多维立体式探究,让核心素养在课堂教学中落地生根

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  探究式教学是新课标倡导的重要方式之一。课堂教学中,引导学生从多方向、多角度、多层次、全方位地开展立体式探究,可使数学学习真正发生,数学思维深度生长,核心素养落地生根。下面以《多边形的内角和》教学为例,谈谈小学数学多维立体探究式教学的实践与思考。
  教学内容:
  义务教育教科书四年级数学(上册)第96—97页。
  教学目标:
  1.通过观察、操作等具体活动,探索发现多边形的内角和与它的边数之间的关系,用自己能理解的方式表示所发现的规律。
  2.经历探索多边形内角和的过程,积累探索和发现数学规律的经验,发展空间观念,培养动手操作能力和合情推理能力。
  3.在参与探索活动的过程中,进一步产生对数学的好奇心,感受数学活动的挑战性和趣味性,增强学好数学的信心。
  教学重点:
  探索多边形内角和的规律。
  教學难点:
  借探索多边形内角和公式,获得规律探究的一般方法。
  教学过程:
  一、联系旧知,引入新课
  师:同学们,图形是我们数学学习的重要内容,你知道哪些图形?
  生:三角形、正方形、长方形……
  师:大家说到的一些图形,我们用三角板就可以拼出来(课件逐个出示三角板拼成的部分实图:三角形、长方形、正方形、平行四边形、四边形、五边形……)给我们的三角板越多,拼成的图形形状也就越多(课件出示三角板实物隐退后的抽象图形)


  指出:像这些由三条或三条以上的线段首尾相接围成的平面图形,它们有一个共同的名字,叫多边形。(板书:多边形)
  师:三角形是最简单的多边形。(板书:三角形)
  师:在多边形中我们已经知道三角形的内角和是180°,你想到什么新问题呢?
  生:四边形、五边形、六边形等其他多边形的内角和又分别是多少度呢?
  师:问题提得真好!是呀,四边形、五边形、六边形等其他多边形,它们的内角和又分别是多少度呢?这当中有没有什么规律呢?今天这节课我们一起来研究多边形的内角和。(完善板书:多边形的内角和)
  【评析】学生已经知道三角形的内角和是180°,这是本课教学的知识生长点,“三角板拼图形”不仅让学生感悟图形之间的关系,更顺势引导学生联系旧知自主产生疑问,让学生从发现问题、提出问题开始走向规律的探究之旅,并为接下来的“四边形内角和探究”埋下伏笔。
  二、引导参与,探究新知
  1.多维探究,探索规律
  师:老子说过“天下难事,必做于易”。 我们已经知道三角形的内角和是180°,下面让我们从四边形开始,展开对多边形内角和的研究。课件上正好有几个四边形,看着他们,你觉得他们的内角和是多少呢?
  生:360°。
  生:我也觉得是360°。
  生:360°。
  师:你是怎样想的?
  生:正方形、长方形是四边形,四个角都是直角,4个90°是360°,那么,我想其他四边形的内角和也是360°。
  生:我的想法和他一样。
  师:我们可以确定正方形、长方形的内角和是360°(课件在正方形、长方形四个内角处添加直角符号),但其他四边形的内角和到底是不是360°呢?让我们小组合作开始探究。
  探究活动一:小组合作,探究四边形的内角和是多少,初步感受分割法
  师:请大家以小组为单位,选择方法来探究“四边形的内角和是不是360°”。
  (课件出示活动要求: ①任选一个四边形作为研究对象,标出其所有内角;②小组商议,确定验证方法后动手实践;③操作完成后,推选代表准备发言交流。)
  (学生分组探究活动)
  师:下面请每个小组将本组的验证方法与结论和大家交流。
  生:我们组用量角器分别量出4个角的度数后相加,发现四边形内角和是360°。
  生:我们参考以前学习三角形内角和的方法,把四个角撕下来拼到一起,发现刚好拼成一个周角,我们认为四边形内角和是360°。
  生:我们没有量也没有撕,我们小组从刚才用三角板拼图形得到启发,加了一条线把四边形分成两个三角形,再用 180°×2就得出我们这个四边形的内角和是360°了。
  师:没有量也没有撕,只加一条线,听起来很简单,给大家具体说说。
  生:(实物投影)从顶点到相对顶点连一条线将四边形分割成两个三角形,原来的四个内角被分割成了六个角,分别在两个三角形中,三角形的内角和是180°,再用180°×2就求出了四边形的内角和是360°了。
  师:“求四边形的内角和”可以转化成“求两个三角形的内角和”(课件将学生展示的再逐步呈现),两个三角形六个内角的和就是四边形的内角和,分割、转化是我们学习数学知识时经常用到的重要的数学方法。
  师:有结果不是360°的吗?
  生:没有。(若有,关注方法及测量误差)
  师:那还有不同证明方法吗?
  生:没有了。
  师:好,我们现在可以确认任意四边形的内角和都是 360°。(板书:四边形 360°)
  师:量、撕、分割三种方法,你更喜欢哪种方法?
  生:……
  师:运用“分割法”将多边形分成几个三角形,几个三角形的内角和就是多边形内角和的方法较简单。
  【评析】四边形的内角和是探究多边形内角和的第一层面纱,从“自然量”“ 按需撕”到“尝试分”是重要的思维跨越,给足时间、空间,引导学生数形结合,自主思考,小组合作探究,初步感知规律,渗透数学思想,发展思维。   探究活动二:引导多维思考,自主探究五边形、六边形的内角和,优化分割方法
  (1)探究五边形的内角和。
  师:下面请大家从材料袋中取出老师给大家准备的五边形,求出它的内角和。
  生:自主操作。(师巡视)
  汇报交流(实物投影)
  生:我分割成了三个三角形(师引导生感受从任意一个顶点出发分割),180°×3=540°。
  生:老师,我和他不同,我分成了四个三角形(师引导生感受从边上任意一点出发分割),180°×4=720°。
  师:现在出现了两种结果,有没有和这两种都不一样的了?
  生:没有了。
  师:让我们分别请这两种结果的一位同学做代表,带着他们的图展示给大家看一下,请大家仔细观察,说说你的想法。
  (投影展示,学生观察)
  生:我认为720°的错了,他多算了角。
  生:我也认为720°的错了。
  师:他多算了哪里的角呢?(请生上来指一指)
  师:是的,他多算了4个角,而且4个角的和正好是一个平角,那我们只要再用720°-180°就可以得出五边形的内角和是540°。(板书:五边形 540°)
  师:分法不同,角的变化情况就不同,要灵活处理。
  师:老师刚刚还看到有同学这样(课件或投影,师引导生感受从图形中间任一点到多边形顶点连线分割)将多边形分成了几个三角形,你们看,又该怎样处理呢?
  生:他这样分成5个三角形也可以,但中间多出了一个周角,要用180°×5-360°=540°。
  生:对,把中间多出来的角减掉。
  师:分法不止一种,请仔细观察“从任意一个顶点出发分割”“ 从边上任意一点出发分割”“从图形中间任一点到多边形顶点连线分割”这三种分法,他们分别分了几次?五边形被分成了几个三角形?你觉得哪一种分法在算五边形内角和时更方便?(课件示图)


