对一道“综合与实践”实际问题的理性思考

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  “综合与实践”学习将帮助学生综合运用已有的知识和经验,经过自主探索和合作交流,解决与生活密切联系、具有一定挑战性和综合性的问题,以发展他们解决问题的能力,加深对所学内容的理解,体会各部分知识之间的联系.
  1. 结合实际情境,经历设计解决具体问题的方案,并加以实施的过程,体验建立模型、解决问题的过程,并在此过程中,尝试发现和提出问题.
  2. 会反思参与活动的全过程,将研究的过程和结果形成报告和小论文,并能进行交流,进一步获得数学活动经验.
  3. 通过对相关问题的探讨,了解所学过知识(包括其他学科知识)之间的关联,进一步理解有关知识,发展应用意识和能力.
  问题提出:某学校共有18个教学班,每班的学生数都是40人.为了解学生课余时间上网情况,学校打算做一次抽样调查,如果要确保全校抽取出来的学生中至少有10人在同一班级,那么全校最少需抽取多少名学生?
  建立模型:为解决上面的“实际问题”,我们先建立并研究下面从口袋中摸球的数学模型:
  在不透明的口袋中装有红、黄、白三种颜色的小球各20个(除颜色外完全相同),现要确保从口袋中随机摸出的小球至少有10个是同色的,则最少需摸出多少个小球?
  为了找到解决问题的办法,我们可把上述问题简单化:
  (1)我们首先考虑最简单的情况:即要确保从口袋中摸出的小球至少有2个是同色的,则最少需摸出多少个小球?
  假若从袋中随机摸出3个小球,它们的颜色可能会出现多种情况,其中最不利的情况就是它们的颜色各不相同,那么只需再从袋中摸出1个小球就可确保至少有2个小球同色,即最少需摸出小球的个数为:1 + 3 = 4(如图①)。
  (2)若要确保从口袋中摸出的小球至少有3个是同色的呢?
  我们只需在(1)的基础上,再从袋中摸出3个小球,就可确保至少有3个小球同色,即最少需摸出小球的个数是:1+3×2=7(如图②).
  (3)若要确保从口袋中摸出的小球至少有4个是同色的呢?
  我们只需在(2)的基础上,再从袋中摸出3个小球,就可确保至少有4个小球同色,即最少需摸出小球的个数是:1 + 3 × 3 = 10(如图③).
  (4)若要确保从口袋中摸出的小球至少有10个是同色的呢?
  我们只需在(3)的基础上,再从袋中摸出3个小球,就可确保至少有10个小球同色,即最少需摸出小球的个数是1 + 3 × (10 - 1) = 28(如图④).
  拓展一:在不透明的口袋中装有红、黄、白、蓝、绿五种颜色的小球各20个(除颜色外完全相同),现从袋中随机摸球:
  (1)若要确保摸出的小球至少有2个同色,则最少需摸出小球的个数是 .
  (2)若要确保摸出的小球至少有10个同色,则最少需摸出小球的个数是 .
  (3)若要确保摸出的小球至少有n个同色(n < 20),则最少需摸出小球的个数是 .
  拓展二:在不透明口袋中装有m种颜色的小球各20个(除颜色外完全相同),现从袋中随机摸球:
  (1)若要确保摸出的小球至少有2个同色,则最少需摸出小球的个数是 .
  (2)若要确保摸出的小球至少有n个同色(n < 20),则最少需摸出小球的个数是 .
  问题解决:(1)请把本题中的“实际问题”转化为一个从口袋中摸球的数学模型.
  (2)根据(1)中建立的数学模型,求出全校最少需抽取多少名学生.
  理性思考:
  (1)关注模型的建立,培养建模能力.
  (2)重视数学问题的设置,积累数学活动经验.
  (3)渗透数学思想方法,提高合情推理水平.
  (4)关注学生数学建模活动的评价,实现过程性评价的激励功能.
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