“莫比乌斯带”让学生体验数学的乐趣

发布时间: 2015-09-29
    “知之者不如乐知者,乐知者不如好知者。”带着好奇,我接触了“莫比乌斯带”,就是将一个长方形的纸条,一端扭转180度,再将两端粘贴起来。莫比乌斯带的发现,为拓扑学的形成和发展奠定了基础,而拓扑学正是现代数学的基础。
    大量的资料查阅,拉近了我与“莫比乌斯带”的距离。为了让学生也能感受到它的神奇,我们一起在课堂上进行了实践。
    我请孩子们将长方形纸条两端对接起来,孩子们都做成了普通圆环,我却做成了特殊的纸环——莫比乌斯带。这两种不同的对接方式,引起了孩子们的关注。教材主题图中两只蚂蚁的不同境遇更是引起孩子们的深思,一只纸环外的蚂蚁只能望着内壁的面包屑焦急无助,另一只纸环外的蚂蚁却如愿以偿地吃到了内壁的面包屑。原来,纸环做法的不同,造就了不同的结果。意外的发现,让孩子们更愿意学习“制作神奇的带子”。在制作的过程中,通过小组合作感受它具有的一个面一条边的神奇特性。之后,关于“莫比乌斯带”由来的小故事更激起了孩子们研究的热情。接着,我们共同进入了“流连奇妙的魔幻世界”环节。我们首先研究了沿面的1/2线剪开会是什么样。孩子们猜测着。接着,孩子们充分发挥想象力进行“创造性地剪”。而这一个小的环节,却让很多学生手足无措。沿面的1/2线一 直剪下去成了绝大多数学生的选择,作品也便成了毫无头绪的一个纸团。这让我不由得深思问题出在什么地方。
    因了解才能对症下药,我进行了学情调研。先让被调研的孩子将长方形纸条两端对接粘贴起来,绝大多数同学都将长方形纸条两端直接对接粘贴,形成了一个圆环。仅有极个别同学将纸条粘贴成“莫比乌斯带”,却是一知半解。调研中,学生提出了关于面、边以及它的历史和用途等各种希望研究的问题。最后,调研了除了沿面 1/2线剪开,还能怎样创造性地剪?沿面的1/2线一直剪下去这样的思维定势依然禁锢着孩子们的思想。数学综合实践课应该给予学生什么成为迫切需要明确的问题。
    数学综合实践课的学习中学生才是最绚丽的舞者。这样的思想使我对“莫比乌斯带”的教学进行了重新设计。课程伊始,“步入奇妙的魔幻世界”环节中,我让将长方形纸条粘贴成“莫比乌斯带”的学生滔滔不绝地向同学介绍他那饶有创意的作品。孩子们赞同地接受着这个新鲜的事物,并尝试着制作。面对前后两个不同做法制作的圆环和“莫比乌斯带”,孩子们提出了自己的疑问:“圆环和莫比乌斯带有什么不同?”“为什么圆环有1个面,莫比乌斯带有2个面?””还有什么方法做出各种神奇的带子?”“莫比乌斯带有什么用?”面对杂乱的提问,有的学生提出要归类整理一下,提高解决问题的效率。还有的学生提出,只有先了解“莫比乌斯带”,才能知道它的作用。接着,孩子们轻而易举地用画线、涂色或手指移动的方法证实了“莫比乌斯带”只有一个面一条边的特性。有的同学更有创意性地将圆环和“莫比乌斯带”展开观察,发现圆环要两种颜色才能描画完两条边,“莫比乌斯带”一种颜色便可以描画完全。孩子们思维的延展,真是让我刮目相看。“流连奇妙的魔幻世界”环节中,近景魔术的表演更是让孩子们饶有兴趣地观察着沿面1/3线剪开后的结果,大家都期待着见证奇迹的那一刻。孩子们跃跃欲试,动手实践着。只听有人咕哝着:“我怎么得到的是1个2倍长双侧曲面啊?”那边忽然又响起:“我知道了,老师是沿面的l/3线剪开的,不是沿面的 1/2线剪开的。”近景魔术的秘密就这样被孩子们揭穿了。还有同学提出沿面1/4线剪开、1/5线剪开,一直无法突破的瓶颈,就这样被突破了。“创造奇妙的魔幻世界”环节中,孩子们提出可以利用“莫比乌斯带”的原理做个跑道。我惊讶于孩子们的想法,我相信孩子们会将更多的数学知识应用到生活中。
    数学综合实践课是一种富有时代精神的课程形式,它更重视学生主动建模的过程,更关注学生发现、提出问题的能力,更提倡小组合作、动手实践获得真知灼见的过程,更体现数学与生活的密切联系、与各学科知识的整合。
    “莫比乌斯带”常被认为是无穷大符号“∞”的创意来源。然而,学生的创意也是无穷大的。数学综合实践课的学习中,教师要给予学生这样的空间,让他们体会到玩转数学的乐趣。
    ——摘自《北京教育》2015年第7期 文/胡志宾