新的安排,巧妙的设计,丰富的经验,增进理解_循环小数论文

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一、“无理数”引入方式的改变

1.苏科版《数学》教科书(2004年版)中“无理数”的引入

在学习“有理数”的基础上,先介绍有理数的平方根与立方根,并通过开平方、开立方运算认识一些不同于有理数的数,在此基础上引入无理数:先设置一个探究活动,让学生尝试将两个面积为1的正方形剪拼成一个面积为2的大正方形,并求出这个大正方形的边长.由于这个大正方形的面积为2,根据算术平方根的定义和表示方法,可以得出这个大正方形的边长为,于是初中阶段第一次出现了用根号形式表示的无理数,但是它不能表示成一个有理数的平方的形式,于是自然而然地产生了到底有多大的问题.接着就采取有理数夹逼的方法,利用不足近似值和过剩近似值来估算的大小,通过逐步逼近,得到的越来越精确的近似值,进而指出是一个无限不循环小数的事实,最后提出无限不循环小数称为无理数.

国家义务教育数学课程标准初中数学教材编写组核心成员、南京师范大学顾继玲教授认为上述处理方式存在缺点:一方面学生体会不到数的扩充的必要性;另一方面对无理数概念的意义理解不够,会产生一些误解,如认为“无理数就是带根号的数”等等.华东师范大学数学系陈月兰的《初中生对无理数概念的理解》、东北师范大学硕士论文《初中生实数理解状况的研究》等均提出了与顾教授相似的观点.

2.苏科版《数学》教科书(2013年版)中“无理数”的引入

本教科书将无理数的引入提前到七年级上册第二章“有理数”的第2节“有理数与无理数”.

对于这种教学设置和安排,苏科版数学教材主编杨裕前教授是这样阐释的:小学数学已经介绍了负数的概念(没有涉及运算),如果七年级数学仍然停留在整数和分数的层面,似乎知识、能力没有明显地提升;还有,到七年级下册第九章“一元一次不等式”教学时,如在数轴上表示出不等式的解集,解集范围内数轴上的所有点都对应的是有理数?似乎很不严谨.如果之前已经给出了无理数的概念,那么在理解和认识上就科学了.这样安排,可使有关数的知识完整地呈现,为后续的教学提供方便(例如“不等式”一章中,用数轴表示不等式的解集时就更合理).

不是有理数”“有多大”,对于八年级学生而言,在感受和探索的过程中困难重重,现在将其放在刚学完“正数与负数”的七年级学生面前,无疑是个更艰巨的挑战.笔者结合对2013版教材的理解,针对七年级学生的学情,对“无理数”进行如下的教学设计,以期让七年级的学生:经历“数与形”,体会“逼与夹”,感悟无理数.

(注:由于不涉及平方根,所以教科书是用字母表示无理数的:如果设面积为2的正方形的边长为a,那么=2,a是有理数吗?)

二、“无理数”的教学设计

教学目标:

(1)知道无理数是客观存在的,了解无理数的概念;

(2)会判断一个数是有理数还是无理数;

(3)经历数的扩充,在探索活动中感受数学的逼近思想,体会“无限”的过程,发展数感.

1.请将下列分数转化为小数的形式

谈谈你对小数和分数的认识:________

设计意图:通过转化,让学生明晰分数可以写成有限小数和无限循环小数的形式,为下面出现与无限不循环小数的对比做铺垫.

2.感受无限不循环小数

(1)请你谈谈对圆周率π的认识:________.

(2)如此构造一个小数:7.808008000800008…(每两个8之间依次增加一个0).

①请你谈谈对该小数的认识:____.

②请你类似地构造一个具有相同特征的小数,并与同伴交流.

(3)请一位同学在讲台上掷骰子,另一位同学在小数点后面写上骰子掷出点数.随着骰子一次一次地掷,点数一次一次地记,黑板上出现了一个不断延伸的小数(例如:0.3154265123…).如果骰子不断地掷下去,点数不停地记下去,那么在黑板上得到的是一个什么样的小数呢?

请你谈谈对这个小数的认识:____.

(4)交流讨论:上述问题中出现的小数都是有理数吗?说说你的想法或认识.

设计意图:先提出圆周率π,让学生说说对它的认识,以期发现π不同于有限小数或无限循环小数,是无限不循环小数,感悟这种数是客观存在的.接着通过构造7.808008000800008…(每两个8之间依次增加一个0),让学生体会其也是无限不循环小数,是人为构造的.最后通过掷骰子写小数,让学生感悟其无限不循环是数字随机出现造成的.经历了这样的三个活动,体会到无限不循环小数是客观存在的,对无限不循环小数有了初步理解和认识.