  明确:从五边形任意一个顶点出发,分别与它不相邻的所有顶点(2个相对顶点)连线分最方便(不会产生新的角,只是将原来多边形的内角进行了分割)。
  (2)探究六边形的内角和。
  师:请你分一分,求出六边形的内角和。
  生:自主连线分割,求六边形的内角和。
  汇报交流并明确:
  (课件出示图)从六边形任意一个顶点出发,分别与它不相邻的4个相对顶点连线,将六边形分割成4个三角形,则六边形的内角和是180°×4=720°。(板书:六边形 720°)
  【评析】揭开四边形的内角和这第一层面纱后,鼓励学生自主迁移,从“任意一个顶点出发分割”“ 边上任意一点出发分割”“图形中间任一点出发分割”这三种分割方法重点对五边形的内角和展开多维立体探究,进一步渗透数学思想,发展思维,培养数学核心素养。
  探究活动三:探究其他多边形的内角和,尝试发现规律并小结明确
  师:让我们继续探究其他多边形的内角和。请同学们从材料袋中选一个或自己画一个多边形(六边形以上、小组内争取不同图形),求出它的内角和,并小组填写“表格一”。
  生:自主探究填写。
  汇报交流:(板书)
  七边形 180°×5=900°
  八边形 180°×6=1080°
  ……
  师:大家通过分割又快又好地求出了这些多边形的内角和。接下来请大家再算算五十边形的内角和。
  生:……(动手画,又放弃)
  师:大家怎么不动手?
  生:边数太多,不好画、分。
  师:看来,碰上边数较多的图形,分一分还不是最好的方法,我们有必要来找找规律。请大家借助板书,小组完善“表格二”的填写(课件出示“表格二”)。
  生:小组填写表格。
  集体交流,完善课件表格填写。


  师:难事做于易,更做于细,请大家仔细观察表格中相关数据,看看能发现什么,在小组里说一说。
  生:观察,小组交流。
  集体汇报交流:
  (1)多边形的内角和与多边形的顶点个数有关。
  n边形n个顶点,任意一个顶点有(n-3)个相对顶点,分(n-3)次,分成(n-3+1)个三角形,n边形内角和为(n-3+1)×180°;
  (2)多边形的内角和与多边形的边数有关。
  n邊形n条边,分成(n-2)个三角形,多边形内角和=(n-2)×180°
  明确:
  ①(n-3+1)×180°=(n-2)×180°;
  ②我们一般用(多边形的边数-2)×180°来求多边形的内角和。(板书:多边形的内角和=(边数-2)×180°)
  2.立体切换,多维沟通
  师:用乘法分配律将多边形的内角和公式变一变,(边数-2)×180°=边数×180°-2×180°=边数×180°-360°(课件出示四边形分割配图),你又有什么新发现?


