数学来源于生活,而现实生活中的问题很多是综合性的,并非纯粹的数学问题。对于儿童数学教育来说,我们需要打破泾渭分明的学科界限,加强横向联系,以核心概念为主题进行统整,让儿童在更接近真实的情境中,生态化地学习数学与其他学科的知识,综合发展核心素养。
“以茶道为中心,以茶艺为半径,画出一个圆,即茶文化。”丰台第五小学京铁校区以茶文化闻名,学校每周为学生安排了一节茶道课。数学课与茶道之间有什么关联呢?茶杯口、茶托、茶壶盖等大多是圆形的,这其中的奥秘与圆的本质特征有着密切的关联;从设计上讲,古人认为天圆地方,所以各种盖子大多设计成圆形;从使用上讲,圆形是最容易覆盖整个碗的形状,且使用起来最方便,因为圆有“一中同长”的特点。
因此,我们决定将茶文化巧妙地融入数学教学,让学生在学习圆的知识的同时感受中国博大精深的茶文化,能够用课堂上学习的数学知识来解释“茶壶盖为什么被设计成圆形”的问题,将茶文化与“圆的认识”相结合,可谓合适。
(1)通过解决茶壶盖为什么大多被设计成圆形的问题,引导学生认识圆,知道圆各部分的名称,掌握圆的特征,认识圆的本质特征“一中同长”。
(2)通过将圆与三角形、长方形、正方形、平行四边形、梯形、正六边形等平面图形对比,让学生初步感受圆的对称、均匀,在其中渗透极限思想。
(3)经历课前独立探究,课上反馈交流、操作、比较、想象等探索活动,使学生积累活动经验,发展空间观念和几何直觉。
(4)感受生活中的数学、茶文化中的数学,在丰富的认识圆的活动中,保护学生对圆的好奇心,激发学生研究圆的兴趣。
1. 欣赏图片,圆从生活中来
(1)欣赏圆的图片。
①自然界和生活中的圆。
②茶壶中的圆。
(2)引出问题:茶壶盖为什么大多做成圆形呢?
出示课题:茶壶盖的秘密。
2. 走进本质,认识圆
(1)回顾问题。
出示学生想研究的问题。
(2)小组合作研究圆的特征。
①认识圆各部分的名称。
小组交流,全班汇报;在黑板上简单记录。
②重点提示:怎样找到圆的中心点?圆的中心点叫什么?用字母怎么表示?从圆心到圆边上的这条线段叫什么?用字母怎么表示?通过圆心,两端都在圆上的线段叫什么?用字母怎么表示?
老师顺势进行课件演示。
(3)在对比联系中,加深对圆的认识。
很多数学家说:“圆是最美的。”我们学过很多平面图形,为什么要把圆称为最美的图形呢?我们可以将圆与以前学过的图形做对比,来探究其中的秘密。
①和椭圆及以前学过的直线图形对比研究。
折一折,画一画,量一量,看看有什么发现。
②想象一下,如果我们旋转这些图形,又会有什么发现?
(4)拓展延伸,渗透数学史。
对圆的探究从古代就开始了,且人们取得了令人瞩目的成就。
板书“圆,一中同长也”。
询问:“你知道这句话的意思吗?”
3. 用圆的特征解释茶壶盖为什么是圆的,以及其他生活中的现象
4. 总结收获
5. 请茶道老师讲茶道中的“圆”
1. 从儿童的视角,对学习者进行分析,课前做足功夫
有关圆的知识,学生从一年级起就有所接触,他们能从外形是长方形、正方形、三角形、圆的实物模型中正确地辨认出圆。在日常生活中,学生接触了大量外形为圆形的物体。在中年级和高年级,学生先后学习了长方形、正方形、平行四边形、三角形和梯形等平面图形的特征,经历了研究长方形和正方形的周长的过程,以及推导长方形、正方形、平行四边形、三角形和梯形面积公式的过程,掌握了一些几何知识,具备了一定的空间观念,积累了一些学习几何知识的经验。
结合本课内容,笔者制作了一份学习单,开展学情调研。
(1)剪一个圆,折一折、量一量,你发现圆有哪些特征?
(2)尝试用圆规画出一个圆。
(3)如果没有圆规,你还能想办法画出一个圆吗?(方法越多越好,可文字说明,也可画图。)
(4)圆与长方形、正方形、平行四边形、三角形、正六边形、正八边形有什么不同?
学生在学习圆之前并不是对圆一无所知,部分学生知道半径、直径、圆心、对称,知道圆无棱无角,是个封闭图形,会用字母表示圆各部分的名称,知道直径相等、半径相等、直径是半径的2倍;有一半同学能用圆规画圆;没有圆规的学生会选择用圆形的物体比着画;对于圆,学生提出的疑问如下:为什么要研究圆?圆在生活中有什么作用?车轮、茶壶盖为什么要做成圆形?什么是半径?什么是直径?圆有无数条直径吗?怎样找圆的圆心?圆心为什么只有一个?为什么有时用圆规画圆画不圆?还有什么方法可以不用圆规画出圆来?
