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      圖形的度量之長度、面積、體積

       wangzh311 2022-09-19 發(fā)布于浙江

      張奠宙先生的在《小學(xué)數(shù)學(xué)教材中的大道理》一書《深入淺出,平易近人——怎樣測量長度、面積和體積》中說,測量過程的本質(zhì)一樣,數(shù)學(xué)測量的本質(zhì)是給每一個線段一個合適的數(shù),面積是一個數(shù)。史寧中教授在《小學(xué)數(shù)學(xué)基本概念和運(yùn)算法則》中對三者的刻畫是:長度是一維空間圖形的度量,面積是二維圖形的度量,體積是三維圖形的度量。這三種度量的基礎(chǔ)是直線段的長度,直線段長度的基礎(chǔ)是兩點間的直線距離。因此度量必須確定度量單位,所謂的度量就是:計算所要度量圖形所包含多少個度量單位。面積和體積度量單位的基礎(chǔ)是一維空間的長度單位,這個長度單位是人為規(guī)定。  

           王永春老師在《小學(xué)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)論》對這幾個核心概念的闡述分別做了闡述。

          長度(一維圖形)一個數(shù)量就可以確定、表達(dá)線段的長短(大?。瞄L度單位度量一條線段的結(jié)果(量數(shù)),就是該線段的長度。連接兩點間線段的長度,又叫做兩點間距離。線段有兩個含義:一個表示以AB為端點的線段,一個表示線段AB的長度。
          角度(二維圖形)角的大小需要兩個量來確定,即弧長和半徑確定角的大小。以角的頂點為圓心,以r為半徑畫圓,該角所對的圓弧長L除以周長,再乘360度,積就是該角的大小。個人認(rèn)為這樣的觀點不必小學(xué)生知道,但是作為老師,我們理解和掌握目的是為了更好的開展教學(xué),學(xué)生只需要理解角的大小和開口有關(guān)即可。至于為什么這樣是初高中學(xué)生的事。

          面積(二維圖形)必須兩個量確定、表達(dá)一個面的大小。根據(jù)《辭?!分嘘P(guān)于“面積”的定義,度量對象為平面或曲面上的某個區(qū)域。而這個區(qū)域是通過封閉圖形來反映的,也就是說用一維的邊線“圍”出了二維的面。張奠宙先生認(rèn)為,面積是人與生俱來的直覺,反復(fù)討論什么是表面,意義不大。也就是說,在確定度量對象教學(xué)中,要淡化“表面”的感知與概括。正如張奠宙先生所言,“面積是人與生俱 來的直覺”。實際教學(xué)顯示,學(xué)生對“面”有著 豐富的感知經(jīng)驗,能正確舉例、指認(rèn)面積度量 的特定區(qū)域(即使有學(xué)生沒有摸全整個面,甚 至只用手指比劃了面的邊線,這也是直觀感知。比如長方形的面積,僅僅知道長或?qū)挼拇笮?,無法確定這個長方形的面積,必須知道長和寬這兩個數(shù)量。個人認(rèn)為五種基本的平面圖形都是遵循這個原則,比如圓的面積是 ΠR2 實際上是ΠR×R。

            體積(三維圖形)必須三個數(shù)量才能確定、表達(dá)物體或空間的大小。與面積的度量類比,比較容易理解立體圖形的體積單位是單位正方體,長方體的體積公式作為其它立體圖形的體積公式推導(dǎo)的邏輯起點。

      宋煜陽老師對面積的研究

      一、教學(xué)實踐

      Law

      (一)指認(rèn)和表征面積的度量對象

      1. 舉例描述,指認(rèn)面積的度量范疇

      師:今天我們來研究“面積”。聽說過面積 嗎?能舉個例子說一說嗎? 

      生:(拿起數(shù)學(xué)課本,邊摸課本封面邊口 述)書本封面的大小就是它的面積。 

      師:剛才你用手比劃了一個范圍,課本封 面的面積是指哪個范圍的大???

       生:是指整個長方形這個范圍的大小。 

      教師印畫出長方形,指認(rèn)并介紹用斜線來 表示這個范圍。

       結(jié)合學(xué)生舉例提到的黑板、課桌面的面 積,要求學(xué)生比劃和描述這些面大小的范圍。 

      小結(jié)指出:面積是講一個范圍的大小的。 

      2. 解讀信息,圖示表征面積的含義

       師:草地有面積嗎?它表示哪個范圍的大??? 

      生:有面積,表示整塊地范圍的大小。 

      師:羊村里的小羊們正在討論草地的大小 呢。這是懶羊羊的信息(圖4),你能看懂嗎?

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      生:看不懂。因為沒看到地,不知道懶羊羊的地有多大。 

      師:這是沸羊羊的信息(圖5),能聽懂嗎?

