《圆的面积》是小学数学九年义务教育课程标准实验教材六上第三单元的内容。学生通过操作、观察、分析和讨论,找出拼前圆形和拼后图形各部分之间的联系,从而推导出圆的面积公式,并能够利用公式进行简单的面积计算。
本课对于小学阶段的学生可以说是一次思维的飞跃。学生从学习点、线到学习面,一直接触的都是直线图形,而对于圆这个曲边图形是非常陌生的。以往研究多边形面积的时候,都是采用割补、拼组等方法,将多边形的面积转化成更熟悉的更简单图形来计算。利用转化思想,把圆转化成以前学过的直线图形来研究面积就成了这一节课重难点。
二、初次碰壁
为了上好这节课,我翻阅了许多资料。名家课堂中学生的精彩生成让我感叹!名家对文本解读的角度让我倾慕!名家课堂上行云流水的设计让我陶醉!然而看的越多,心中的疑惑就越大:学生的理解力真的能达到如他们所预设的难度吗?如果没有课前老师的铺垫,课堂上会呈现预设的精彩吗?最朴实最真实的课堂到底是什么样的呢?基于了解学生情况这一原则,我进行了第一次设计:
一上课,老师开门见山,直接引课:前面,我们认识了圆,学习了圆的周长,今天,我们来研究圆的面积。拿出你准备的圆,你打算怎么研究圆形的面积?
课前的设想是让学生先独立思考,再把自己的想法和小组同学讨论交流、在交流讨论中引发问题,进行思维的碰撞。
可是,问题一抛出,除了个别学生尝试着动手外,更多的学生是面面相觑,无从下手,后来,在老师的引领下,出现了以下几种操作方法:
方法1:
用剪刀把圆周围剪去,只剩下正方形。在研究过程中发现去掉部分的面积不易解决。放弃这种方法的研究。
方法2:
受原来学习长方形面积公式的影响,部分学生尝试着在圆上画面积1平方厘米是正方形,这也是一种方法。但是马上遭到部分学生的反驳:如果是圆形水池你也画方格吗? 不宜推广。
方法3:
有些孩子把圆片进行对折,发现多次对折后近似三角形。这是学生智慧的闪光,老师及时进行了肯定鼓励。但是圆形与近似三角形的关系,学生很难发现,
看到绝大多数学生疑惑的目光,我就干脆停止上课,和学生讨论,这节课哪个地方你觉得不好理解,需要改进的地方在哪里?
学生提出的问题,归纳起来,有三条:
1、不知道如何把曲线图形转化成直线图形?
2、在转化过程中,不知道如何把圆形剪开,沿着什么剪开?
3、剪开后如何拼组?
基于此,我对课堂有了重新的认识:也就是说本节课一定要给学生一定的方向指示,让学生经历 “无从下手”,“似有所知”、“恍然大悟”这一知识的形成过程,体会 “化曲为直”“化圆为方”“化未知为已知”的转化思想呢。鉴于以上三点,我对课堂进行了重新设计和梳理,对教材进行 了“深加工”,让学生经历“提出猜想——化曲为直——实验验证”这一过程,再现数学家探讨圆面积的推导方法,使学生在获得知识的同时,能力得到发展。
三、再次设计
1、提出猜想
猜一猜,圆的面积与什么有关?怎么想的?
以圆的半径为边画一个正方形。正方形的面积怎样表示?圆的面积大约是正方形面积的多少倍呢 ?
2、 化曲为直
老师:怎么证明你的猜想是正确的呢?回忆一下,以前要研究一种新的图形的面积,用的是哪些方法?你还记得平行四边形的面积是怎么推导出来的吗?能不能把圆也转化成学过的图形呢?
思考:(1)圆与这些图形有什么不同?
(2)讨论:如何把曲线图形转化成直线图形呢?
3:动手操作:
(1)小组合作,想办法把圆转化成一个学过的图形。
(2)思考:近似长方形与圆形有什么关系 ?
