本单元知识是学生在低中年级初步认识了基本的立体图形长方体正方体圆柱球等以及观察物体的基础上开展的。
认识长方体,要求学生能从以前的二维空间(长方形正方形等)过渡到三维空间(长方体正方体等),培养学生的空间观念是关键。但由于我们所处的世界是立体的,而我们看到的画在书上的立体图形却都是平面的,因此,立体图形平面化以后,通过平面图形想象空间物体就成为培养学生空间观念的重要内容。
《义务教育数学课程标准》(2011年版)指出:图形的认识的要求包括两个方面,一是对图形自身特征的认识;二是对图形各元素之间、图形与图形之间关系的认识。
学生是初次较深入地研究立体图形,空间观念比较差,所以在预习单的设置上,我们尽量多加入一些学生动手操作,如摸一摸,看一看,猜一猜,量一量等方式,通过操作实验认识长方体的组成元素以及基本特征,再通过推理进一步理解各元素之间的相互关系。
预习单如下:
问题一:
对于长方体的组成,学生准备的学具肯定是不尽相同的,但为什么都叫长方体呢,肯定是有一些共性的特征,然后去引导学生研究这些共性的东西有哪些?之前学生可能对于各部分的名称了解的不够准确,可以引导学生通过阅读课本,一边摸一边去说,比如:长方体上摸起来平平的部分叫做长方体的面,面和面相交的线叫做长方体的棱,三条棱相交的点叫长方体的顶点。这是通过实物来认识,进而可以从实物中抽象出长方体的平面图,在立体图形的平面图上让学生指出长方体的面棱顶点的位置。
问题二:
关于长方体的面,面的数量不难数出是6个,我们只需引导有序去数即可。关于面的大小关系,结合学生的知识“起点”,学生可能仅仅通过观察猜测的方式得出相对的面面积相等,我们要引导学生用数据深入地验证相对两个面面积相等,比如用测量每个面长宽的方法,也可以剪开重叠到一起比一比的方法,还可以通过幻灯片演示进一步加深印象,使原有的个体经验在实践论证过程中,从模糊、片面走向清晰、全面,并有了深度,也进一步向学生展示了数学学习的严谨性。
长方体的这12条棱在每位学生脑海中不尽相同,能否有序地数出12条棱直接影响着学生对长方体空间感的建立,所以在关注棱的数量的同时,更要关注学生“数”的过程,我家孩子刚好上五年级,我问他有几条棱,没数之前不加思索说有八条,我请他结合实物数给我看看,没有条理,乱数一气,后来我引导他有序去数,这才得出是12条。对于棱长的特征这里的表述也不准确。这时首先借助实物数出了棱长的数量。
顶点的数量不难得出,有序去数,8个。难点在于第三个问题。
问题三:
第三个问题在学生做长方体框架的过程中,更进一步认识棱的特征,12条棱可以分成3组,每组4条,并知道哪些是相对的棱,相对的棱平行且长度相等。
做框架时,通过学生发的预习图片,有的学生对“立方体”的概念并不清晰,只围成了一个长方形,就误以为是长方体框架,说明从二维到三维的转化还是需要一个过程的。
(1)搭框架
要想搭建一个长方体框架,打地基是必不可少的,那就可以先摆下边的四条棱,摆出了两长两宽即一个长方形。然后再摆出四条高,接下来就没有难度了,再在上边摆出两长两宽。学生在动手搭的过程中,自然对12条棱分成3组,每组相对的四条棱长度相等理解的更深了。但仅仅到此为止吗?课本上通过一个问题,相交于一个顶点的三条棱的长度相等吗?进而引出了长方体长、宽、高的概念,这里又是一个重难点,如果学生对长宽高概念理解不清楚,后边求表面积、体积就不能准确的找出长宽高,这里我们可以通过拆棱来帮助学生理解。
(2)拆棱
在框架摆好以后,可以先拆掉一条棱,然后让学生想象出这个长方体的形状和大小,通过平移的方法想象这条缺少的棱并不难。以此类推,如果再拿掉2条呢?3条呢?可以再请他们拆一拆,抛出问题:至少要剩下哪几条棱,才能保证让我们想象出这个长方体的形状和大小?通过操作会发现,留下相交于一个顶点的三条棱就能保证,此时再出示长、宽、高的概念水到渠成。也有助于学生理解长宽高决定这个长方体的形状和大小。
对于长宽高的概念,学生并不是会背这个概念,就理解了哪是长方体的长宽高,要通过多次操作,变换位置让学生体验长宽高。进一步指出,当长方体位置固定以后,底面中较长的棱叫长,较短的楞叫宽,垂直于底面的棱较高。如果对于长宽高这个概念理解透彻,后边学习表面积和体积,总结公式时,学生就不会那么迷茫了。
同时,学生在拆“棱”的过程中,想象长方体的形状和大小,从搭到拆,表面上是一个搭建、拆卸的过程,但实质上在学生动手搭,拆的过程,是对长方体空间观念的主动建构过程。
(3)想象
在上边的学习基础上,还可以再逆向的通过给出相交于一个顶点的三条棱,让学生想象长方体六个面的大小,通过“想像”空间大小,做到融会贯通。这是一个从抽象到具体的过程,使学生在想象的过程中将棱、面、体的知识融会贯通。
这个地方还可以加入一个问题,让学生观察平面图上的长方体,通常我们能看到的是三条长三条宽三条高的长方体,还有的平面图有三条棱是用虚线画出来的,那么,另外的长宽高藏在哪儿呢?化成虚线的三条棱是为什么呢?可以和以前观察物体的一个知识点,从一个角度观察最多能看到它的三个面结合起来,来帮助学生理解长方体的三维图。
对棱的理解透彻了,棱长总和就不难求出等于四条长加四条宽加四条高。
数学活动经验需要在做的过程中和思考的过程中沉淀,知识的学习不在于对结论的机械记忆,而在于对过程的研究,在教学中多增加一些观察、动手操作等活动,引导学生更好的体验感知长方体的特征。