      生:能聽懂。意思是把懶羊羊的地看成一 份,沸羊羊的地有這樣的兩份。 

      師:請大家試著畫一畫懶羊羊和沸羊羊的 地,并畫上斜線來表示地的范圍。 

      學(xué)生獨立畫圖后選取部分學(xué)生的作品,組 織交流。 

      呈現(xiàn)四幅作品,討論:這些圖符合“沸羊羊 的地是懶羊羊的兩個那樣大”的意思嗎?

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      學(xué)生對前三幅(圖 6、圖 7、圖 8)認(rèn)可,對圖 9提出異議。 

      生:面積是需要圍起來的,它沒有圍起來, 不符合要求。 

      生:這是線段,封閉圖形才有面積。 

      師:說得真好!這幅圖表示的是兩條線段 長度的 2倍關(guān)系,而面積是講范圍大小的。只 有封閉圖形才有確定的范圍,才有它的面積。

      (二)借助圖形來表示面積數(shù)

      1.用數(shù)來記錄面積 

      師:這三幅圖(圖 6、圖 7、圖 8)雖然形狀不 一樣,但都表示出了沸羊羊的地是懶羊羊的兩 倍。如果把懶羊羊地的面積看作“1”,那么沸 羊羊地的面積怎么表示? 

      生:用2來表示。 

      師:面積的大小,我們可以用數(shù)來記錄。 

      2. 用統(tǒng)一的正方形作為面積單位進(jìn)行計數(shù) 

      組織討論美羊羊和沸羊羊的地(圖10),哪個面積大?學(xué)生提出以下三種方法。

      方法一:把兩個圖形疊在一起比較,多出來的部分剪下來再比,直至比出結(jié)果。

      方法二:先量出正方形的邊長和長方形的長、寬,再算出面積,就可以知道哪個面積大了。

      方法三:拿小正方形放到兩個圖形里面擺一擺,誰用到的小正方形的數(shù)量多,誰的面積就大。

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      師:同學(xué)們覺得這些方法怎么樣?

      討論得出:方法一比較麻煩,方法二還沒有學(xué)過,方法三值得嘗試。

      學(xué)生獨立嘗試用小正方形在兩個圖形內(nèi)畫一畫、數(shù)一數(shù),記錄小正方形的個數(shù)。反饋學(xué)生的作品(圖11、圖12、圖13),展開交流。

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      師:同樣是美羊羊的那塊地,它的面積怎 么有的是 9 個小正方形,有的是 16 個小正方 形,還有的是20個小正方形呢? 

      生:因為小正方形的大小不一樣。 

      生:用不同的小正方形去量,量出來的個 數(shù)就不一樣了。 

      師:是啊,如果用各自不同的正方形去量, 量出來的面積結(jié)果就不一樣了。所以,測量面 積的時候需要統(tǒng)一的正方形作為標(biāo)準(zhǔn),叫做面積單位。那么,美羊羊和沸羊羊地的面積應(yīng)該 是幾個小正方形呢? 

      生:美羊羊地的面積是 9 個小正方形,沸 羊羊地的面積是8個小正方形。 

      師:剛才沸羊羊地的面積用 2 來表示,現(xiàn) 在怎么用8來表示了呢? 

      生:因為前面是把懶羊羊地的面積看成 1 的,現(xiàn)在是把小正方形看成1的。

      生:懶羊羊地的面積其實是4個小正方形。 

      師:通過剛才的研究發(fā)現(xiàn),面積的大小可 以用正方形作為面積單位來數(shù),用“幾個正方 形”來表示它的測量結(jié)果。

      (三)數(shù)中想形,辨析概念

       1.根據(jù)面積數(shù)想圖形形狀 

      出示慢羊羊村長的信息“我的地有 8個小 正方形那樣大”,讓學(xué)生猜猜這塊地的形狀,并 在方格圖里畫一畫。 

      呈現(xiàn)學(xué)生的作品(圖 14),判斷討論:這些 作品形狀不同,面積都表示8個小正方形嗎?

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      確認(rèn)后小結(jié)得出,面積數(shù)相同,形狀可以 不同。

      2. 面積相同,周長可能不相同 

      呈現(xiàn)慢羊羊村長地(圖15)和灰太狼地(圖 16)的形狀,出示灰太狼的信息“我的地和慢羊 羊地的面積一樣大,而且周長也一樣長”,討 論:灰太狼騙我們了嗎?

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      生:沒有騙我們。 

      生:騙了!面積是一樣大的,都是 8 個小正方形,可周長不一樣長。

      組織學(xué)生對兩幅圖的周長進(jìn)行指認(rèn),得出圖 15的周長有 12條小正方形的邊長,圖 16的周長有14條小正方形的邊長。

      呈現(xiàn)圖 14的前三幅圖,討論指認(rèn):這些是同學(xué)們自己畫的慢羊羊地的形狀,面積都是 8個小正方形,它們的周長相同嗎?

      通過數(shù)數(shù)確認(rèn),三幅圖的周長分別為 12、14、18條小正方形的邊長。

      梳理后小結(jié)得出:面積相同的圖形,周長不一定相同。


      以下的圖片是觀看度量主題講座時拍下來的。個人感覺和今天的主題很吻合,

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