通透數量關系 建構數學模型——例談以“雞兔同籠”問題解法多樣性培養數感及建構模型

數學是研究數量關系和空間形式的科學。厘清數量關系,培養數感能力,是數學教學的基本任務。建構數學模型,關注數學本質是數學思考的具體體現。現就“雞兔同籠”問題教學實踐中遇到的問題及思考,做交流如下。

“雞兔同籠”問題是北師大版數學五年級上冊“數學好玩”中的內容,課題是“嘗試與猜測”。教材上內容是通過列表法解決問題的,旨在體驗嘗試與猜測的過程,并通過驗證獲得正確結果。

為了進一步豐富數學活動,在數學活動中感受數學本質,促進數學思考力的提升,特意在教材列表法解決“雞兔同籠”問題的基礎上,進行了后續拓展課程,致力于在通透數量關系的基礎上,觸摸問題中的數學本質,建構數學問題模型,進一步有效提升學生的數學思考力。

一、通透數量關系,訓練數感能力

為了讓學生多角度弄通弄透“雞兔同籠”問題中的數量關系,并在感知、理解數量關系中提升數感能力,特借助解法多樣性進行了教學探索與實踐。

例:雞和兔一共有35只,腿有94條,求雞和免各有多少只?

方法一:金雞獨立法

解法思維:所有的雞與兔全部抬起一半的腿,即雞抬起一條腿,兔抬起兩條腿,列式為總腿數除以2。然后再減去雞兔的總頭數,也就相當于雞兔再一次抬起來一條腿。此時剩下的數就是所有的兔剩下的腿數,也是兔的只數。

算式過程為:

94÷2=47(條)

47-35=12(只)

35-12=23(只)

94÷2-35

=47-35

=12(只)

35-12=23(只)

方法二:砍腿法

解法思維:將所有的雞和兔砍去兩條腿,然后用所有的腿數減去已經砍去的腿數,剩下來的就是兔的腿數,并且每只兔只有兩條腿。然后用剩下的腿數除以2,便可求出兔的只數,從而進一步求出雞的只數。

算是過程為:

35×2=70(條)

94-70=24(條)

24÷2=12(只)

35-12=23(只)

(94-35×2)÷2

=(94-70)÷2

=24÷2

=12(只)

35-12=23(只)

方法三:假設法

解法思維:假設全部是兔,或者說所有的雞和兔一樣,都長有四條腿。這樣一來腿的條數就會多出來。多出來的條數就是因為雞原本是兩條腿,現在我們假設成了四條腿,也就是說每只雞多出來了兩條腿。所以用多出來的腿數除以2就是雞的只數。

算式過程為:

35×4=140(條)

140-94=46(條)

46÷2=23(只)

35-23=12(只)

(35×4-94)÷2

=(140-94)÷2

=46÷2

=23(只)

35-23=12(只)

方法四:全雞糾偏法

解法思維及過程:假如所有的腿都是雞的,那么有雞47只,即94÷2=47(只)。這意味著有47只雞,事實上是35個頭。如此一來,多出12只雞,即47-35=12(只)。于是把24只雞置換成12只兔,確保減少12個頭,但總腿數沒有變化。所以兔有12只,雞有23只,即35-12=23(只)或47-12×2=23(只)。

方法五:全兔糾偏法

解法思維及過程:假如所有的腿都是兔的,那么有兔23只,雞1只,即94÷4=23(只)……2(條)。這意味著有23只兔,1只雞,事實上是35個頭。如此一來,少了11個頭,即35-23-1=11(只)。于是把11只兔置換成22只雞,確保增加11個頭,但總腿數沒有變化。所以兔有12只,即23-11=12(只),雞有23只,即35-12=23(只)或11×2+1=23(只)。

方法五:解方程法

設雞有x只,則兔有(35-x)只,

2x+4×(35-x)=94

解:2x+4×(35-x)=94

2x+140-4x=94

46=2x

2x=46

x=23

35-23=12(只)

答:雞有23只,兔有12只。

二、建構數學模型,關注數學本質

例1:有面值5元和10元的人民幣共14張,總值100元,5元和10元的人民幣各有多少張?

例2:35人去劃船,租大小船共9條,已知大船每條坐5人,小船每條坐3人,租了幾條大船?幾條小船?

讓學生分小組自由討論,經過討論后交流達成初步認識。在例題1中,“雞”是5元的人民幣,“兔”是10元的人民幣;“雞兔的總只數”是14張;“每只雞的腿數”是5元,“每只兔的腿數是”10元,“總腿數”是100元。

在例2中,“雞”是小船,“兔”是大船;“雞兔的總只數”是9條;“每只雞的腿數”是3人,“每只兔的腿數是”5人,“總腿數”是35人。

初步讓孩子們體驗到,用數學的思維來思考表面看似不同的問題,實際上它反映的數學數量關系模型是一致的。“雞兔同籠”數學問題模型所反映的數量關系是:甲、乙事物一共有M個;甲具有某種屬性x,乙具有某種屬性y,甲乙具有這種屬性一共有N。則甲、乙事物分別有多少個?

起初有些孩子可能不太理解這種模型意識,也不太理解這里面所關注的數學本質。但是經過幾次體驗下來之后,孩子們都能夠較好地理解其中的含義。也能夠在不同的問題表象中尋找出其數學模型所對應的事物屬性。

三、磨煉數學眼力,提升數學思考

例1:停車場有電瓶車和汽車一共16輛,已知一共有50個輪子,請問電瓶車多少輛?汽車多少輛?

例2:一天,小明捉來七星瓢蟲和蜘蛛做觀察研究。一共有9只,66條腿。你知道七星瓢蟲和蜘蛛??分別????有多少只嗎?(七星瓢蟲6條腿,蜘蛛8條腿。)

當學生已經獲得了初步的數學模型意識之后,鼓勵孩子們到生活中去尋找類似的問題。當孩子們嘗試運用數學的眼光觀察各種各樣的生活現象,并生成數學問題之后,將這些問題聚集在一起進行交流。在交流的過程中加深孩子們對問題模型的理解,從而達到對這一數學模型的深度理解及其運用。讓學生的數學思考訓練扎實有素,成長擲地有聲。

經過系列課程之后,孩子們學會了利用數學的眼光,在生活中提煉出“雞兔同籠”問題,并能夠輕易地進行解決。同時對這一數學模型已經有了較為深刻的認識與理解,數感能力也得到了有效的訓練與提升。著實收到了在通透數量關系的同時,建構了數學模型的預期效果。

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