(3)根据长方形与圆形的关系,试着推导出圆面积的计算公式吗?
四、回顾
和第一次的课堂比,第二次的设计突出了三点:
1、大胆猜测,激发兴趣
课一开始,就以圆的半径为边,画一正方形,让学生大胆猜测,圆的面积大约是半径平方的几倍。一下子就把学生的相关知识调度到直觉情境中来。有的学生说“圆的面积比半径平方的4倍少”;还有的学生说“我估计,圆的面积在半径平方的3倍和4倍之间”。学生大胆的直觉判断和合情合理,这个环节的设计,既让学生初步感知圆形面积的和半径的关系,同时也是为学生把圆形转化成直线图形指明了方向:既然圆形面积和半径有关,在转化时,就要围着半径和直径来展开。
2、化静为动,化曲为直
这个环节的设计是这节课的亮点,传统的教学设计往往是教师直接带领学生将圆沿半径剪开,分成若干面积相等的小扇形,再拼成近似长方形,借助长方形来推导圆的面积。而为什么要沿着半径剪开,用其他方法行吗?这是孩子心中很自然的困惑。
所以,本节课就以“圆的面积究竟怎样计算呢?”为突破口,精心组织了三个层次的再创造活动:(1)化曲为直——合作尝试 (2)动手操作——比较深化; (3)合理想象——渗透极限。运用多媒体演示,学生操作学具,让学生多种感官参与,通过观察,比较、分析,发现转化前后的区别于联系,让学生推导出圆的面积计算公式。
这样由扶到放,由现象到本质的引导,又使学生亲身经历数学化的学习过程,学生思维在交流中碰撞,在碰撞中发散,在想象中得以提升。探索能力、分析问题和解决同题的能力得到了提高。
3、数学思想和方法的渗透
数学思想和方法同样重要,尽管小学数学没有开辟专门章节介绍一些现代数学思想方法,但结合有关内容向学生渗透,也是小学数学教学的目的之一。在这节课的设计中,我的着眼点并不是单纯的圆的面积计算公式的教学,而是在探索过程中渗透极限(从16等分到32等分)、转化(把圆形转化成近似长方形)等数学思想,润物细无声,为学生的终身学习服务。通过这节课,让学生进一步学会数学地思考和解决问题,在凸显新的教学理念的同时,又增加了数学课堂的厚度,这也正是新课程标准所倡导的。
五、不足
1、学生的创新思维是一节课的灵魂所在,学生的不同的思维非常有价值,而作为老师,只课堂上抓住了学生思维的闪光点给与肯定,没有给与更高层面的指导。
2、在教学过程中,由于内容的加大,圆面积公式的推导时间上有点紧张,还应让学生多点时间去思考,去发现,也许会有更多的收获,细节的设计还要精心安排。
附:
《圆的面积》教学实录
一、提出猜想
师:猜一猜,圆的面积与什么有关?怎么想的?
生1:我觉得圆的面积和直径有关,因为直径越长,周长就越长。
生2:我觉得圆的面积和半径也有关系 。
电脑出示下图:
r r r
师:你发现了什么?
生:我发现半径越长,圆的面积越大。
师:圆的面积与半径究竟有怎样的关系呢?以圆的半径为边画一个正方形(出示下图),正方形的面积怎么表示?圆的面积大约是正方形面积的多少倍呢 ?
r
r
生1:我觉得正方形的面积是2
生2:我有不同意见,我觉得圆形的面积应该是正方形面积的3倍多一些,不到4倍。
2
板书:圆的面积大约是r 的3倍多。生3:(这时,一个学生叫起来):会不会是π倍,因为圆的周长就是它直径的π倍。
师:好样的,这个同学又给我们的思维指向了新的方向,怎么证明你的猜想是正确的呢?
二、 化曲为直
师:回忆一下,以前要研究一种新的图形的面积,用的是哪些方法?能举例说明吗?
