特殊的3月14日

今天是三月十四日(3月14日)。前天三月十二日是植树节(3月12日),明天三月十五日(3月15日)是 国际消费者权益日,简称3.15。我要问你今天是什么节日?你可能会说是“白色情人节”,今天看到有人在微信群里发红包了。白色情人节是西方的节日,我不想过。我要问你知道爱伊斯坦,马克思,霍金吗?你会说早已久仰大名。是的,他们三个很有名气,爱因斯坦和霍金是世界有名的物理学家,马克思是伟大的思想家。今天是爱因斯坦(1879·3·14-- 1955·4·18)的诞辰日,又是马克思(1818·5·5-- 1883·3·14)和霍金19421·8--2018·3·14)的逝世纪念日,这是多么的巧合。时间,当和伟人产生交集的时候就显得特殊起来。


马克思
霍金

今天是三月十四日(3月14日),我用3·14表示,还是今天。睁大眼睛看“3·14”,它又是一个小数数字——3·14。说到3·14就想到了祖冲之,他是我国南北朝时期的数学家,天文学家。他在刘徽开创的探索圆周率的精确方法的基础上,首次将“圆周率”精算到小数第七位。他提出的“祖率”对数学的研究有重大贡献。2011年——国际数学协会正式宣布,将每年的3月14日设为国际数学节。3月14日是数学人的节日。作为中国人,作为曾经的数学老师,我始终热爱着数学。今天我为祖冲之感到骄傲和自豪,也在心里庆祝一下自己的节日。这让我想到了三年前我带领学生探索圆周率的实践课。

数学家祖冲之

人教版六年级上册数学课本第五单《圆》,第二课时为《圆的周长》讲到了圆周率。找一些圆形物品,分别测量出它们的周长和直径,用周长去除以直径,得出一个数。发现得出的数都是一个相同的数3·14.这时候就说,原来一个圆的周长总是它的直径的3倍多一点。

第三课时《圆的面积》是通过把圆转化成平行四边形(长方形是特殊的平行四边形)

蓝色剪头是从圆形转化成平行四边形图

(黑色箭头是我画的平行四边形即长方形转化为圆形)

1·把圆平均分成红色和橙色两份,再分别把橙色和黄色区域平均分成尽可能多的相等的偶数份;剪开,能拼成一个平行四边形(份数越多,拼成的图形接近长方形)

2·观察图形发现:圆周的一半是平行四边的一条长边,同理得出,圆周长等于平行四边形的两条长边和。

3·观察圆形和平行四边形发现,圆的半径等于平行四边形的一条宽边。同理圆的直径等于平行四边形的两条宽边之和。

4·圆形能拼接成一个平行四边形,反之,平行四边形也能推出圆形。

这是把圆的面积转化成平行四边形的面积。数学中有很多转化,如把难的转化成容易的,把曲面转化成在平面,梯形转化成平行四边形。

祖冲之纪念币

我想让学生体验一下怎么把平行四边形转化成圆形的,但是这个转化要满足两个前提条件的。一是,学生认识了圆的周长,直径的定义以后,还不知道二者的关系。二是学生观察圆和平行四边形后知道圆能能转化成平行四边形,还知道圆周长,半径,直径和平行四边形长边和宽边的关系后。

无限循环的小数pai

圆转化成平行四边形正式开始。

第一次转化:随便拿两张个长方形卡纸,把其中一张卡纸的两条长边平均分成尽可能多的偶数份,连接上下的平分点,会出现犬牙交错的上下两排近似的三角形。用剪刀把连接的线段一一剪开,但不要把长边剪断。

把剪下来的互相连接的图形拼在一起,拼成的图形是一个接近三分之一圆的图形。

学生B的第一次剪拼图


出现问题:为什么不是圆形呢?

观察:仔细观看剩余的一张长方形卡纸,对比拼成的接近三分之一圆的图形。发现拼成图形的圆弧对应的是长方形卡纸的两条长边之和,三分之一圆的图形的半径是长方形的一条宽边。

思考:怎么让拼成的图形更接近圆呢?

猜想:可以把长方形卡纸的长边加长些,宽边不变;还可以长边不变,把长方形卡纸的宽边减少些。如果再次剪,剪出的图形应该就是圆形了。

第二次转化:

实践:说干就干。选择第一个方案,把长方形的长边增长些,宽边不变按照上面的方法平分,连线,剪拼,图形拼成后,已经看出了圆形的样子,是多半个圆,只是比整个圆少了一小部分。

学生B的第二次剪拼图


再观察,再思考:发现原来是长方形的长边增长的还不够,决定继续增长长方形的长边。

第三次转化:

再实践:把剪成的图形拼在一起,终于是一个完整的圆形了,可是有一少部分是重叠的,前两次拼成的图形和圆相比都少了一部分。而这次却多出了一部分。

学生A的第三次剪拼图,明显看出多出了几个三角形

思考:可能是长方形卡纸的长边太长了,再减少一点长方形卡纸的长边。

第四次转化:

实践:剪,拼接好后刚好是一个完整的圆形。终于大功告成。

学生C的第四次剪拼图

学生C的记录过程

        我让三个学生分别测量计算自己手里的第四次的长方形的两条长边之和。用毛线围着拼成的圆形绕一周得出数据。两个数据刚好一样。又让学生测量计算长方形的两条宽边之和,用长方形的两条长边之和除以长方形两条宽边和,他们三个得出的商的结果都是一个数接近3·14的数。

      我让他们打开书。哇!他们叫了起来,原来书上是用圆的周长除以直径等于3.14。我问,你们看圆周率3.14是谁把它计算的更加精确?哦,原来是祖冲之啊。我说,你们不也是祖冲之吗?是你们自己实践了四次得出了圆的周长和直径的关系的。你们是陈冲之,王冲之,郑冲之。

3.14的奥秘

经过四次尝试他们终于知道了什么样的长方形可以剪出一个完整的圆形了。如果说把圆形转化成平行四边形是正向的转化的话,那么这次把圆形转化成长方形(长方形是特殊的平行四边形)就是逆向转化了。就像走路有时候我们需要正着走,有时候需要倒着走。学习也是如此,思维是行动的设计者和指挥官。整个过程进行了四次,失败了,找问题错在哪里,猜想正确方法,反复实践。我想每个学生不一定都成为科学家,但一定学会像科学家一样思考。

爱因斯坦雕塑

        高新区的全称是郑州高新技术产业开发区。在高新区的东大门,科学大道与瑞达路交叉口东北角,一座爱伊斯坦的雕塑矗立在那里。这尊雕塑是高科技的象征。爱因斯坦雕塑见证着高新区的巨大变化,也盯着进出高新区的人。艾瑞德国际学校是高新区的西北大门,迎接从连霍高速路上下来的远方客人。在干净,有序,读书校风的影响下,瑞德学子定会像爱因斯坦,霍金,马克思一样为世界人民作出巨大的贡献。春天来了,花儿绽放了,虽不能去学校看春天,但是学校的公众号里到处都是春天。想看的,就来围观吧。

花丛簇拥的学校大门

(注释:文中带领学生探讨长方形转化圆的的方法,如有不当之处,敬请批评指正)

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