文 李保偉(浙江麗水市文元集團(tuán)文元小學(xué))
一次,我布置的家庭作業(yè)中有一道這樣的題:求以5為軸的旋轉(zhuǎn)體的體積。如下圖:
這道題應(yīng)該在孩子們的知識范圍內(nèi),但沒想到在批改作業(yè)時還是發(fā)現(xiàn)有一小部分孩子做錯了。孩子們錯誤的原因并不是不懂得怎么求體積,而是誤讀了題目,沒能很好地理解“以5為軸”。他們受圖的影響,條件反射地將“5”當(dāng)成旋轉(zhuǎn)體(圓錐)的半徑來計算了。
為此,我便就這道題進(jìn)行了評講。通過操作演示,讓學(xué)生理解“以5為軸”表示“5”是旋轉(zhuǎn)體的高,“4”是旋轉(zhuǎn)體的底面半徑。
孩子都理解后,我隨機拋出了一個問題:那些做錯了的同學(xué)所列的式子其實是表示以誰為軸的旋轉(zhuǎn)體體積?孩子們馬上明白了,這個直角三角形既可以“5”為軸旋轉(zhuǎn),也可以以“4”為軸旋轉(zhuǎn),從而得到不同的旋轉(zhuǎn)體(圓錐)。
“老師,可否以這個直角三角形的斜邊為軸旋轉(zhuǎn)?”一向思維敏捷的梓洋提出了自己的新思考。
我心中一陣竊喜,順勢說道:“如果以這個直角三角形的斜邊為軸旋轉(zhuǎn)一周后的旋轉(zhuǎn)體是怎樣的呢?請同學(xué)們和同桌討論一下,并畫出來哦。”
當(dāng)孩子畫出了這個旋轉(zhuǎn)體的幾何圖后,大家紛紛在思考如何求它的體積。孩子發(fā)現(xiàn)這個旋轉(zhuǎn)體其實是由兩個等底但不等高的大小不一的圓錐組成的。而要求圓錐的體積,需要知道高和底面半徑等條件。可是,這些直接的條件好像都沒有。
在靜靜地思考與等待中,有個參加過思維輔導(dǎo)班的孩子說,要先求出這個直角三角形的斜線,需要用到勾股定理。這時,我又順勢說這是個不錯的建議,但直角邊用“4”和“5”似乎不妥,干脆改為“3”和“4”,這樣就清楚地知道了斜邊應(yīng)該是“5”。如下圖:
根據(jù)三角形已有的條件又可以求出斜邊5所對應(yīng)的高是2.4,而2.4同時也是旋轉(zhuǎn)體的半徑。如下圖:
孩子們通過畫圖發(fā)現(xiàn):2.4同時也是旋轉(zhuǎn)體的半徑(也就是上下兩個圓錐體共同的半徑)。現(xiàn)在半徑知道了是2.4,可上下兩個圓錐各自的高還不知道,還好我們知道兩個圓錐高的和是5。
在靜靜地思索中,有個孩子提出了自己的解題思路:先假設(shè)兩個圓錐的高分別為h1、h2,并列式如下:
這個式子一出來,孩子們恍然大悟,這樣的兩個等底不同高的圓錐組合體體積其實就是底面積×兩個圓錐的高之和×1/3,也就是說還可以把這組合體轉(zhuǎn)化成高為5、底面半徑為2.4的圓錐。
于是,大家便很快地列出了新的算式:
既然可以將兩個等底的圓錐的高看成一個圓錐的高之和,那么如果求兩個等底等高的圓錐和圓柱組合體,我們可否從多個角度去看去用多種方法求呢?
這道題至此也就告一段落了。
應(yīng)北京師范大學(xué)老教授協(xié)會之邀,我去山東淄博參加了“中國教育夢——思維導(dǎo)圖融入學(xué)科教學(xué)實踐分享會”,并在活動中執(zhí)教一節(jié)思維導(dǎo)圖應(yīng)用于數(shù)學(xué)教學(xué)的示范課。
當(dāng)時我報給主辦方的是一節(jié)六年級的分?jǐn)?shù)復(fù)習(xí)課“五分之四的聯(lián)想”,之前在全國各地上過幾次,反響還是不錯的。只是到活動前兩天,我才了解到淄博使用的青島版教材是“五四”制的,小學(xué)只有五年級,我之前報的課題是六年級的內(nèi)容——這就意味著我必須換課題了。
可時間這么緊迫,怎么辦?這時我萌發(fā)了把“直角三角形”的“轉(zhuǎn)”這道題用思維導(dǎo)圖串起來設(shè)計成一節(jié)課去試試的想法。于是,再次修改之前的“思維導(dǎo)圖”。這次調(diào)整把原來設(shè)想的“直角三角形”的“移”改為了思考兩塊“直角三角形”怎么“旋轉(zhuǎn)”的問題。由于忙著制作教具和課件,再說學(xué)校的六年級只有自己教的兩個班,所以重新調(diào)整后的設(shè)計也沒有去試教。從某種意義上說,在山東淄博,我上的這節(jié)課是一節(jié)“裸課”。
我就是按這幅重新設(shè)計的思維導(dǎo)圖的結(jié)構(gòu)圓滿完成了整節(jié)課的教學(xué)?,F(xiàn)場的聽課老師反響很大,紛紛說:沒想到課還可以這么設(shè)計這么上。而這一切都是虧了“思維導(dǎo)圖”這種結(jié)構(gòu)化、發(fā)散性的思維工具。
山東上完課回校后,我不斷在沉思著:這節(jié)課只能這樣設(shè)計嗎?本課后半段設(shè)計有沒有更好的調(diào)整策略?
