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图形的度量之长度、面积、体积

 wangzh311 2022-09-19 发布于浙江

张奠宙先生的在《小学数学教材中的大道理》一书《深入浅出,平易近人——怎样测量长度、面积和体积》中说,测量过程的本质一样,数学测量的本质是给每一个线段一个合适的数,面积是一个数。史宁中教授在《小学数学基本概念和运算法则》中对三者的刻画是:长度是一维空间图形的度量,面积是二维图形的度量,体积是三维图形的度量。这三种度量的基础是直线段的长度,直线段长度的基础是两点间的直线距离。因此度量必须确定度量单位,所谓的度量就是:计算所要度量图形所包含多少个度量单位。面积和体积度量单位的基础是一维空间的长度单位,这个长度单位是人为规定。  

     王永春老师在《小学数学核心素养论》对这几个核心概念的阐述分别做了阐述。

    长度(一维图形)一个数量就可以确定、表达线段的长短(大小),用长度单位度量一条线段的结果(量数),就是该线段的长度。连接两点间线段的长度,又叫做两点间距离。线段有两个含义:一个表示以AB为端点的线段,一个表示线段AB的长度。
    角度(二维图形)角的大小需要两个量来确定,即弧长和半径确定角的大小。以角的顶点为圆心,以r为半径画圆,该角所对的圆弧长L除以周长,再乘360度,积就是该角的大小。个人认为这样的观点不必小学生知道,但是作为老师,我们理解和掌握目的是为了更好的开展教学,学生只需要理解角的大小和开口有关即可。至于为什么这样是初高中学生的事。

    面积(二维图形)必须两个量确定、表达一个面的大小。根据《辞海》中关于“面积”的定义,度量对象为平面或曲面上的某个区域。而这个区域是通过封闭图形来反映的,也就是说用一维的边线“围”出了二维的面。张奠宙先生认为,面积是人与生俱来的直觉,反复讨论什么是表面,意义不大。也就是说,在确定度量对象教学中,要淡化“表面”的感知与概括。正如张奠宙先生所言,“面积是人与生俱 来的直觉”。实际教学显示,学生对“面”有着 丰富的感知经验,能正确举例、指认面积度量 的特定区域(即使有学生没有摸全整个面,甚 至只用手指比划了面的边线,这也是直观感知。比如长方形的面积,仅仅知道长或宽的大小,无法确定这个长方形的面积,必须知道长和宽这两个数量。个人认为五种基本的平面图形都是遵循这个原则,比如圆的面积是 ΠR2 实际上是ΠR×R。

      体积(三维图形)必须三个数量才能确定、表达物体或空间的大小。与面积的度量类比,比较容易理解立体图形的体积单位是单位正方体,长方体的体积公式作为其它立体图形的体积公式推导的逻辑起点。

宋煜阳老师对面积的研究

一、教学实践

Law

(一)指认和表征面积的度量对象

1. 举例描述,指认面积的度量范畴

师:今天我们来研究“面积”。听说过面积 吗?能举个例子说一说吗? 

生:(拿起数学课本,边摸课本封面边口 述)书本封面的大小就是它的面积。 

师:刚才你用手比划了一个范围,课本封 面的面积是指哪个范围的大小?

 生:是指整个长方形这个范围的大小。 

教师印画出长方形,指认并介绍用斜线来 表示这个范围。

 结合学生举例提到的黑板、课桌面的面 积,要求学生比划和描述这些面大小的范围。 

小结指出:面积是讲一个范围的大小的。 

2. 解读信息,图示表征面积的含义

 师:草地有面积吗?它表示哪个范围的大小? 

生:有面积,表示整块地范围的大小。 

师:羊村里的小羊们正在讨论草地的大小 呢。这是懒羊羊的信息(图4),你能看懂吗?

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生:看不懂。因为没看到地,不知道懒羊羊的地有多大。 

师:这是沸羊羊的信息(图5),能听懂吗?

