學生初學圓柱體積的時候,教材中通過轉化策略將圓柱轉化成與之等底等高的長方體來研究,由于圓柱的底面積就是長方體的底面積,高就是長方體的高,所以圓柱這一直柱體可以通過“底面積×高”來計算體積。
教材之所以以計算公式V=S底h或V=πr2h的教學為主,是因為數(shù)學問題中通常會已知圓柱的底面半徑(或底面積)和高這樣的信息,學生只要直接將數(shù)據代入以上公式就可以算出它的體積了,應用比較廣泛。但是算圓柱的體積并不是只有V=S底h或V=πr2h這個路徑,還有很大的空間值得我們去探索。
【例1】一個半徑為5分米的圓柱,它的側面積是6.28平方分米,它的體積是多少立方分米?
【解析】2×5×3.14=31.4(分米)——圓柱的底面周長
6.28÷31.4=0.2(分米)——圓柱的高
3.14×52×0.2=15.7(立方分米)——圓柱的體積
此解法綜合運用了圓柱的底面周長C=2πr、圓柱的側面積S側=Ch、圓柱的體積V=πr2h這三個計算公式,公式變換次數(shù)多,邏輯性強,學生做完后會感受到“好大一個彎啊!”
[捷徑]6.28÷2=3.14(平方分米)——圓柱側面積的一半
3.14×5=15.7(立方分米)——圓柱的體積
將圓柱體轉化成長方體后,我們可以算出長方體體積而得出圓柱的體積。計算長方體體積可以用“底面積×高”,也可以用“前面的面積×寬(r)”,學生用V=r就會很輕松地算出圓柱體積了。
[例2]一個圓柱體的底面周長為20厘米,將它沿著底面半徑分割成若干份后拼接成一個近似的長方體,表面積會增加30平方厘米,這個圓柱的體積是多少立方厘米?
[解析]20÷3.14÷2=(厘米)——圓柱的半徑
30÷2=15(平方厘米)——半徑與高的積
(圓柱轉化成長方體后增加了兩個面,其中一個面的面積)
15÷=4.71(厘米)——圓柱的高
3.14×()2×4.71=150(平方厘米)——圓柱的體積
此解法綜合運用了圓柱的底面周長C=2πr、將圓柱轉化成長方體后增加了兩個半徑乘高的面、圓柱的體積V=πr2h等計算公式或一些相關知識,結果正好是150立方厘米,可過程卻相當煩瑣,無論是思維過程還是計算過程,都讓很多學生感到“好難一道題??!”
[捷徑]30÷2=15(平方厘米)——半徑與高的積
(圓柱轉化成長方體后增加了兩個面,其中一個面的面積)
20÷2=10(厘米)——底面周長的一半
15×10=150(平方厘米)——圓柱的體積
將圓柱轉化成長方體之后,還可以用“長方體的橫截面積(新增面之一)×長()”,學生就可以很便捷地算出圓柱的體積了。
【思考】
第一,學生為什么會趨繁避簡,甚至覺得無從下手呢?
事物各部分之間具有一定的關聯(lián)性,要全面認識事物,就得跳出來從整體上進行觀察。雖然主要特點或方法能夠凸顯和代表事物的重要特征,但是割裂地只從一個角度看待事物往往會形成思維定勢,框住學生的思路。
剛才的數(shù)學問題都有一些比較簡捷的路徑來解決,學生為什么想不到這些簡單的方法呢,這是因為學生的思維緊緊地被求圓柱體積的基本公式所牽住,以為圓柱的半徑(或底面積)和高是計算圓柱體積的必要條件。他們的思維之所以比較封閉,是因為教師在教學中引導學生對于圓柱體積的研究,也是緊緊圍繞 V=S底h或V=πr2h這一結論展開的。轉化的過程只是一種形式,目的指向性太強,學生一旦掌握了這一主要的計算方法,轉化的使命也就隨之結束了。
進一步深入研究教材,我們會發(fā)現(xiàn)教材還有很大的空間可以利用。由于圓柱轉化之后的長方體體積的計算方法不唯一,既可以用“底面積×高”,也可以用“前面面積×寬”,還可以用“橫截面積×長”,甚至可以直接用“長×寬×高”,所以不同信息下的圓柱體積的計算方法也可以不一樣。我們可以掌握好主次順序,把握好輕重節(jié)奏,在新授時主要立足于探究 V=S底h或V=πr2h這一主要方法,等到隨后的練習課或復習課時,可以進行其他角度的延伸探究,將各種方法連貫成一體,學生就不會因為片面的認識而覺得以上問題難以解決了。
第二,構建“立體化”教學的價值何在?
教師經過對教學內容的研究,對教材空間的挖掘,可以將教學過程賦以新意,讓學生著眼于整體來學習數(shù)學知識,形成“立體化”教學?!傲Ⅲw化”教學可以讓學生對事物的認識從單面走向立體,思維從封閉走向開放。計算圓柱的體積,除了V=S底h,還可以V=×r或V=S橫截×,甚至V=×r×h。后幾種方法思維角度與V=S底h這一主要計算方法思考角度完全不同,但可以把這些方法轉化變形后與基本計算公式或V=πr2h殊途同歸,從理性上論證了這些方法的科學性?!傲Ⅲw化”教學能讓學生的思維從浮于表面的單一化向事物內在聯(lián)系的立體化延伸,并整體化“活”在學生的腦海里,學生能夠根據題目中的信息回顧和喚醒轉化后長方體的表象,靈活便捷地支配方法來解決實際問題。
“立體化”教學的價值遠不止靈活便捷地解決一些實際問題,更主要的是可以啟發(fā)學生完整全面地認識事物,理解基本計算公式的重要性,以及它與其他方法渾然一體的關系,各種方法分屬事物的不同側面,只是在具體應用中的廣泛度不同而已。
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