圓是小學(xué)數學(xué)里最后教學(xué)的一個(gè)平面圖形,也是教學(xué)的惟一一個(gè)曲線(xiàn)圖形。本單元在教學(xué)圓的基礎知識的同時(shí),還通過(guò)化曲為直、等積變形這些方法與手段,進(jìn)一步發(fā)展轉化的策略和推理能力。全單元的教學(xué)內容分成四部分編排。
第93~97頁(yè)教學(xué)圓的形狀特點(diǎn)以及圓心、半徑和直徑。
第98~102頁(yè)教學(xué)圓的周長(cháng)及計算公式。
第103~108頁(yè)教學(xué)圓的面積及計算公式。
第109~113頁(yè)全單元內容的整理練習,實(shí)踐與綜合應用。
編寫(xiě)的三篇“你知道嗎”能培養學(xué)生的審美情趣,激發(fā)民族自豪感。
1 由表及里,體驗圓的特征。
生活中的許多物體都有圓形的面,圓的形狀已經(jīng)留在學(xué)生的頭腦中。教材通過(guò)三道例題教學(xué)圓的形狀特點(diǎn)。
例1說(shuō)說(shuō)生活中看到的圓,把教學(xué)的話(huà)題集中到圓上來(lái)。讓學(xué)生自找工具想辦法畫(huà)一個(gè)圓,在畫(huà)圓的過(guò)程中感受圓的邊是曲線(xiàn),這是與以前學(xué)過(guò)的平面圖形的不同之處。教材里沒(méi)有直接指出圓是曲線(xiàn)圖形,把機會(huì )留給學(xué)生體驗和交流。這樣,學(xué)生在直觀(guān)認識圓的基礎上深入了一步。
例2通過(guò)使用圓規畫(huà)圓以及了解關(guān)于圓的幾個(gè)重要名稱(chēng),進(jìn)一步認識圓。用圓規畫(huà)圓,不僅是規范地使用工具作圖,而且在畫(huà)圓的時(shí)候能體會(huì )到,圓是鉛筆繞固定的一個(gè)點(diǎn)旋轉一周畫(huà)成的圖形。教材讓學(xué)生試著(zhù)用圓規畫(huà)一個(gè)圓,既滿(mǎn)足學(xué)生“玩中學(xué)”的愿望,又讓學(xué)生在操作中學(xué)會(huì )畫(huà)圓的方法。在學(xué)生試著(zhù)畫(huà)圓時(shí),教材用四張連續的圖片,展示了使用圓規畫(huà)圓的要領(lǐng): 用尺確定圓規兩腳尖的間距;把圓規針尖固定在紙的一個(gè)點(diǎn)上;手握旋柄,繞固定的點(diǎn)把圓規旋轉一周,畫(huà)出一條封閉的曲線(xiàn)。這里的展示,對不能獨立使用圓規的學(xué)生起示范與說(shuō)明的作用,對能用圓規畫(huà)圓的學(xué)生有提醒操作要領(lǐng)和注意事項的作用。聯(lián)系圓規畫(huà)成的圓,教學(xué)圓心、半徑、直徑,對它們的形狀、位置和常用的字母分別作了清楚的闡述。如圓心是一個(gè)點(diǎn),是圓規針尖固定的那個(gè)點(diǎn),用字母O表示;半徑是線(xiàn)段,一端是圓心、另一端是圓上任意一點(diǎn),用字母r表示;直徑也是線(xiàn)段,通過(guò)圓心且兩端都在圓上,用字母d表示。教材還讓學(xué)生在自己畫(huà)的圓上標出圓心,畫(huà)出一條半徑和一條直徑,并用字母表示,體會(huì )并內化知識。再經(jīng)過(guò)“練一練”第1題的辨析和度量長(cháng)度,能更準確地把握半徑、直徑的概念。
例3安排學(xué)生通過(guò)畫(huà)、量、折等活動(dòng),深入體驗圓的特征。為了幫助學(xué)生有效地體驗,教材設計了四道討論題。其中前兩道是通過(guò)畫(huà)與量獲得體驗: 在同一個(gè)圓里可以畫(huà)出無(wú)數條半徑(直徑),且長(cháng)度都相等。理解“無(wú)數條”,感受了線(xiàn)是無(wú)數個(gè)點(diǎn)的集合;發(fā)現“長(cháng)度相等”,是圓的本質(zhì)特征,也是車(chē)輪和生活中許多物體都做成圓形的原因。后兩道題要通過(guò)對折圓獲得答案,發(fā)現直徑的長(cháng)度是半徑的2倍,以及圓有無(wú)數條對稱(chēng)軸,對圓的認識就更深入了一步。
