小学数学人教版六年级下册5 数学广角 (鸽巢问题)教学设计
展开《义务教育课程标准实验教科书·数学》六年级下册第68-69页。
【教材分析】
《鸽巢问题》既鸽巢原理又称抽屉原理,它是组合数学的一个基本原理,最先是由德国数学家狄利克雷明确提出来的,因此,也称为狄利克雷原理。
首先,用具体的操作,将抽象变为直观。“总有一个筒至少放进2支笔”这句话对于学生而言,不仅说起来生涩拗口,而且抽象难以理解。通过枚举法,使学生探索出把四支笔放在3个笔筒里共四种放法,在具体操作中理解“总有”和“至少”。通过假设法让学生探索出“平均分”是保证“至少”的最好方法,在解决抽屉原理时要采取最不利原则。通过操作,最直观地呈现“总有一个筒至少放进2支笔”这种现象,让学生理解这句话。
其次,充分发挥学生主动性,让学生在证明结论的过程中探究方法,总结规律。学生是学习的主动者,特别是这种原理的初步认识,不应该是教师牵着学生去认识,而是创造条件,让学生自己去探索,发现。所以我认为应该提出问题,让学生在具体的操作中来证明他们的结论是否正确,让学生初步经历“数学证明”的过程,逐步提高学生的逻辑思维能力。
再者,适当把握教学要求。我们的教学不同奥数,因此在教学中不需要求学生说理的严密性,也不需要学生确定过于抽象的“鸽巢”和“物体”。
第一个例题教学,介绍了较简单的“鸽巢问题”:只要物体数比鸽巢数多,总有一个鸽巢至少放进2个物体。它意图让学生发现这样的一种存在现象:不管怎样放,总有一个筒至少放进2支笔。呈现两种思维方法:一是枚举法,罗列了摆放的所有情况。二是假设法,用平均分的方法直接考虑“至少”的情况。通过前一个例题的两个层次的探究,让学生理解“平均分”的方法能保证“至少”的情况,能用这种方法在简单的具体问题中解释证明。
第二个例题是在例1的基础上说明:只要物体数比鸽巢数多,总有一个鸽巢里至少放进(商+1)个物体。因此我认为例2的目的是使学生进一步理解“尽量平均分”,并能用有余数的除法算式表示思维的过程。
【学情分析】
对于六年级的学生来说,有一定的抽象思维能力,所以不易过多地采用枚举法,在开始探索阶段可以采用,但在课的后阶段要重点发挥学生地抽象思维能力,通过学生的不断练习和深化促进“模型化”,形成解决鸽巢问题的一般解法。在教学中我们会发现有一部分学生已经了解了鸽巢问题,他们在具体分得过程中,都在运用平均分的方法,也能就一个具体的问题得出结论。但是这些学生中大多数只“知其然,不知其所以然”,为什么平均分能保证“至少”的情况,他们并不理解。还有部分学生完全没有接触,所以他们可能会认为至少的情况就应该是“1”。我们也应该看到有个别学困生对于本节课的学习确有相当在的困难。这就要求教师在设计和教学中恰当引导,发挥合作学习的作用,顺利完成本节课的任务,让学生们一起成长。
【教学目标】
1、知识与技能:了解“鸽巢问题”的特点,理解“鸽巢原理”的含义。使学生学会用此原理解决简单的实际问题。
2、过程与方法:经历探究“鸽巢原理”的学习过程,体验观察、猜测、实验、推理等活动的学习方法,渗透数形结合的思想。
3、情感、态度和价值观:通过用“鸽巢问题”解决简单的实际问题,激发学生的学习兴趣,使学生感受数学的魅力。
【突破方法】 从特殊的例子到一般的例子,让学生逐步理解鸽巢原理,并建立起数学模型。
【难点】 理解鸽巢原理,并对一些简单的问题加以“模型化”。
【教学重点】
1.经历“雀巢原理”的探究过程,初步了解“抽屉原理”。
2.理解“雀巢原理”,并对一些简单实际问题加以“模型化”。
【教法】 教师指导下的自主探究,进行“建模”教学。
【学法】 学生通过动手操作、交流探究、建立模型理解鸽巢原理。
【教具、学具准备】
智慧教室一间,分11个小组,每组3只纸杯、4只铅笔、课件。
【教学过程】
一、谈话引入新课。
师:同学们,老师手里有一副扑克牌,老师就用这副扑克牌和同学们一起做一个游戏好不好?