生:我记得学习平行四边形面积的时候,是把平行四边形沿高剪开,转化成长方形,找出转化前后之间的联系,从而推出平行四边形面积的计算方法。
师:能不能把圆也转化成学过的图形呢?圆与这些图形有什么不同?
生:圆是曲线图形,原来学过的图形都是直线图形。
师:如何把曲线图形转化成直线图形呢?
(学生思考讨论后交流)
生1:在圆上画好多面积1平方厘米的正方形,数一数有多少个小正方形,圆形的面积就是多少平方厘米。
生2:我觉得这个方法不太好,如果是一个圆形的水池,你怎么在上面画格子呢?
生3:把圆形边沿部分去掉, 剩下一个正方形,正方形的边沿都是直线,就转化成一个直线图形了。
生4(马上反驳):那边沿部分怎么算面积呢?这种方法还是不行。
生5:我沿着直径把圆形剪开,把圆平均分成2份,分成两个半圆。
师:为什么沿直径剪开?
生5:因为我觉得既然面积和半径直径有关系,就沿着直径剪开试一试。
生5:我接着补充,再沿着半径剪开。
师:每一份接近什么图形?边沿有什么变化?
生:每一份有点接近三角形,边沿没有刚才弯了。
师:继续剪,把圆平均分成8份,16份,32份,你发现了什么?如果把这个圆无限等份下去,有可能会怎样?
电脑演示如下:
生1:我发现分的分数越多,每一份就越接近三角形。
生2:如果把圆无限等分下去,最终边沿有可能变成直线。
师:化曲为直的问题解决了,现在你能把圆转化成以前学过的图形吗?
三、操作验证
师:小组合作,把圆转化成学过的图形。
(小组活动,老师指导)。
汇报:
生1:我们把圆形平均分成16份,转化成一个近似的平行四边形。
生2:我们把圆形平均分成16份,转化成一个近似的三角形。
生3:我们转化的有点接近梯形。
师:以平行四边形为例子,看一看圆形与平行四边形的关系。
师电脑演示:把圆平均分成16份,拼成近似的平行四边形,如果把圆平均分成32份,拼成的图形会有怎样的变化?如果把这个圆平均分成64份,128份,无限等分下去,结果会怎样?
生: 最终会转化成一个近似的长方形。
师:近似长方形与圆有什么关系?请你静静思考一下
把你的发现写在书上的方框里(见下图)。
生汇报。
师:根据近似长方形与圆的关系,你能试着推导出圆形面积的计算公式吗?
根据学生的发言,老师板书如下:
长方形的面积= 长 × 宽
圆形的面积=周长的一半 × 半径
四:回顾验证
师:回头看刚才的猜想,圆的面积是半径平方的多少倍?
生:圆的面积是半径平方的3倍多,我发现3倍多其实就是π倍。
师:刚才有同学把圆形转化成了近似的三角形、梯形,课下你能尝试着用这两种方法推出圆形的面积计算公式吗?
生:老师,我有疑问,能不能把圆形转化成正方形?
师:他提的问题很有价值,请同学们思考。
生:圆形不可能转化成长方形。
师:为什么?
生:我们把圆形转化成近似的长方形,长方形的长相当与圆周长的一半,宽相当与圆的半径,周长的一半是半径的π倍,所以底面周长和半径不可能相等,因此不可能转化成正方形。
五、巩固练习
一条5米长的绳子,一端拴在草地上的一个木桩上,另一端拴
受绳子长度的限制,牛没有吃饱,怎么办?
生1:可以把拴牛的木桩,也就是圆心挪动一下位置。
师赞叹:好主意!圆形决定圆的位置,变换一下位置,能增加牛吃草的面积。
生2:可以把绳子的长度也就师圆的半径增加。
师:增加半径的长度,就能增加圆的面积,半径决定圆面积的大小。假设绳子增加了2米,牛最多能吃多少平方米的草?比原来能多吃多少平方米的草呢?请你课下思考。