华应龙执教的“莫比乌丝圈”

来源:网络整理发布时间:2015-04-25

“莫比乌丝圈”是北师大版五年级上册的教学内容。教材中的“莫比乌丝圈”也就是很多趣味数学读物上提到的莫比乌斯带。莫比乌斯带也叫莫比乌斯圈。
莫比乌斯带是德国数学家莫比乌斯在1858年研究“四色定理”时偶然发现的一个副产品。莫比乌斯带已被作为“了解并欣赏有趣的图形”之一写进了新的数学课程。
教学实录:
一、变魔术
师:(出示一张白纸条)请拿出这样的白纸条,这张纸条有几条边?几个面
生:(齐)四条边、两个面。
师:一个正面、一个反面。现在我 会变魔术,我能把它变成只有两条边、两个面。
(师微笑着把纸条变成纸圈。)
师:是不是两条边、两个面?
生:是!
师:你会吗?
生:会!
师:我看那位同学的笑很特别,什么意思?
生:(笑着说)这没什么神奇的!
师:是啊,地球人都知道。奇妙的是我还能把它变成一条边、一个面。
(生瞪大眼睛,兴趣一下子被激发起来了。有同学在想,有同学在试。)
师:非常好,有同学在大胆尝试,有五六位同学已经做出来了。太棒了!是不是这样的?
(师把纸条放在背后操作,做成莫比乌斯圈。)
师:不想让你们看到!(师出示莫比乌斯圈)想想吧,是怎么做的?
二、做纸圈
师:(看到大多数同学都做成了)同学们可以互相帮助。看到同学们快乐的笑脸,我真高兴!我们可以这样做: (师演示)先做成一个普通的纸圈,然后将一端剪开翻180°,再用胶水粘牢。是不是一条边、一个面?怎样检验呢?
(生用手指沿着纸条的边和面各画了一圈。)
生:是一条边、一个面!
师:我们一起动手,都来检验一下吧。拿出一支水彩笔,在纸圈的中间画一条线,看看它是不是一个面。
生:真是一个面,怎么回事?
师:像这样没有里面和外面之分,只有一个面的,数学上叫单侧曲面。那么普通的纸圈有里外之分就叫——
生:双侧曲面。
师:这样一个怪怪的纸圈叫什么名字呢?有人知道吗?
生:莫比乌斯圈。
师:真不简单!你是怎么知道的?
生:看《十万个为什么》知道的。
师:是啊,我小时候也特别喜欢看《十万个为什么》。为什么叫莫比乌斯圈呢?我来告诉同学们,德国有一位数学家叫莫比乌斯,1858年,一次偶然的机会,他发现了这样一个奇妙的纸圈。所以,人们就把这样的纸圈叫莫比乌斯圈。
三、沿1/2线剪
师:我们的魔术还可以往下做,怎么做呢?刚才你不是在这个纸圈中间画了一条线吗?想一想,如果我们沿着中间这条线把这个纸圈剪开的话,会怎样呢
生:我觉得这个圈会变成两个圈。
生:我觉得会变成两个莫比乌斯圈。
生:会不会变成三个圈?
师:(看到有学生想剪了)要知道究竟,怎样办呢?
生:剪剪看。
师:是啊,实践出真知!
生:在我剪完之后,不像刚才同学们说的那样是两个圈,是连在一起的。
生:我这个也是连在一起的。
师:那是一个圈还是两个圈?
生:(齐)一个圈。
师:不过,这个圈中间有点扭起来了。我们都认为从中间剪开应该是两个圈呀,怎么会变成一个圈呢?奇怪!哪位同学能说说你的猜想?
生:因为莫比乌斯圈有一条边、一个面,所以我觉得剪开以后是一个大圈!
生:因为是粘着的,我觉得剪完后是一个整体。
师:刚才两位同学发表了很好的意见,其实每位同学都可以猜想。究竟为什么呢?你们可以继续研究。
(生在玩弄他剪出的长纸条o)
师:有新发现了,这位同学说说你的发现。
生:我也不知道怎么剪出了一张纸条。
生:他没认真看老师的示范,先从边上剪进去的。
师:对,我们是说沿中线剪开。要小心求证,不然我们还以为你有新发现了。不过,这也确实是个新发现啊o(师出示剪成的大圈)那么它还像刚才那样,只有一个面吗?
生:(齐)一个面。
师:这是我们认为的,要准确回答,该怎么办?
