教材解读
“抽屉原理”最早是由19世纪的德国数学家狄利克雷提出并被运用于解决数学问题,所以又称“狄利克雷原理”,也称之为“鸽巢原理”。“抽屉原理”实际上是一种解决某种特定结构的数学或生活问题的模型,是一种数学的思想方法。
本单元的三道例题,有着各自不同的作用。例1描述的是“抽屉原理”的最简单情况。通过本例的教学,使学生感知这类问题的基本结构,掌握两种思考的方法——枚举和假设,理解问题中关键词语“总有”“至少”的含义,形成对“抽屉原理”的初步认识。例2描述了“抽屉原理”更为一般的形式,提升学生对“抽屉原理”的理解水平。例2即是“把多于kn个元素放入n个集合,总有一个集合里至少有(k+1)个元素”。若k为1,就是例1的情况了,可见例1只是例2的一个特例。例3是“抽屉原理”的具体运用,是一个运用逆向思维来解决问题的例子。例3是在学生通过例1和例2的学习,对“抽屉”“物体”及其相互之间关系有一定的认识后,依托这一数学模型来分析和解决相关的实际问题。
教科书以学生熟悉的或者感兴趣的材料作为学习素材,缓解学习难度带来的压力,并以直观素材和实践操作作为基础,帮助学生积累对“抽屉原理”的感性认识,逐步提升思维。教科书例题(习题)的编排也非常关注细节,充分考虑学生学习的重、难点,启发学生抓住关键,建立模型。
学情分析
“抽屉原理”是一类较为抽象和艰涩的数学问题,对全体学生而言都具有一定的挑战性。当学生的思维能力比较弱时,学习中面临的压力会更大。“抽屉原理”之所以难,一是难在模型的建立上,二是难在它的应用。其实“鸽巢问题”的理论本身并不复杂,甚至可以说是显而易见的,学生在现实生活中已有一定的感性经验。教学时可以充分利用学生的生活经验,放手让学生自主思考,使学生逐步学会运用一般性的数学方法来思考问题。同时,“鸽巢问题”具有“模型化”特征,在教学中还应培养学生“模型”思想,从现实素材中找出最本质的特征,将具体问题“数学化”。
教学策略
1.在直观操作中理解“抽屉原理”的有关概念,初步了解“抽屉原理”的结构特征。教学时要借助教具,让学生在亲身经历(看到、摸到)的基础上,深刻感知分的过程和分的结果,积累对“抽屉原理”的感性认识。这既可分解学生学习的难度,又可使学生充分地理解“总有”“至少”等特定术语的含义,清晰地建立“待分物品”和“抽屉”之间的关系。
2.让学生初步经历“数学证明”的过程。在数学上,一般是用反证法对“抽屉原理”进行严格证明的。在小学阶段,虽然并不需要学生对涉及“抽屉原理”的相关现象给出严格的、形式化的证明,但仍可引导学生用直观的方式对某一具体现象进行“就事论事”式的解释。在教学的过程中教师可以鼓励学生借助学具、实物操作或画草图的方式进行“说理”。实际上,通过“说理”的方式来理解“抽屉原理”的过程就是一种数学证明的雏形。通过这样的方式,有助于逐步提高学生的逻辑思维能力,为以后学习较为严密的数学证明作准备。
3.要有意识地培养学生的“模型思想”。“抽屉问题”的变式很多,应用更具灵活性。当我们面对一个具体的问题时,要引导学生先判断某个问题是否属于用“抽屉原理”可以解决的范畴,如果可以,就要找出该问题中什么是“待分的东西”,什么是“抽屉”,思考如何寻找隐藏在其背后的“抽屉问题”的一般化模型。这个过程,实际上是学生经历将具体问题“数学化”的过程,是从复杂的现实素材中寻找本质的数学模型的过程。这样的过程,可有效地发展学生的数学思维能力,尤其是可增强学生对“模型思想”的体验,增强运用能力。