當(dāng)與同事辛鋒老師交流時,他一語給了我靈感:可不可以思考繞某個頂點水平旋轉(zhuǎn)一周?
真好!于是,我?guī)е@樣的思路來檢驗孩子們,沒想到兩個班的孩子在我的啟發(fā)下很快就想到了這種旋轉(zhuǎn)方式,不但迅速畫出了分別繞頂點A、B、C的三種旋轉(zhuǎn)體的幾何圖,而且還知道計算出他們體積的思路。
于是,我和孩子再一次回顧新的設(shè)計,發(fā)現(xiàn)是從“沿邊旋轉(zhuǎn)”和“繞點旋轉(zhuǎn)”兩種情況來思考三角形的旋轉(zhuǎn)體的。于是便將原來只是考慮“沿邊旋轉(zhuǎn)”的三條分支概括為“沿邊轉(zhuǎn)”,去掉了“兩個直角三角形”的旋轉(zhuǎn)情況,加入“繞點旋轉(zhuǎn)”的三種情況。于是,整個設(shè)計調(diào)整為“沿邊轉(zhuǎn)”和“繞點轉(zhuǎn)”這兩條大分支。
這樣的設(shè)計把一個“直角三角形”的旋轉(zhuǎn)挖掘得更加充分了。正當(dāng)我和孩子們“思”得其樂、樂在“思”中時,一個孩子提出了他的想法:既然直角三角形可以用“轉(zhuǎn)”形成這么多種旋轉(zhuǎn)體,那長方形、正方形等平面圖形可不可以用“轉(zhuǎn)”得到旋轉(zhuǎn)體呢?于是,我們又開始了“轉(zhuǎn)”的思維導(dǎo)圖研究。且看孩子們的作品吧。
這個孩子想到長方形、直角三角形、直角梯形、正方形的不同旋轉(zhuǎn)所得到的旋轉(zhuǎn)體。見下圖:
這又是兩個學(xué)霸級人物,自主按“三角形”“直角梯形”“四邊形(再分平行四邊形、長方形、正方形)”“圓”來進(jìn)行不同情況的旋轉(zhuǎn)想象,不僅能畫出幾何圖,還能嘗試計算。見下圖:
想象力沒有天花板,這個孩子的空間想象力已經(jīng)完成超越了小學(xué)的水平了。見下圖:
當(dāng)孩子們用“轉(zhuǎn)”為主題的思維導(dǎo)圖來概括有關(guān)圓柱和圓錐的知識后,似乎著了魔似的。六(2)班的孩子紛紛問我:李老師,還有什么主題的思維導(dǎo)圖可以畫?我反問他們一句:你們覺得呢?那就以“切”為主題畫一幅有關(guān)圓柱圓錐的思維導(dǎo)圖吧。見下圖:
當(dāng)孩子們把思維導(dǎo)圖交上來,我進(jìn)行點評時,有些孩子的思維又一次被拔節(jié),覺得可以把“削”也融入“切”進(jìn)去。我靈機一動:如果要考慮切和削,這都和什么有關(guān)?都和“刀”有關(guān)。所以,在六(1)班,我們便改成以“刀”為主題的思維導(dǎo)圖了。見下圖:
通過一系列的推演和深化,當(dāng)初家庭作業(yè)中的一個小小的誤讀,演化出無限的數(shù)學(xué)之美。對于我來說,培養(yǎng)孩子們獨立思考和邏輯推演的能力,遠(yuǎn)勝過單純傳授一個知識點。數(shù)學(xué)之美,美在邏輯、美在系統(tǒng)化、美在思考、美在理性。很高興孩子在這么小就能通過這樣一個小小的課題去探索無限的數(shù)學(xué)之美。
在這個過程中,思維導(dǎo)圖是一個有效思維圖形工具,運用圖文并重的技巧,開啟大腦的無限潛能。思維導(dǎo)圖以放射性思考模式為基礎(chǔ)的收放自如方式,除了提供一個正確而快速的學(xué)習(xí)方法與工具外,還可以成倍地提高學(xué)習(xí)知識速度和效率,幫助孩子們更快地學(xué)習(xí)新知識與復(fù)習(xí)整合舊知識。希望孩子們在今后的學(xué)習(xí)中,也可以維持這樣的探索精神,勇敢地去探索數(shù)學(xué)的形與美。