  生:……
  说明:
  “从多边形中间任一点出发分割”比“从多边形任意一个顶点出发分割”总是多出一个周角,只要“边数×180°-360°”即可求出多边形的内角和。“ 从多边形边上任意一点出发分割”和它们相通, 只要“(边数-1)×180°-180°”即可,(边数-1)×180°-180°=边数×180°-360°。   【评析】创设认知冲突,引发探索规律需求,引领学生自发、自主探究规律,沟通联系,把握数学本质,提升观察、比较、归纳等多项能力,培养了核心素养。
  三、应用规律,感受价值
  师:现在你能求出五十边形的内角和吗?
  生:(50-2)×180°=8640°
  师:n边形呢?
  生:(n-2)×180°
  师:一个多边形内角和是1080°,你知道它是几边形吗?
  生:1080°÷180°+2=8,八边形。
  【评析:应用拓展,帮助学生进一步认识规律,培养运用意识及解决问题意识,提升思维能力,发展核心素养。】
  四、回顾过程,渗透文化
  1.回顾反思探究过程
  师:我们是怎样探索发现多边形内角和规律的?回顾探究过程,你有什么收获?和你的同桌说一说。
  生:自主回顾,同桌交流。
  集体交流明确:
  (1)新问题(未知) 旧知识(已知);
  (2)从简单推想、有序思考;
  (3)实践、验证。
  2.数学文化介绍
  师:古代数学家对多边形的内角和早有探索,一起来看。
  (课件简介“古希腊数学家泰勒斯、欧几里得等人探索多边形内角和的历程”)
  【评析】引领学生从知识探究过程本身、探究方法及数学思想等多个不同层面回顾反思,再一次让学生经历探究规律活动的全过程,感悟规律探究的一般方法;渗透数学文化,提升数学素养。
  3.总结提升
  师:这节课我们探索了多边形的内角和,我们的收获不该止于某个规律、公式,掌握探究新知、发现规律的方法将会使我们受益终身。
  【评析】引领学生多角度对整节课的学习进行回顾小结,培养反思总结能力,从重知识、规律的理解记忆转变为重规律探究方法的感悟,直抵数学知识的本质。
  五、总评
  《多边形的内角和》原是四年级数学下册《三角形的内角和》之后的一道思考题,现修订为探究规律专题教学内容,教学要求和目标也随之发生了改变——教学由重“规律本身的理解和掌握”转变为“突出学生经历探究规律的过程及学生核心素养的培养”。
  1.突出主体,关注问题意识培养
  “三角形的内角和” 是本节内容教学的生长点,学生已经知道三角形内角和是180°,教者充分尊重学生学习的主体地位,契合知识的生长点和学生的认知特点,引领孩子自主推理产生疑问——同样是平面图形的四边形、五边形、六边形等多边形的内角和是多少度?让学生经历发现问题、提出问题的过程,培养学生的问题意识,同时为接下来经历分析问题、解决问题,探索规律的探究过程夯实基础。
  2.数形结合,注重探究方法引导
  “天下难事,必做于易;天下大事,必做于细。”紧扣“三角形内角和是180°”这个知识生长点,引领从“自然量” “按需撕”到“尝试分”来探究四边形的内角和,学生思维成功进行了重要的跨越。“数缺形时少直观,形少数时难入微,数形结合百般好,隔离分家万事休。”除了给足时间和空间,数形结合的探究方法功不可没,这也为接下来学生自主迁移研究五边形、六边形等其他多边形的内角和,直到最终发现规律提供了有益的启示。
  3.多维立体,促进核心素养生根
  本节课,我们不只满足于引领探究发现规律。四边形内角和的探究让学生充分经历“自然量”“ 按需撕”和“尝试分”并初步自主优化。五边形的内角和从“任意一个顶点出发分割”“边上任意一点出发分割”“图形中间任一点出发分割”三种分割角度展开多维立体探究,对比观察,沟通不同分割方法之间的联系,直抵数学本质。巧设认知矛盾,引发探索需求,引领学生自发、自主探究实践,最终发现规律。充分经历探究的每一過程,及时回顾感悟,认识规律,更明确了规律探究的一般方法,多项能力得到培养,让核心素养真正在课堂教学中落地生根。
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