通透数量关系 建构数学模型——例谈以“鸡兔同笼”问题解法多样性培养数感及建构模型

数学是研究数量关系和空间形式的科学。厘清数量关系,培养数感能力,是数学教学的基本任务。建构数学模型,关注数学本质是数学思考的具体体现。现就“鸡兔同笼”问题教学实践中遇到的问题及思考,做交流如下。

“鸡兔同笼”问题是北师大版数学五年级上册“数学好玩”中的内容,课题是“尝试与猜测”。教材上内容是通过列表法解决问题的,旨在体验尝试与猜测的过程,并通过验证获得正确结果。

为了进一步丰富数学活动,在数学活动中感受数学本质,促进数学思考力的提升,特意在教材列表法解决“鸡兔同笼”问题的基础上,进行了后续拓展课程,致力于在通透数量关系的基础上,触摸问题中的数学本质,建构数学问题模型,进一步有效提升学生的数学思考力。

一、通透数量关系,训练数感能力

为了让学生多角度弄通弄透“鸡兔同笼”问题中的数量关系,并在感知、理解数量关系中提升数感能力,特借助解法多样性进行了教学探索与实践。

例:鸡和兔一共有35只,腿有94条,求鸡和免各有多少只?

方法一:金鸡独立法

解法思维:所有的鸡与兔全部抬起一半的腿,即鸡抬起一条腿,兔抬起两条腿,列式为总腿数除以2。然后再减去鸡兔的总头数,也就相当于鸡兔再一次抬起来一条腿。此时剩下的数就是所有的兔剩下的腿数,也是兔的只数。

算式过程为:

94÷2=47(条)

47-35=12(只)

35-12=23(只)

94÷2-35

=47-35

=12(只)

35-12=23(只)

方法二:砍腿法

解法思维:将所有的鸡和兔砍去两条腿,然后用所有的腿数减去已经砍去的腿数,剩下来的就是兔的腿数,并且每只兔只有两条腿。然后用剩下的腿数除以2,便可求出兔的只数,从而进一步求出鸡的只数。

算是过程为:

35×2=70(条)

94-70=24(条)

24÷2=12(只)

35-12=23(只)

(94-35×2)÷2

=(94-70)÷2

=24÷2

=12(只)

35-12=23(只)

方法三:假设法

解法思维:假设全部是兔,或者说所有的鸡和兔一样,都长有四条腿。这样一来腿的条数就会多出来。多出来的条数就是因为鸡原本是两条腿,现在我们假设成了四条腿,也就是说每只鸡多出来了两条腿。所以用多出来的腿数除以2就是鸡的只数。

算式过程为:

35×4=140(条)

140-94=46(条)

46÷2=23(只)

35-23=12(只)

(35×4-94)÷2

=(140-94)÷2

=46÷2

=23(只)

35-23=12(只)

方法四:全鸡纠偏法

解法思维及过程:假如所有的腿都是鸡的,那么有鸡47只,即94÷2=47(只)。这意味着有47只鸡,事实上是35个头。如此一来,多出12只鸡,即47-35=12(只)。于是把24只鸡置换成12只兔,确保减少12个头,但总腿数没有变化。所以兔有12只,鸡有23只,即35-12=23(只)或47-12×2=23(只)。

方法五:全兔纠偏法

解法思维及过程:假如所有的腿都是兔的,那么有兔23只,鸡1只,即94÷4=23(只)……2(条)。这意味着有23只兔,1只鸡,事实上是35个头。如此一来,少了11个头,即35-23-1=11(只)。于是把11只兔置换成22只鸡,确保增加11个头,但总腿数没有变化。所以兔有12只,即23-11=12(只),鸡有23只,即35-12=23(只)或11×2+1=23(只)。

方法五:解方程法

设鸡有x只,则兔有(35-x)只,

2x+4×(35-x)=94

解:2x+4×(35-x)=94

2x+140-4x=94

46=2x

2x=46

x=23

35-23=12(只)

答:鸡有23只,兔有12只。

二、建构数学模型,关注数学本质

例1:有面值5元和10元的人民币共14张,总值100元,5元和10元的人民币各有多少张?

例2:35人去划船,租大小船共9条,已知大船每条坐5人,小船每条坐3人,租了几条大船?几条小船?

让学生分小组自由讨论,经过讨论后交流达成初步认识。在例题1中,“鸡”是5元的人民币,“兔”是10元的人民币;“鸡兔的总只数”是14张;“每只鸡的腿数”是5元,“每只兔的腿数是”10元,“总腿数”是100元。

在例2中,“鸡”是小船,“兔”是大船;“鸡兔的总只数”是9条;“每只鸡的腿数”是3人,“每只兔的腿数是”5人,“总腿数”是35人。

初步让孩子们体验到,用数学的思维来思考表面看似不同的问题,实际上它反映的数学数量关系模型是一致的。“鸡兔同笼”数学问题模型所反映的数量关系是:甲、乙事物一共有M个;甲具有某种属性x,乙具有某种属性y,甲乙具有这种属性一共有N。则甲、乙事物分别有多少个?

起初有些孩子可能不太理解这种模型意识,也不太理解这里面所关注的数学本质。但是经过几次体验下来之后,孩子们都能够较好地理解其中的含义。也能够在不同的问题表象中寻找出其数学模型所对应的事物属性。

三、磨炼数学眼力,提升数学思考

例1:停车场有电瓶车和汽车一共16辆,已知一共有50个轮子,请问电瓶车多少辆?汽车多少辆?

例2:一天,小明捉来七星瓢虫和蜘蛛做观察研究。一共有9只,66条腿。你知道七星瓢虫和蜘蛛️️分别️️️️有多少只吗?(七星瓢虫6条腿,蜘蛛8条腿。)

当学生已经获得了初步的数学模型意识之后,鼓励孩子们到生活中去寻找类似的问题。当孩子们尝试运用数学的眼光观察各种各样的生活现象,并生成数学问题之后,将这些问题聚集在一起进行交流。在交流的过程中加深孩子们对问题模型的理解,从而达到对这一数学模型的深度理解及其运用。让学生的数学思考训练扎实有素,成长掷地有声。

经过系列课程之后,孩子们学会了利用数学的眼光,在生活中提炼出“鸡兔同笼”问题,并能够轻易地进行解决。同时对这一数学模型已经有了较为深刻的认识与理解,数感能力也得到了有效的训练与提升。着实收到了在通透数量关系的同时,建构了数学模型的预期效果。

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