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2024年1月5日 星期

围观神奇的默比乌斯带


□苍南县第三实验小学 许陈月

从微观上看,“看看有意思”是《小学生时代》杂志《围观天下》栏目中极富创意的图像呈现;《神奇的默比乌斯带》是小学数学四年级上册中的教学内容。在本课的教学中,需要引导学生经历观察、想象、操作与思考,让学生在对比探究的过程中认识默比乌斯带,发现并验证默比乌斯带的特征,体验“猜想、验证、探究”的数学方法,培养学生空间想象能力及大胆猜测、勇于探究的求索精神。

教师引入有趣的小游戏,用一张普通的纸条串联两颗分开的回形针(蚂蚁和面包屑)勾起学生的好奇心,再以读“看看有意思”顺势导入新课:“不越过纸条的边缘,蚂蚁怎样才能吃到面包屑?”

通过观看微视频,学生了解默比乌斯带的名称和来历,对默比乌斯带的特征及神奇之处已有初步感知。接下来,让学生剪一剪、折一折、想一想、议一议,并初步总结规律,在解决问题的具体情境中展开想象。

教师可根据学生发言尝试将纸条扭转180°、360°、540°,也可沿纸条两等分线剪开、三等分线剪开、四等分线剪开,制造矛盾冲突,引起学生探究思考。

学生出现两种想法:一种是折成普通纸环,面包屑在同一面,可能吃得到,也可能吃不到;一种是尝试折出默比乌斯纸环,就一定能吃到面包屑。

从普通纸环到默比乌斯带,学生的好奇心被一次次放大,教师为学生留足操作、交流、想象和验证的空间,学生的研究能力得到进一步提升。

学生:“我发现普通纸环有两个面、两条边,而默比乌斯带居然只有一个面、一条边,难怪无论面包屑粘在哪一面,蚂蚁都能吃到。”

教师:“你是怎样看出默比乌斯带只有一个面、一条边的呢?”

学生:“我是用涂色的方法。”

教师:“神奇的默比乌斯带不光好玩,在生活中也随处可见。”教师用多媒体展示传送带、打印机墨带、中国科学技术馆“三叶纽结”模型、垃圾桶可回收标志、克莱因瓶等图片。

通过素材搜集的过程,学生感受到强烈的视觉冲击,体会到默比乌斯带单侧曲面特征具有独特的美感和数学的无穷魅力。

默比乌斯带的内容属于拓扑学,理论上对小学生而言有些难度,但这节课具有操作性、挑战性和趣味性,能够让学生通过数学活动感受数学的无穷魅力,拓宽数学学习的视野,激发数学学习的兴趣。

为进一步培养学生的空间想象能力,可以从以下几方面做起。

一是提供丰富的感性材料,形成表象。丰富的空间与图形材料是学生学习理解空间与图形的重要资源,如本课中既有纸条扭成的默比乌斯带实物,又有动画演示的默比乌斯带动态场景。学生能从感性认识中找出实物的外形特征,在建立起图形的鲜明表象的同时,更引导学生学会透过现象看本质。

二是借助动手操作获得直观体验。教师在教学中不仅要重视学生动手操作的过程,更要关注操作的方法,通过观察、触摸、想象、分类和讨论等活动,让学生在比较、分析与综合中抽象出事物的本质,加深对概念及关系的理解,并找出解决问题的策略,以培养学生的思维和表达能力。

三是提倡独立思考和合作交流相结合。学生在交流的过程中能够得到不同的想法,开拓原有的思维,学会从不同的角度看待和思考问题。

四是联系生活实际。通过观看世界各地关于默比乌斯带设计的雕塑及建筑,让学生认识到,生活中处处有数学,数学的价值无处不在,从而树立学好数学、钻研数学的坚定信念。

爱因斯坦说过:“想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界上的一切,推动着进步,并且是知识进化的源泉。”培养学生的想象力,更要重视空间想象力的培养,这对提高学生数学素养、促进创造思维能力的发展极为重要。我们不仅要给学生创造适应发展想象力的思维空间,更要提供有利于形成空间观念的内容、情境和教学方式,引领学生通过多种感官活动,带着数学的眼光去观察、想象、操作和发现。


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