生:能听懂。意思是把懒羊羊的地看成一 份,沸羊羊的地有这样的两份。 

师:请大家试着画一画懒羊羊和沸羊羊的 地,并画上斜线来表示地的范围。 

学生独立画图后选取部分学生的作品,组 织交流。 

呈现四幅作品,讨论:这些图符合“沸羊羊 的地是懒羊羊的两个那样大”的意思吗?

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学生对前三幅(图 6、图 7、图 8)认可,对图 9提出异议。 

生:面积是需要围起来的,它没有围起来, 不符合要求。 

生:这是线段,封闭图形才有面积。 

师:说得真好!这幅图表示的是两条线段 长度的 2倍关系,而面积是讲范围大小的。只 有封闭图形才有确定的范围,才有它的面积。

(二)借助图形来表示面积数

1.用数来记录面积 

师:这三幅图(图 6、图 7、图 8)虽然形状不 一样,但都表示出了沸羊羊的地是懒羊羊的两 倍。如果把懒羊羊地的面积看作“1”,那么沸 羊羊地的面积怎么表示? 

生:用2来表示。 

师:面积的大小,我们可以用数来记录。 

2. 用统一的正方形作为面积单位进行计数 

组织讨论美羊羊和沸羊羊的地(图10),哪个面积大?学生提出以下三种方法。

方法一:把两个图形叠在一起比较,多出来的部分剪下来再比,直至比出结果。

方法二:先量出正方形的边长和长方形的长、宽,再算出面积,就可以知道哪个面积大了。

方法三:拿小正方形放到两个图形里面摆一摆,谁用到的小正方形的数量多,谁的面积就大。

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师:同学们觉得这些方法怎么样?

讨论得出:方法一比较麻烦,方法二还没有学过,方法三值得尝试。

学生独立尝试用小正方形在两个图形内画一画、数一数,记录小正方形的个数。反馈学生的作品(图11、图12、图13),展开交流。

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师:同样是美羊羊的那块地,它的面积怎 么有的是 9 个小正方形,有的是 16 个小正方 形,还有的是20个小正方形呢? 

生:因为小正方形的大小不一样。 

生:用不同的小正方形去量,量出来的个 数就不一样了。 

师:是啊,如果用各自不同的正方形去量, 量出来的面积结果就不一样了。所以,测量面 积的时候需要统一的正方形作为标准,叫做面积单位。那么,美羊羊和沸羊羊地的面积应该 是几个小正方形呢? 

生:美羊羊地的面积是 9 个小正方形,沸 羊羊地的面积是8个小正方形。 

师:刚才沸羊羊地的面积用 2 来表示,现 在怎么用8来表示了呢? 

生:因为前面是把懒羊羊地的面积看成 1 的,现在是把小正方形看成1的。

生:懒羊羊地的面积其实是4个小正方形。 

师:通过刚才的研究发现,面积的大小可 以用正方形作为面积单位来数,用“几个正方 形”来表示它的测量结果。

(三)数中想形,辨析概念

 1.根据面积数想图形形状 

出示慢羊羊村长的信息“我的地有 8个小 正方形那样大”,让学生猜猜这块地的形状,并 在方格图里画一画。 

呈现学生的作品(图 14),判断讨论:这些 作品形状不同,面积都表示8个小正方形吗?

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确认后小结得出,面积数相同,形状可以 不同。

2. 面积相同,周长可能不相同 

呈现慢羊羊村长地(图15)和灰太狼地(图 16)的形状,出示灰太狼的信息“我的地和慢羊 羊地的面积一样大,而且周长也一样长”,讨 论:灰太狼骗我们了吗?

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生:没有骗我们。 

生:骗了!面积是一样大的,都是 8 个小正方形,可周长不一样长。

组织学生对两幅图的周长进行指认,得出图 15的周长有 12条小正方形的边长,图 16的周长有14条小正方形的边长。

呈现图 14的前三幅图,讨论指认:这些是同学们自己画的慢羊羊地的形状,面积都是 8个小正方形,它们的周长相同吗?

通过数数确认,三幅图的周长分别为 12、14、18条小正方形的边长。

梳理后小结得出:面积相同的图形,周长不一定相同。


以下的图片是观看度量主题讲座时拍下来的。个人感觉和今天的主题很吻合,

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