練習十七在練習基礎知識的同時(shí),讓學(xué)生進(jìn)一步體會(huì )圓,開(kāi)展數學(xué)思考,發(fā)展空間觀(guān)念。如第3題,在畫(huà)圓時(shí)體會(huì )大小不同的圓可以有共同的圓心。第4題能體會(huì )一個(gè)正方形內可以畫(huà)出許多個(gè)大小不同的圓,圓的大小與它的半徑有關(guān),其中最大的那個(gè)圓的直徑與正方形邊長(cháng)相等。第6題在方格紙上平移圓心,圓也隨之平移,體會(huì )圓心的位置決定圓的位置。第7題體會(huì )直徑是圓內最長(cháng)的線(xiàn)段,從而理解測量直徑長(cháng)度的幾種常用方法。
2 動(dòng)手實(shí)踐,理解圓周率的意義。
教學(xué)圓的周長(cháng)共編排三道例題,采取“猜想--驗證”和有意義地接受相結合的學(xué)習方式。
例4著(zhù)重教學(xué)圓周長(cháng)的含義,形成圓的周長(cháng)與它的直徑有關(guān)的猜想。呈現三個(gè)直徑不同的自行車(chē)車(chē)輪的圖片,先讓學(xué)生想像三個(gè)車(chē)輪各滾動(dòng)一周,哪一個(gè)行的路程比較長(cháng)。在此基礎上,教材指出車(chē)輪一周的長(cháng)度是車(chē)輪的周長(cháng)。從實(shí)際問(wèn)題和生活經(jīng)驗中提煉出數學(xué)內容,使原有的周長(cháng)概念遷移到新的圖形上來(lái)。比較三個(gè)車(chē)輪的直徑和周長(cháng),能直觀(guān)地看到直徑長(cháng)的車(chē)輪周長(cháng)長(cháng)些,直徑短的車(chē)輪周長(cháng)也短。由此形成圓的周長(cháng)與它的直徑有關(guān)的猜想,開(kāi)啟了探索圓周長(cháng)計算公式的大門(mén)。
例5組織學(xué)生從實(shí)驗中體會(huì )圓的周長(cháng)與直徑是什么樣的關(guān)系,為最終形成圓周長(cháng)的計算公式鋪平道路。在編寫(xiě)上有五個(gè)特點(diǎn): 一是小組合作學(xué)習,集體進(jìn)行探索活動(dòng),便于測量圓的周長(cháng);二是用硬紙板剪4個(gè)大小不同的圓,讓小組里的每一個(gè)人都有動(dòng)手實(shí)驗的機會(huì );三是要求學(xué)生想辦法測量剪出的圓的周長(cháng),鼓勵方法創(chuàng )新,主動(dòng)體驗化曲為直的轉化策略;四是明確了探索的方向是計算每個(gè)圓的周長(cháng)除以直徑的商,研究周長(cháng)與直徑間的倍數關(guān)系;五是設計了一張記錄實(shí)驗數據的表格,每個(gè)學(xué)生都能把在小組里測量、計算的結果填在表格中,便于從四組數據,尤其是四個(gè)周長(cháng)除以直徑的商的比較中,發(fā)現規律。
學(xué)生的實(shí)驗充其量只能發(fā)現一個(gè)圓的周長(cháng)總是直徑的3倍多一些,這是測量工具、方法和誤差決定的。因此,教材在例5的后面繼續教學(xué)圓周率的知識。講了四點(diǎn)內容: 圓的周長(cháng)除以直徑的商是一個(gè)固定的數,叫做圓周率;圓周率用字母π表示;π是一個(gè)無(wú)限不循環(huán)小數;計算時(shí)一般取π的近似值314。學(xué)生以自己的實(shí)驗為基礎,能夠有意義地接受圓周率。并根據周長(cháng)(C)直徑(d)=π,得出圓周長(cháng)的計算公式C=πd或C=2πr。得出周長(cháng)公式以后,計算圓周長(cháng)的問(wèn)題安排在“試一試”和“練一練”里面,讓學(xué)生獨立完成,通過(guò)應用記住公式。
例6是已知圓的周長(cháng),求直徑的問(wèn)題,選擇列方程的方法解答有兩個(gè)原因: 一是思路比較順暢。由于已知圓的周長(cháng),所以很自然地會(huì )想到周長(cháng)公式。于是,把周長(cháng)公式作為等量關(guān)系,列方程解答的思路也就隨之產(chǎn)生。二是有利于形成良好的認知結構。應用圓的周長(cháng)公式,既能解決已知直徑(半徑)求周長(cháng)的問(wèn)題,又能解決已知周長(cháng)求直徑(半徑)的問(wèn)題。學(xué)生體會(huì )到這些 ,對周長(cháng)公式的理解和掌握就更深刻、更全面。例題把教學(xué)重點(diǎn)放在這樣的問(wèn)題為什么列方程解答以及列方程依據什么樣的等量關(guān)系上,把解方程留給學(xué)生完成。這道題涉及四位數除以三位數,所以使用計算器計算。按照《標準》的要求,三位數乘兩位數、三位數除以?xún)晌粩,一般筆算。數據更大的乘、除計算,一般使用計算器。