笔者让学生寻找生活中的圆,学生能够找到很多,其中一部分学生就想到了茶杯、茶壶盖。因为京铁校区每周都有茶道课,在茶道课上学生学习茶礼、茶故事、沏茶的方法等,所以很自然地就联想到茶壶盖,这也为圆与茶道的融合奠定了基础。其实,生活中处处有数学,我们要让学生学会用数学的眼光看世界、用数学知识来解释生活中的现实问题。学生看到茶壶盖后,并没有深入思考。茶壶盖为什么大多做成圆形呢?这个问题,学生在学圆的认识这节课之前是不知道如何回答的,所以这是一个非常具有挑战性的问题,只有通过学习,知道了圆的本质特征,这个问题才能迎刃而解。
2. 教具准备充足,充分地操作感知,让学生对圆的认识步步深入
(1)准备充足的教具,激起探究欲望。
笔者事先为每个小组准备了茶壶、茶杯和方形或圆柱形的茶叶筒。当学生走进教室,一定会被这些东西所吸引,会不自觉地摆弄摆弄。笔者鼓励学生动手感受一下,说说自己有什么发现。学生说:“我发现茶壶盖大多是圆形的,不管怎么旋转壶盖都能严丝合缝地盖在上面。”有的学生说:“我发现茶杯口也是圆形的,喝茶不会洒。”还有学生说:“我发现茶叶筒有方形的,也有圆柱形的,圆柱形的茶叶筒盖子更方便盖上,而方形的还得把四个角对齐了才能盖上。”
学生有了切身体验,自然就发现了很多有价值的问题。“茶壶盖的秘密”也就顺理成章地出现于其中。茶壶盖为什么大多做成圆形呢?要由茶壶盖抽象出圆,从具体实物抽象出几何图形,就要首先认识圆。
(2)在充分地动手操作和对比中,更深入地认识圆。
笔者为学生准备了丰富的学具(长方形、正方形、平行四边形、三角形、正六边形、正八边形、椭圆、圆),给学生充足的时间,让学生动手折一折、量一量,滚动一下,看看有什么发现。
学生发现:椭圆和圆都可以在桌面上滚动,它们的边都是曲线;圆比椭圆滚动起来更平稳。
学具
这是什么原因造成的呢?
学生发现:将圆对折再对折,就能找到圆的中心点,也就是圆心,从圆心到圆的边上的距离都是相等的,也就是说半径是相等的,而椭圆或其他图形从圆心到边上的距离不都相等。
这就是圆最本质的特征:一中同长。
学生还发现:圆有无数条对称轴,而其他图形的对称轴是有限的。圆的对称轴就是直径,直径有无数条,都是相等的。
正多边形的边数越多,越接近圆。
给学生准备充分的学具、给他们充足的动手操作时间,学生会发现很多有价值的东西。在对比学习中,学生对圆的认识步步深入。
3. 用发现的眼光看生活中的事物,解释生活中的现象
饭店餐桌大多是圆形的,这是为什么?
(这是公平性的体现,每个人与各种菜之间的距离是等距的。)
茶壶盖为什么大多是圆形的?
(圆,一中同长,所有直径都相等,茶壶盖才不会掉下去,才会严丝合缝。)
学生探讨
4. 针对茶壶盖为什么要设计成圆形,还有哪些我们不知道的跟茶道有关的数学知识,我们特意请来茶道老师讲解
茶文化的核心精神“正、静、清、圆”,第四个字就是“圆”,人们喝茶通常是围桌而坐,形成一个圆。围桌是一个形式,有大家都平等的意思在里面,大家共饮一壶茶,能够愉快地沟通、交流。
茶碗由三部分组成,这是三个不同大小的圆。从设计上来讲,古人认为天圆地方,所以各种盖子都设计成圆形。从使用上讲,圆形是最容易覆盖整个碗的图形。方形的茶壶盖或者碗也有,但是圆使用起来最方便。茶碗中盖碗的盖子最小,碗口大一些,底下的托最大,三部分相互衬托,分别代表天、地、人。
教师讲解
紫砂壶口和盖碗口都是圆形的,在定点注水训练中,就是要不断以碗口或者壶口为中心,按照时针转圈方式画圆,永远不离开中心。
5. 学生的收获
1. 在“综合性课程”的研究中,教师要敢于跳出自己的圈子,放眼其他学科,找到本学科与其他学科的切合点,借助其他学科,让自己的学科研究起来更有厚度、更有研究的价值
“圆的认识”这节课有无数教师讲过,笔者自己也上过几次,但是将圆与茶道整合设计为综合实践课还是头一回。笔者发现,学生整节课自始至终都在“茶壶盖为什么是圆形的?”这个问题的驱动下,对圆进行深入的研究。在准备这节整合课的过程中,笔者得以跳出数学的圈子去领略茶道方面的知识,拓宽知识面。笔者是一名数学教师,但是除了数学之外,其他学科笔者也应该有所了解,因为学科之间没有明显的界线,且有着千丝万缕的联系,等待笔者去发现、去研究。
2.“综合性课程”的研究应该是成系列的、连贯的课程研究
除了和茶道可以整合,数学与科学、音乐、美术、地理、体育等都有关联,本课程只是“综合性学习课程”研究的一个开头,后续我们还可以开发更多的课程。例如,这节课初步认识了圆的特征,后面还要更深入地认识圆的特征,我们可以以“车轮为什么要做成圆形的?能不能做成其他形状的?”切入,让学生亲自动手实践一下,理解其中的奥秘。又如,学会了画圆后,我们可以与美术整合,让学生用圆来创造美丽的图案。学生一定会喜欢上这样的数学课。
作为数学老师,我们要教给学生的绝不是单纯的知识,还要设计出有效的活动,让学生在活动中探索、发现,经历科学家研究的过程,让学生在生活中发现数学,感受数学与其他学科是分不开的,感受数学在生活中的价值,用数学眼光、数学思维、数学的思想和方法来解决生活中的问题。
“综合性学习课程”的研究任重而道远,其开发对于学生是绝对有益的,所以在研究的道路上,笔者会继续深钻教材,让研究不断前行。