生:用笔画线。
师:请拿起笔来,在纸带中间画一画,看一看究竟是一个面还是两个面。
(生动手检验后,纷纷说一个面。)
师:我们看到的两个面是不是都被画上了线?
生:(恍然大悟)不是,只画了一面,没有画到另一面。
师:那这个纸圈是不是单侧曲面呢?
生:不是。
师:是个双侧曲面。所以有时候研究问题不能只在脑子里想象,还要亲自去做一做。做完以后,还得小心看准了。现在纸带中间又画了一线条,如果再沿着这条线剪开,想一想,又会是什么结果呢?
生:还是一个圈。
生:我觉得是两个圈。
师:大家做做看。
(生动手操作,师也动手操作。)
生:是两个套着的圈,真奇怪!
师:这次同学们猜两个圈还真是两个圈,不过这两个圈是——
生:是套着的。
师:对,是套在一起的。真奇妙!现在,你们有什么想法吗?
生:老师,还能剪。
师:还想再剪是吗?如果再剪会怎么样呢?我还真没试过。还有其他想法吗
生:我觉得这太神奇了,可是我想知道这是怎么回事。
师:(赞许地点了点头)还有其他想法吗?
生:我觉得这个圈本来应该分开的,为什么会慢慢地又缠在一起了?
师:这样的纸圈确实有很多奥秘,值得我们去研究。
四、沿1/3线剪
师:我们继续来感受这个纸圈的神奇,好吗?请同学们拿出那张黄纸条,在黄纸条上画三等分线。请把中间的部分涂上你喜欢的颜色,两面都涂。
师:好,现在你们有什么想法?
生:能沿着线把这个莫比乌斯圈剪开吗?
师:可以的。如果我们沿着三等分线把这个莫比乌斯圈剪开的话,需要剪几次呢?
生:(齐)两次。
师:剪完以后会是什么样子呢?
生:我觉得剪完后可能会是三个圈套在一起。
生:我觉得会变成一个大圈。
师:真佩服你的想象力。那究竟会怎么样,还是动手去做一做。
生:剪一次就可以了。
师:明明是两条线,怎么剪一次就可以了?
师:剪成了几个圈?
生:两个。
生:一个大圈套着一个小圈。
生:小圈是单侧曲面,大圈是双侧曲面。
五、自主玩
师:刚才我们将一张普通的纸条拧、粘、剪,感受到了莫比乌斯圈的变幻莫测、神奇无比。我想接下来的时间就完全交给同学们了,现在发挥你们的聪明才智,自己去想象、设计、制作。请拿出另一张白色纸条。刚才我们是拧了180°,想一想还可以怎么拧。刚才我们是沿1/2、1/3线剪的,现在想一想怎么剪。哪位同学有特别好的创意,老师将奖给他红色纸条继续设计。
(屏幕上出示经典的莫比乌斯圈图案,生创作,师巡视,询问夸奖,发放奖品。)
师:刚才是我们各自在创造,现在小组内的同学相互交流欣赏。说说你是怎么做的,怎么旋转的,怎么剪开的。是两个套在一起的圈。
生:我帮他纠正一下,把纸条一端旋转360°做成的纸圈不是莫比乌斯圈。
师:那它是什么?
生:它是一个双侧曲面的圈。
生:这两个圈的大小一样。
生:我得到一个结论:把纸条一端旋转180°的奇数倍做的圈是单侧曲面,而旋转180°的偶数倍做成的圈是双侧曲面。
师:真棒!他不但动手做,还动脑想了。那这个规律到底对不对呢?除了多次实验,还要从理论上去证明。现在,我提议大家为他的大胆猜想鼓掌!共剪了两次,但结果也是两个套在一起的、大小一样的双侧曲面的纸圈。
师:刚才我们已经创造和分享了莫比乌斯圈的神奇。我想肯定还有很多同学想继续去探究,咱们现在暂停。
六、发明应用
师:在咱们西城区有一个莫比乌斯爬梯,有人玩过吗?
生:我玩的时候上上下下有十圈,累得我满头大汗,最后还是回到原地。
师:哈哈哈!原来你们只是觉得好玩,现在你们知道是怎么回事了吗?
生:知道了!
师:莫比乌斯圈不但好玩还好用呢。想想看,莫比乌斯圈可以在哪些地方用上呢?