3.探寻无限不循环小数

(1)剪拼

尝试将两个面积为1的正方形纸片通过剪裁,重新拼成一个大正方形.

想一想:大正方形的面积是______;大正方形的边长是____.

度量:该大正方形的边长的结果是______.

(2)作图

①打开“几何画板”,利用数轴的0和1所对应的点作边长为1的正方形(用旋转边的方法);利用所画正方形的对角线AB,再作以对角线长为边的正方形ABA′B′(用旋转边的方法).

思考:大正方形ABA′B′面积是多少?为什么?

②以原点为圆心,AB长为半径画圆,交数轴正半轴于点C.

思考:线段AC的长与面积为2的正方形的边长有什么关系?

(3)感受

对照图形,估计点C对应的数是多少?

设计意图:通过判断剪拼图、作图活动,经历思考、交流,试图让学生体会现实生活中确实存在着他们并不了解的数.

(4)估算

①如图2,点C对应的数是1吗?是2吗?可能是其他的整数吗?为什么?

设计意图:通过观察图形,学生很容易判断出点C对应的数既不是1,也不是2,更不可能是其他整数,应该是介于1和2之间的一个小数.但为了让学生体会“逼与夹”思想,在此先培养学生通过具体的计算来感知点C对应的数的大小,力图建立一个估算的程序或模板.如果规定面积为2的正方形的边长为a,则点C对应的数为a,有=2.教学中应刻意渗透如下的推断:因为 所以1<a<2,所以a不是整数.此时数的计算与图形显示的结果是一致的.

②为了更精确地估计点C对应的数,需要不断地用鼠标向右拖动1所对应的点,这样可将数轴成比例地放大,得到图3.继续观察点C对应的数是多少?你能通过计算来估算a是多少吗?

③那么a是1.4…(一点四几)呢?你将如何估算?

④那么a是1.41…(一点四一几)呢?你又将如何估算?

⑤那么a是1.414…(一点四一四几)呢?你又将如何估算?

设计意图:此时试图放大数轴几乎不可能,所以只能运用计算器按照先前的估算程序按部就班地进行估算了.

⑥能否将估算一直进行下去?你对面积为2的正方形的边长怎么认识?

设计意图:让学生明白,估算可以无穷止地一直进行下去,数字的出现是无限的,也是无规律的,应该是一个无限不循环小数.另外还可以向学生说明:一个有限小数的平方绝对不可能变成整数,因为小数部分不可能消失.观察有限小数的小数部分最后一个数字你会发现结论是显然的,平方后它总会产生新的“最后一位”.最后可显示由计算机得到的面积为2的正方形边长的近似值1.4142135623730950488016887242096980785696718753769480731766797379907324784621070388503875343276415727350138462309122970249248360558507372126441214970999358314132226659275055927557999505011527820605714701095599716059702745345968620147285174186408891986095523292304843087143214508397626036279952514079896872533965463….从中再次感受无限不循环的特征.

我们经历了“感受无限不循环小数”和“探寻无限不循环小数”,知道这类数不同于有限小数和无限循环小数,故将这类无限不循环小数命名为无理数.

三、教学感悟

数学基础知识(包括数学概念、法则、性质等)是数学学习的出发点,是数学思维活动的载体.在教学过程中,为了使学生顺利地获取有关的数学概念,常需要提供丰富的材料让学生观察,在观察的基础上,对材料进行分类、比较、分析,最后再抽象概括出概念的本质属性.

无理数的引入历来是中学数学学习中极为困难的内容.现在苏科版教科书将无理数的引入调在七年级上册,学生要从有限小数、无限循环小数出发认识无限不循环小数,感受“逐步逼近”的思想,体会“无限”的过程,还要尝试在数轴上表示出无理数.几个难点集中在一起,学习的过程相当地艰辛.为了有效地体现教学重点、突破教学难点,笔者在教学过程中设计了两个数学活动“感受无限不循环小数”和“探寻无限不循环小数”.

在“感受无限不循环小数”的设计中,让学生经历三个活动,感悟它们的共同特征为无限不循环小数,感受无理数的常见形式.在“探寻无限不循环小数”的设计中,首先通过剪拼和度量操作,让学生对面积为2的正方形边长有大致认识.再由“几何画板”的作图,将面积为2的正方形边长画在数轴上,使其长度对应于点C所对应的数,通过对形的观察,较为直观地得到点C对应的数,再通过将数轴成比例放大,以更精确地得到点C对应的近似值.这样经历形与数的对照,有效地帮助学生理解了由数的计算确定大小范围的合理性和必要性,渗透数学思想,形成数学技能,积累数学活动的基本经验.

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