3 引導探索,指導應用圓的面積公式。
圓是曲線(xiàn)圖形,推導它的面積公式比直線(xiàn)圖形困難得多。在應用面積公式時(shí),還涉及新的運算順序。因此,編排四道例題,組織學(xué)生探索圓的面積公式,并對應用公式求面積的計算作細致的指導。
例7用數方格的方法求圓面積。在求圖形的面積時(shí),經(jīng)常使用數方格的方法,雖然有時(shí)不能得到精確的結果,仍然是一種有效的方法。尤其對這里的圖形,數方格不僅能知道面積大約是多少,而且對探索面積公式有啟發(fā)作用,這些都是例題的編排意圖。
分別以邊長(cháng)4厘米、3厘米、5厘米的正方形的邊為半徑畫(huà)一個(gè)圓,數方格求圓的面積,這樣設計有兩個(gè)好處: 一是圓的14在正方形里面,34在正方形外面,只要數出14個(gè)圓的面積,再乘4就得到整個(gè)圓的面積。既省時(shí)省力,又能避免數錯。二是正方形的邊長(cháng)與圓的半徑相等,正方形的面積與半徑的平方相等。因此,圓面積與正方形面積的倍數關(guān)系就是圓面積與它的半徑平方的倍數關(guān)系。后者正是圓面積公式的內涵所在。
為了引起學(xué)生對圓面積與半徑平方的關(guān)系的注意,教材設計的表格里,把半徑這一欄放在正方形面積和圓面積的中間。通過(guò)填寫(xiě)半徑的長(cháng)度,體會(huì )它與正方形的邊長(cháng)相等,從而聯(lián)想邊長(cháng)乘邊長(cháng)相當于半徑的平方。在計算圓面積大約是正方形面積的幾倍之后,由“大象”卡通提出“圓面積與它的半徑有什么關(guān)系”的問(wèn)題,體會(huì )圓面積與它半徑的平方可能存在確定的倍數關(guān)系,并帶著(zhù)這個(gè)懸念教學(xué)下一道例題。
例8把圓等積變形成長(cháng)方形,探索圓面積的計算公式,在編寫(xiě)上有三個(gè)特點(diǎn): 一是讓學(xué)生聯(lián)系已有的空間經(jīng)驗和圖形知識,通過(guò)形象思維體會(huì )圓平均分的份數越多,拼成的圖形越接近長(cháng)方形,隱含了極限思想;二是組織學(xué)生比較拼成的長(cháng)方形和原來(lái)的圓有什么聯(lián)系,在交流中充分理解長(cháng)方形的面積與圓的面積相等,長(cháng)方形的長(cháng)是圓周長(cháng)的一半,長(cháng)方形的寬是圓的半徑;三是展開(kāi)了從長(cháng)方形面積公式推導圓面積公式的思維全過(guò)程,突出了用πr替代長(cháng)方形的長(cháng),r替代長(cháng)方形的寬,以及把πr×r改寫(xiě)成πr2這三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
例9應用面積公式計算圓的面積,怎樣寫(xiě)算式和怎樣運算是教學(xué)重點(diǎn)。算式314×52是依據面積公式πr2列出的,讀作三點(diǎn)一四乘五的平方。算式里的平方應該先算,這里沒(méi)有把它作為一條運算順序教學(xué),僅指導學(xué)生先算3.14×52里的52是多少!熬氁痪殹崩镆阎獔A的直徑是8厘米,求圓的面積?梢苑植搅惺,先用8÷2=4(厘米)求得半徑,再用3.14×42求圓的面積。也可以列成綜合算式3.14×822,要提醒學(xué)生為82添上括號,保證先算圓的半徑,不可以列成3.14×822。
例10求環(huán)形的面積,是與圓有關(guān)的組合圖形的面積,著(zhù)重教學(xué)解決問(wèn)題的思路。通過(guò)圖示直觀(guān)呈現環(huán)形,幫助學(xué)生理解鐵片面積是兩個(gè)圓面積的差,從而得出解題步驟是先分別算兩個(gè)圓的面積,再把它們的面積相減。在理出解題步驟以后,讓學(xué)生分步解答,進(jìn)一步掌握圓的面積公式。如果列綜合算式3.14×102-3.14×62求鐵片面積,就能把算式改變成3.14×(102-62),使計算比較簡(jiǎn)便。
“試一試”和練習中的組合圖形都是由兩個(gè)基本圖形組成的,組合圖形的面積或者是兩個(gè)基本圖形的面積和,或者是面積的差。兩個(gè)基本圖形中至少有一個(gè)圖形是半圓形,計算半圓的面積應該是圓的面積除以2。