数形结合

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  日常教学中很多问题被肤浅地一带而过,静下来思考往往会有意想不到的收获.人教版六下P91页练习十八第18题是一道星号题,“用一根长24厘米的铁丝围一个长方体(或正方体)框架.在这个长方体的表面糊一层纸,怎样围用纸最多?”.翻阅教师教学用书关于此题有如下分析:让学生通过尝试验证,发现长方体棱长总和一定的情况下,长、宽、高越接近,即越接近正方体,它的体积越大,表面积越大.当长、宽、高分别为2 cm,2 cm,2 cm,围成正方体时,表面积最大.教学建议:可让学生假设具体值并计算,比较,体会这一规律.
  一、尝试列表比较,体会规律
  分析题中条件,求出长方体的一组长、宽、高之和:24÷4=6(cm).按照教师用书要求,假设具体值列表解决应该不是难事.
  如上表,观察数据猜测得出结论,当长、宽、高分别为2 cm,2 cm,2 cm,围成正方体时,表面积最大.根据上述数据的某种属性,推理得出结论,至此,这个问题是圆满地解决了吗?伴随这个问题的深入研究会产生哪些有意义的思考?
  二、化“立体”为“平面”数形结合
  (一)化“立体”为“平面”
  将长方体展开为6个长方形的面,6个面中相对的面相等,假设长、宽、高分别用字母a,b,h表示,只要确保三个面ab ah bh之和最大即可.知道长宽高的总和,怎样确保三个面之和最大?回到问题原点,已知长方形长与宽的和,长和宽分别是多少时面积最大?这是三年级讨论过的问题.
  假设一长方形周长12厘米,长宽之和12÷2=6(厘米)如下表:
  通过上表得出结论,长方形长与宽的和一定,当长和宽相等时,长方形面积最大.这一结论将在“解决三个面ab ah bh之和最大值问题”中奠定基石.
  (二)数形结合显神通
  将问题转化成“求三个面ab ah bh之和最大”,始终确保三个面中a与b相等形成正方形,然后调整h的大小,寻找最大表面积.
  已知一组长、宽、高之和为6,确定h是1,则a与b的和是5,根据上述结论当a=b=2.5时,长方体的上、下面为正方形,面积最大,此时表面积为22.5.如①号图形所示.
  以上,首先将长方体转化为展开的六个长方形平面,再将问题转化为探究相交于同一顶点的三个面大小.始终固定三个面中一个面为正方形,调整高度,通过数形结合得出了结论.即:长方體棱长总和一定的情况下,长、宽、高越接近,即越接近正方体,它的体积越大,表面积越大.
  比起让学生列举长、宽、高具体数值,求出表面积加以比较,化“立体”为“平面”,围绕着某个需探讨的主题,通过数形结合对特例分析和解释,揭示一般性规律,从中得出一个普遍性的结论,数形结合充实和完善结论,在思维程度上做了一定的拓展,培养了学生的思维能力.
  三、数形结合“调整逼近”,寻找最大表面积
  给出几个具体的、特殊的数、式或图形,要求找出其中的变化规律,从而猜想出一般性的结论,解题的思路是特殊向一般的转化.除了上面的列表,化“立体”为“平面”,不计算能找到最大表面积吗?采用调整中的调整逼近会怎么样呢?
  观察上表:通过调整,长宽高越来越接近,表面积越来越大.可以想象,继续调整下去,当长宽高相等时,不能再调整,此时表面积最大.结论:长方体的棱长总和一定,当长宽高相等时,围成的正方体的表面积最大.数形结合“调整逼近”将计算远远抛于身后,同样寻找最大表面积.
  原本看似普通的问题,可以假设数值列表解决,长宽高三个数据均发生变化,比较重探究问题,可以转化为三个面,确定其中一个面为正方形,即长等于宽,调整高获得结论;可以调整逼近不计算解决问题.在这三个层次的活动中,紧紧抓住长宽高总和一定、抓住“长方形长与宽的和一定,当长和宽相等时,长方形面积最大”这两个核心要素.三种不同的思路反映不断提升的思维方式.
  善于深入思考,挖掘普通问题的深刻内涵,让普通变得不普通,用心与孩子们一同学习小学数学总是会有美妙的享受.
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