老师这副扑克牌里的大王、小王都已经抽掉了,还剩多少张?想一想,还剩下几种花色?老师把它写下来,有梅花、红桃、黑桃、方片。下面我把游戏规则说一下:如果你抽到你想要的花色,就算你赢,听明白了吗?(听明白了)
请问你想要什么花色?
我想要黑桃。学生抽牌。师:他抽到的是红桃。
请问你想要什么花色?……
上面四个同学都没有抽到自己想要的花色。如果同学们给老师一个机会,老师敢说第一次就能赢,相信不相信?
现在我请5位同学参与我这个游戏。请你们每人抽一张牌,不要让老师看见了。老师现在还需要一个记录员,谁来当?
老师敢说:至少有一个花色是重复的,相信不相信?
生:不相信。
现在我们验证一下。
有的同学说是巧合,再找5个同学试一试。
这两次游戏老师轻松取得了胜利,你们想不想知道其中的奥秘?今天学习了抽屉原理,也就是鸽巢问题,它能够帮助我们揭开谜底,找到答案。
出示课题:鸽巢问题(抽屉原理)。
鸽巢问题是一个复杂的问题,我们进行一个复杂的研究往往从简单的问题入手。下面我们分小组进行探究实践活动。
二、通过操作,探究新知
(一)教学例1
1.枚举法
(1)第一个探究活动。
活动内容:把4枝铅笔放进3个笔筒里。
活动目的:无论怎么放,总有一个笔筒里至少有( )支笔。(课件显示)
(2)我们的活动目的是什么?你认为哪些词语非常重要?
学生:“总有”和“至少”
师:他们是什么意义?
生:“总有”表示“一定有”、“ 肯定有”等
“至少”表示“最少”、“ 最起码”。
(3)强调不考虑放入的顺序
我们把4支铅笔放在第一个笔筒里,也可以放在第二个笔筒里,也可以放在第三个笔筒里。我们把这三种情况当做一种放法。咱们在探究时要注意:1、不考虑笔筒的顺序。2、组长把操作的结果记录下来,并拍照上传。
出示 温馨提示:
1、不考虑笔筒的顺序。
2、组长把操作的结果记录下来,并拍照上传。
现在我们在组长的带领下进行探究活动。
(4)出示探究记录单
鸽巢问题探究记录单
第 小组,姓名:
把4支铅笔放进3个笔筒中。出现情况记录单
无论怎样去放,总有一个笔筒里至少有( )支铅笔。
(5)学生分组活动。(运用智慧教室,要先分好组,指定组长)有几种不同的放法?请同学们分组活动,并及时把活动过程记录下来。(评测—分组答题)
下面开始小组活动。教师巡视,了解情况,个别指导.
(6)学生汇报探究结果。通过“智慧教室”系统,展示各小组的“探究记录单”。(评测—分组答题---答题结果--分享学生屏)。
(7)哪个小组来展示一下你们小组摆放的情况?(评测—分组答题---分享学生屏)
共同分析(2,0,2),(2,2,0)(0,2,2),属于一种情况。
(8)根据学生摆的情况,老师按照一定顺序排列起来。
板书各种情况。
(4,0,0) (3,1,0) (2,2,0) (2,1,1)
还有不同的放法吗?
我们把这种放法,叫做枚举法,我们在五年级学习鸡兔同笼时采用过枚举法。
(9)为了帮助同学们有序地思考,看看电脑博士是怎样分放的。电脑依次展示四种情况。第一种情况:把4支笔都放进一个笔筒里。第二种情况:先把3支笔放进一个笔筒里。第三种情况:先把2支笔放进一个笔筒里。第四种情况:每个笔筒先放1支笔。
(10)教师带着学生分析
每个笔筒里最多放了多少支?(4支)能不能说总有一个笔筒里至少有4支笔?最多放有4支笔,能不能保证至少是4支?
最少放了多少支?(0支)
在每种放得最多的四个笔筒里最少几支?(2支)
能不能说至少放了1支笔?(至少是最起码,最低限度的意思,总有一个笔筒里至少放了2支笔。)
你发现了什么?(无论怎么放,总有一个笔筒里至少放进2支笔)
至少数是多少?(2)
2、假设法
遇到鸽巢问题是否一定要把各种情况采取枚举法一一列举出来?如果有100支铅笔把所有情况枚举出来将会非常麻烦。怎样才能最快地知道这个放的最多的笔筒里至少有几支笔?大家讨论讨论。
学生讨论,汇报。
生:先把3支铅笔分别放在三个笔筒里,剩下一个无论放在哪个笔筒里,总有一个笔筒放进两只笔。
这是什么分法?(平均分)
你从什么角度考虑的?
