己的解題思想和步驟。
生1:我是將8 個(gè)腦袋平均分成8 份,4 只雞、4只兔子,一共24 只腳,缺2 只腳,表示雞較多,兔較少,調(diào)整后3 只雞、5 只兔子。
生2:我先從1 只雞和7 只兔子開始計(jì)算。
生3:我先從7 只雞和1 只兔子開始計(jì)算。
……
師:同學(xué)們,如果我們用表來排列我們剛才所做的論證,這就叫列表法?,F(xiàn)在,請大家翻開課本第104頁,將第一個(gè)表格填滿。
生:老師,我沒有使用列表方法,我是用圖形來尋找答案的。
師:同學(xué)們,請你們站在黑板前面,向我們展示你的學(xué)習(xí)方式。(見圖1)
圖1
2.畫圖法
師:經(jīng)過剛剛的練習(xí),大家對“雞兔同籠”的問題都有了一定的認(rèn)識(shí),并且在討論中發(fā)現(xiàn)了一條非常簡便的思路,那我們再把這個(gè)思路繼續(xù)應(yīng)用下去,如何才能使它變得更加簡便?
(學(xué)生討論:如果8 個(gè)腦袋都是雞,會(huì)比較容易計(jì)算。)
師:剛才我們用圖解法解決“雞兔同籠”問題,這是另外一種解題方式,除了畫圖法,還有假設(shè)法。
3.假設(shè)法
師:下面請大家用假設(shè)法進(jìn)行解題。
生:首先,將8 個(gè)腦袋都看成是雞的,共有16 只腳。假設(shè)所有的雞籠都被關(guān)了起來,即8×2。其次,籠中共有26 只腳,我們只數(shù)出16 只,還少數(shù)出10 只腳,即26-16=10(只),這是一個(gè)很大的數(shù)字。最后,一只兔子比一只雞多出兩只腳,因此我們在第1 只雞上加出兩條腿,這樣就少計(jì)算出8 只腳,再在第2只雞上加出兩條腿,以此類推,總共為5 只雞加出2條腿,則圖中有5 個(gè)頭是4 條腿,4 條腿的是兔子,2條腿的是雞。求兔子的數(shù)量,是10÷2=5,雞的數(shù)量是8-5=3。
師:同學(xué)們,你能看到8 個(gè)腦袋都是兔嗎?現(xiàn)在,請學(xué)生在自己的習(xí)題冊上做一個(gè)簡單的計(jì)算。
教師引導(dǎo)學(xué)生自己試著去解答問題,分層次地進(jìn)行討論和交流,目的是讓學(xué)生逐漸清楚地理解:總腳數(shù)的差值中有多少個(gè)2,而“2”就是兔子與雞腿的差值。
師:同學(xué)們,“雞兔同籠”這種從正向思維到逆向思維的方式來解決數(shù)學(xué)問題,很有難度。同學(xué)們,我們的先人很聰明,他們在1600 年前就找到了“雞兔同籠”這個(gè)題目,這個(gè)題目比較難,本來是要讓小朋友去體驗(yàn)一個(gè)由淺入深的過程,但我們的先人認(rèn)為,只要我們從最簡單的知識(shí)開始,就可以感受到其中的數(shù)學(xué)價(jià)值,用更多數(shù)學(xué)問題為生活服務(wù)。
學(xué)生在小組內(nèi)查找“雞兔同籠”的數(shù)學(xué)資料。
數(shù)學(xué)文化的滲透,使學(xué)生能根據(jù)自己所學(xué)到的知識(shí),來解答“雞兔同籠”這道古老的難題。在此基礎(chǔ)上,引入有趣的解法,從而營造出良好的文化氛圍,使學(xué)生能更好地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,更能讓學(xué)生體會(huì)到我國數(shù)學(xué)文化的古老與美好,從而提升學(xué)生的民族自豪感。
請大家結(jié)合所學(xué)的“雞兔同籠”知識(shí)進(jìn)行拓展練習(xí)。
1.有烏龜與仙鶴共40 只,烏龜與仙鶴共112 條腿。有多少只龜,多少只鶴?
2.自行車及三輪共10 輛,共26 個(gè)輪子,有幾輛自行車,幾輛三輪車?
3.小紅用13 塊6 毛錢買了35 枚面值分別為20分和50 分的郵票,請問這35 枚郵票中的兩種郵票各有幾枚?
師:同學(xué)們,請結(jié)合“雞兔同籠”知識(shí),設(shè)想在上面這幾道題中找到“雞”和“兔”,并且分別求出“雞”和“兔”都有多少只?
師:上面這些題和“雞兔同籠”知識(shí)有什么相同點(diǎn)?
生:均采用假設(shè)法。
這些實(shí)踐題不管是題目本身,還是表達(dá)方式,都與“雞兔同籠”題有很大不同。然而,雖然表面上看起來與“雞兔同籠”無關(guān),但學(xué)生卻能輕松地解答出來。這一正向遷移表明,學(xué)生對“雞兔同籠”的認(rèn)識(shí)已由“特殊”上升到“一般”,并具有一定的數(shù)學(xué)視野,通過遷移使其結(jié)構(gòu)得到完善,使其成為一種有效的學(xué)習(xí)策略,從而形成模式意識(shí),提高以數(shù)學(xué)語言來表現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活的能力。
?在“雞兔同籠”問題的解法中,猜想是對這類問題進(jìn)行探索和求解的方法之一,而列表法則有助于對這類問題進(jìn)行有條不紊的思考,有助于對這類問題進(jìn)行有效的推理,為這類問題提供了一種可操作的思路。在教學(xué)時(shí),教師要給予學(xué)生充足的空間,有充足的時(shí)間去探究和討論解決此類問題的方法。
?假設(shè)法屬于一種算術(shù)方法,可以被分成四個(gè)主要的步驟,即假設(shè)—計(jì)算—推理—調(diào)整。假設(shè)法的計(jì)算相對簡單,但理解算理會(huì)有一定的難度,特別是推理和調(diào)整這兩個(gè)步驟很難理解,學(xué)生如果不能通過這兩個(gè)階段,就不能真正地掌握假設(shè)法。在教學(xué)時(shí),教師要仔細(xì)分析學(xué)生存在的思維障礙。當(dāng)學(xué)生完全掌握假設(shè)法后,教師還可以利用“半兔法”“抬腳法”等特殊的假想方法,讓學(xué)生體會(huì)到假想方法的精妙和靈活性,再將其應(yīng)用到解題中,切實(shí)提高學(xué)生對這一部分知識(shí)的學(xué)習(xí)及應(yīng)用能力。