生:家里有胖孩子的,妈妈就可以设计一个莫比乌斯跑道,让她的儿子减肥。
生:有的过山车就是这样的。
生:我觉得可以把楼梯建成莫比乌斯圈的形状。
师:很大胆的一个猜想,说不定有朝一日,我们的楼梯就像他讲的那样,我上去一会儿又下来了。
生:我觉得环线地铁也可以是莫比乌斯圈样的。
师:多好的想法!问题是当地铁沿着莫比乌斯轨道转着转着的时候,会转到哪儿去呢?
生:可以做一个莫比乌斯圈的能循环的磁带,听时,不用拿出磁带,a、b两面都能听。
师:多有价值的创意,应该申请专利。唉,只可惜这个创意我们稍微迟了一点,已经被一个日本人申请了。
生:水流可以用莫比乌斯圈让它循环。
师:哈哈……把水重新利用一下,好想法,谢谢这位女同学!她的想法,让我想到针式打印机的色带,它就是让墨水流到用莫比乌斯圈原理做成的色带上,充分利用了色带的表面。
七、说收获与遗憾
师:很可惜我们的时间到了,上了今天这节课你有什么收获或遗憾?
生:通过这节课我知道了什么是莫比乌斯圈。
生:我的遗憾是没有想出日常生活中可以用上莫比乌斯圈只有一条边、一个面。
生:我知道莫比乌斯圈了,遗憾的是我不能多剪几次。
师:那是怪华老师没有给大家更多的时间,这样,课下再试试好不好?
生:(首先想到用莫比乌斯圈原理做成磁带的男孩)唉——我妈妈早生我几年就好了。
(全班同学都笑了。)
师:好了,同学们,大家通过今天这节课的学习,是不是对莫比乌斯圈还有很多疑问呢?还有很多为什么没能解答,有的问题华老师也不怎么清楚。我告诉大家,数学中有一门专门研究莫比乌斯圈的学问叫拓扑学。 (师板书:拓扑学)课下,有兴趣的同学可以继续去研究,好不好?中国科技馆的大厅里就耸立着一巨型的三叶扭结,这个三叶扭结就是根据莫比乌斯圈的原理设计的。它每天不停地旋转着,美妙的曲线,让我们享受着数学的神奇和无限的遐想……
名师的课,值得学习:
1、 对导入的处理
华老师的课,开始时老师表演了一个魔术,剪断信封而其中的绳子不断。他的用意在于引导学生观察与质疑,并且直到最后,他也没给出答案,这与他的整节课的设计思路是有关系的,他的课,观察与质疑贯穿了始终。数学课不能仅仅是游戏课,不能上成手工课,质疑、尝试、操作、交流、小结这样的思考过程,是必须始终居于要位的。
2、对质疑的引导
课堂的整个过程,华老师以到位的教学智慧,引导学生提出问题,并且最终得以“是不是一条边”“是不是一个面”“为什么会变成一条边”“为什么会变成一个面”“有什么用处”这样的有层次而富有思考性的5个问题串起了整节课。在学生一时提不出更好的问题时,他没有急躁,而是耐心地倾听和等待,使得有思考价值的问题得以出现。
3、对“准备”的思考
华老师上这节课,其实有不少地方是挺“粗糙”的。例如他是回到自己四年前工作的学校来上示范课,选用了自己当时教过的学生,由于这一点,他一直努力地唤醒学生的往昔回忆,并尽量唤出学生的名字。但是,前者由于学生的年龄,当年应当只是一二年级的孩子吧,对师生之情能够有多少回忆呢?总之反应平平。后者,则出现了多次错误,指鹿为马的场景一再上演,那么这是不是弄巧成拙呢?这准备应当说是挺不够的了,当然名师往往如惊鸿掠影,来去匆匆,没有办法做足够的准备。最让我感动的是华老师对突发事件的回应,显得那么从容。当华老师正准备说话时,话筒突然发出刺耳的长音,这是很多公开课上都曾出现的,多数老师都置之不理,等其结束。只有华老师接着说:“这就是我发出的声音,很浑厚吧。”孩子们都笑了,气氛也顿时愉悦了许多。在课即将结束的时候,又出现的状况,电脑突然死机了,换做很多老师,都会手足无措,只顾自己摆弄电脑,学生也只有傻坐着。“死了就死了吧”一句简单的话却让课堂继续着精彩。对比起来,平时年轻老师上课,反而是在这些方面做了充分准备的。但是,我们对学生可能的生成,教学要点的安排,引导的方式技巧却准备得很不够,思考局限于低的水平,离“成竹在胸、游刃有余”真是差之甚远。所以说,在对技术工具的注重之外,年轻的教师还应当要加强对一节课的数学内涵、思维方式及至引导技巧的思考。

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