电脑显示:从最不利的情况来考虑,先放入相同的最多数。
相同的最多数是什么?(平均数)
至少数相当于从军官中挑选元帅。
谁能再把自己的想法介绍给大家?
刚才大家使用的方法就是假设法。
讲解假设法的思维过程。假设每个笔筒里先放1支铅笔,最多放3支,剩下的1支无论放进哪个笔筒里,总有一个笔筒里至少放2支笔。
把上述利用“智慧教室”推到学生的平板上。(屏幕板书---推送板书—学生在数学—笔记)
学生共同朗读,熟悉掌握算理。
3、导入鸽巢问题
我们把4枝铅笔换成4只鸽子,把3个盒子换成3个鸽巢,
这就是我们要研究的鸽巢问题。
出示:4只鸽子飞回3个鸽巢,总有一个鸽巢至少飞进了( )只鸽子。
谁能解答这个问题?
学生抢答。(快捷-抢答权)
学生回答后课件演示。
4、商是1余数是1的练习
(1)把5支笔放进4个笔筒里,不管怎么放,总有一个笔筒里至少放进( )支笔,为什么?
指名回答。(快捷---抢答权)
电脑显示假设法:假设每个笔筒里先放1支笔,最多可放4支。剩下的1支还要放进其中的一个笔筒里。所以不管怎么放,总有一个笔筒里至少放进2支笔。
填入黑板左面的副版书的表格上
(2)把6支笔放进5个笔筒里,不管怎么放,总有一个笔筒里至少放进( )支笔,为什么?
利用智慧教室抢答。(快捷---抢答权)
(3)把10支笔放进9个笔筒里,不管怎么放,总有一个笔筒里至少放进( )支笔,这是为什么?(快捷---抢答权)
(4)把101支笔放进100个笔筒里,不管怎么放,总有一个笔筒里至少放进( )支笔,这是为什么?(快捷---随机选号)
5、总结规律
观察表格,有什么发现?
只要放的铅笔数比笔筒的数量多1,总有一个笔筒里至少放进2枝笔。
如果有n+1支笔放入n个笔筒里,会出现什么情况?
把n+1个物体放进n个抽屉里,总有一个抽屉里至少放进2个物体。
6、老师魔术的秘密
一副牌,取出大小王,5位同学每人随意抽出一张。为什么至少有2张同花色的?
学生解答,课件演示
(二)教学例2,商是2的情况。
刚才我们探究的是鸽巢问题的一种情况,下面探究探究鸽巢问题的另一种复杂情况。
出示例2
把7本书放进3个抽屉,不管怎么放,总有一个抽屉至少放( )本书。
(1)请同学们在学生平板教材中打开探究二,根据要求,进行拖动,找出答案。
指名回答,展示学生的拖动过程。(屏幕互动—学生屏幕)
如何列式?7÷3=2……1 2+1=3(支)
至少数是什么?
板书:至少数=商+余数
(2)8本书放进3个抽屉里,会怎么样呢?
8÷3=2……2
师:至少数=商+余数=2+2=4,所以总有一个抽屉里至少放4本书。对不对?
学生:老师我有不同意见,至少数是3,不是4。
师:你能上来摆一摆吗?
学生在讲台上边展示边讲解。至少数是:2+1=3。
师:有没有可能是4?能不能保证是4本?
那么,至少数应该怎样计算?原来是这么回事,看来板书也要改了。至少数=商+1.
(3)如果10枝本呢?
10÷3=3……1 ,3+1=4
(4)如果有11支呢?
(5)如果有12支呢?12 ÷3=4,有没有余数,那么至少数是什么?
生:至少数=商
(三)、课堂总结抽屉问题一般公式
同学们我们研究了笔筒、抽屉、鸽巢、四种花色等相当于抽屉。铅笔、鸽子、书等这些都是物体数。能不能用一个计算公式表示物体数与抽屉数之间的关系?至少数是什么?
物体数÷抽屉数=商……余数
至少数=商+1
(四)、数学史教育
1、出示:“抽屉原理”是组合数学中的一个重要原理,最先是由德国数学家狄利克雷提出并用于解决数论中的问题,所以又称“狄利克雷原理”。有两个经典案例,一个是把10个苹果放进9个抽屉里,总有一个抽屉里至少放了2个苹果,所以这个原理又称“抽屉原理”;另一个是6只鸽子飞进5个鸽巢,总有一个鸽巢至少飞进2只鸽子,所以也称“鸽巢原理”
2、推送板书:推送到学生平板里,齐读,进一步理解鸽巢问题。
(五)、拓展提高
现在老师遇到一个复杂的抽屉问题,请同学们帮助解决。
出示:从马路上随意找13个人,他们中至少有2个人的属相相同。为什么?
