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经历数学化过程,提升数学素养

 慢点数学 2024-05-23 发布于江苏

“数学化”就是运用数学的思想、方法去分析和研究客观世界的种种现象,并加以分析、整理和组织的过程。在此过程中,可以积累学习经验,发展探究能力,提升数学素养。

1.经历一般化,感受数学化

学生读完题后,就会思考:假设第一只和第二只小猴先抬,抬到第100米时,第一只就和第三只小猴抬,抬到第200米时,就让第二只和第三只小猴抬完最后的100米。这样平均每只小猴就抬了200米。可以看出,学生的推理条理清晰,数量划分也正好符合题意。但没有经历数学化过程,也就不能形成解决此类问题的一般方法,更没有做到有效提升数学的素养
如果接着学生的解答进行提问:现在是3只小猴要把一个西瓜抬回家,如果有4只小猴要把一个西瓜抬回家,那么平均每只小猴要抬多少米呢?学生立刻给出了答案:第一只和第二只抬150米,第三只和第四只抬150米,正好抬到家。如果有5只小猴要把一个西瓜抬回家呢?这时,学生们遇到了问题:假设第一只和第二只小猴先抬,那么要抬多少米才能换其它小猴来抬呢?如果抬到100米时再换小猴,显然是行不通的,怎么办?其实,学生遇到的问题正是解决此类问题的一般方法,那么现在就是让学生经历去情境化,体验数学化的过程。
假设5只小猴分别为甲、乙、丙、丁、戊,他们两两组合,就会出现10种抬瓜情况:甲乙、甲丙、甲丁、甲戊、乙丙、乙丁、乙戊、丙丁、丙戊、丁戊,且每只小猴都要抬4次。于是就有300÷10=30(米),30×4=120(米)。所以,平均每只小猴抬120米。题目研究到这里,再回到原来的思考题:3只小猴抬一个西瓜回家,就会有3种抬瓜组合——甲乙、甲丙、乙丙,且每只小猴抬2次。于是有300÷3=100(米),100×2=200(米),每只小猴抬200米的结果。此时,学生就明白了,为什么3只小猴抬一个西瓜,要每抬100米就要换一只小猴的道理。
你发现解决此类问题的规律是什么?用你发现的规律去解决下面的问题:在公园里,小明、小红、小兰、小军、小亮五人要从荷花池到清风亭,全程800米,现在只有一辆三人骑的观光车,他们轮流骑车和步行,那么平均每人要步行多少米?学生立刻意识到,现在是要把5个人进行三三组合,就会出现10种组合情况,每人在这10种组合中出现了6次,也就是骑行了6次,步行了4次,即800÷10=80(米),80×4=320(米),所以平均每人要步行320米。

2.抽象一般化,体验数学化

这是六年级上册,在探究长方体和正方体的体积时设计的一道拓展练习题。多数学生感觉困难,问其原因,他们说是条件中缺少长方体水箱的宽这一条件,情况真的是这样的吗?
通过对条件的分析可知,图与图中水的体积是相同的。但图中长方体水的长为90cm,水深20cm,要求长方体水的体积,则必须要知道水箱的宽;图中长方体水的长为30cm,要求长方体水的体积,则必须要知道水箱的宽和水深。显然,利用现有的条件去解决问题,就会出现两个未知量的现象,这要是放在初中利用方程组便可以解决,怎么办?

你们结合图形估计一下,水箱的宽会是多少?利用你估计的数据进行计算。一位学生估计水箱的宽是30cm,利用水的体积不变得到90×20×30=30×30×h,求出其中的h=60,也就是图中的水深60cm;一位学生估计水箱的宽是20cm,也是利用水的体积不变得到90×20×20=30×20×h,也求出其中的h=60,图中的水深60cm。多数学生都是估计这两种情况,接着提问:如果水箱的宽不正好是整十数呢?比如宽是28cm,结果又会怎样?学生通过计算,立刻验证了结论的正确性:90×20×28=30×28×h,求出h=60。如果再换成其它数字,是否还有这样的结论呢?你认为求图中水的深度,与水箱的宽度有关系吗?既然没有关系,那么水箱的宽可以用什么来代替?有的说用什么数字都可以;有的说用x表示;有的说用字母来表示;……90×20×X=30×X×h,求出h=60。经过他们的探究,验证了猜想的正确性。
这就是用字母表示数的优点,不但可以有效避免具体数字的局限性,而且具有代替具体数字的合理性与全面性。有时我们用字母来表示题目中的未知量,可以起到全面替代、成功过渡、完美解题的作用。

3.归纳一般化,尝试数学化

在解决这个较为复杂的实际问题,可以先运用动手操作,再通过交流与归纳,总结出解决问题的方法,也不失为是一种好的方法。但如果能根据事物所体现的本质属性并沿着这些属性进行分析、思考、探索与归纳,那么便很快就找到了解决问题突破口。我们知道一个长方体的所有棱长就只有三种长度、所有面也只有三种形状,即长宽高共有四组、前面上面右面共有2组。借助这个归纳出的结论,能不能很快找到要选择的面呢?
我们不妨给每种图形编上编号,如下图:

1、如果先选,接着可以选,这时出现了长10cm宽8cm高8cm的三种长度的情况,于是还需要选来组成第三个面。所以需要4张、需要2张,便可以围成一个长方体。(①②组合)
2、如果先选,接着选,这时出现了长10cm宽8cm高5cm的三种长度的情况,于是还需要选来组成第三个面。所以需要2张、需要2张、需要2张,便可以围成一个长方体。只要选①③④,都与这种围法是一样的。(①③④组合)
3、如果先选,接着可以选,这时出现了长10cm宽8cm高10cm的三种长度的情况,于是还需要选来组成第三个面。所以需要4张、需要2张,便可以围成一个长方体。(①⑤组合)
4、如果先选,接着只能选,这时出现了长8cm宽8cm高5cm的三种长度的情况,于是还需要选来组成第三个面。所以需要4张、需要2张,便可以围成一个长方体。(②④组合)
5、如果先选,接着选,这时出现了长10cm宽5cm高10cm的三种长度的情况,于是还需要选来组成第三个面。所以需要4张、需要2张,便可以围成一个长方体。(③⑤组合)
这样,通过分类、有序的数学思想方法,便可以很快找出相邻的三个面,从而确定长方体的形状,取到了很好的效果。这正是以归纳的一般结论为抓手,以变中找不变的思想为指导,通过有序分类的方法实现了问题的解决,展现了一个完整的数学化过程。

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