说一说谁是装东西的?谁是被装的?
12个属相可以看做什么?13个人相当于什么?
13÷12=1…… 1
1+2=2
三、课堂总结与提高
1、教学鸽巢问题一般公式
同学们,刚才我们用到了笔筒、抽屉、鸽巢,还有扑克牌的四种花色,12个属相,这些都相当于抽屉,也就是装东西的,我们统一地把他们叫做抽屉数。铅笔、苹果、鸽子、人数,这些都是被装的,我们把他们称为物体数。鸽巢问题的一般公式可以怎么表示?
物体数÷抽屉数=商……余数
不能整除时:“至少数=商数+1”
整除时:“至少数=商数”
2、鸽巢问题的解题关键
你认为鸽巢问题解题的关键是什么?
(1)找准哪个是 物体,也就是被装的
(2)哪个是抽屉,也就是装东西的
(3)它们的个数。
3、在有余数时至少数等于商加1,在没有余数的情况下,至少数等于商。
出示:
有余数时:
物体数÷抽屉数=商……余数
至少数=商+1
无余数时:
物体数÷抽屉数=商
至少数=商
4、今天我们学习了鸽巢问题,就是课本第68、69的内容,请大家课本,有没有不明白的问题?
学生看课本第68、69页。
四、巩固提升
1、基本练习
抢答题(采用“智能教室”抢答系统)
(1)5只鸽子飞进了3个鸽笼,总有一个鸽笼至少飞进了( )只鸽子。为什么?(快捷-抢答)
(2)2. 11只鸽子飞进了4个鸽笼,总有一个鸽笼至少飞进了( )只鸽子。为什么?(快捷-抢答)
(3) 5个人坐4把椅子,总有一把椅子上至少坐2人。为什么?(快捷---随意选号)
2、课堂过关练习
全体学生在平板上完成,教师电脑及时显示进度与答题情况。一题一题显示学生答题情况,及时进行讲评。
(采用“智能教室”的“全部答题”系统,及时显示学生的学习进度,完成情况)
(1)、从马路上随意找25个人,他们中至少有( )的属相相同?为什么?
(2)、从电影院随意找24个人,他们中至少有( )的生日在同一个月?
(3)、向东小学六年级共有367名学生,六年级里至少有( )人的生日是同一天?
学生独立完成,电脑及时显示全体学生的答题情况。
五、中国数学史教育
早在我国古代,就有不少成功运用抽屉原理来分析解决问题的例子。例如宋代费衮(gun)的《梁谿(xi)漫志》中,就曾运用抽屉原理来批驳“算命”一类活动的谬论。然而,令人不无遗憾的是:我国学者虽然很早就会用抽屉原理来分析问题,但没有关于抽屉原理的概括性文字,没有人将它抽象为一条普通原理,最后还不得不将这一原理冠以数百年以后西方学者狄里克雷的名字。
同学们你们有什么想法?
六、全课反思
通过本节课的学习,你有什么收获?还有什么不懂的地方?
数学知识:1.鸽巢问题;2. “物体数÷抽屉数=商数„„余数”
有余数时:
物体数÷抽屉数=商……余数
至少数=商+1
无余数时:
物体数÷抽屉数=商
至少数=商
数学方法:1.枚举法;2.假设法
数学思想:1.数形结合;2.数学建模 。
板书设计
主板书:
鸽巢问题(抽屉原理)
梅花 方片 黑桃 红桃
枚举法:4(4,0,0)4(3,1,0)4(2,2,0)4(1,1,1)
假设法:4÷3=1…… 1 1+1=2
物体数÷抽屉数=商…… 余数
至少数=商+1
副版书:
第一种情况
4( 、 、 )
第二种情况
第三种情况
第四种情况
铅笔支数
笔筒个数
至少数
5
4
2
5÷4=1…… 1
6
5
2
铅笔数
笔筒数
至少数
4
3
2
5
4
2
6
5
2
6÷5=1…… 1 1+1=2
10
9
2
10÷5=1…… 1 1+1=2
101
100
2
n+1
n
2
7
3
3
7÷3=2…… 1 2+1=3
8
3
3
8÷3=2…… 2 2+1=3
10
3
4
10÷3=3…… 1 3+1=4
11
3
4
12
3
4
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