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旋轉的三角也瘋狂——基于圓錐體積公式推導的數學思考

發布時間:2020-02-05

旋轉的三角也瘋狂——基于圓錐體積公式推導的數學思考


  3.求知欲和好勝心強促使問題“爆發”。6年級的孩子叛逆心強,不滿現實,充滿幻想,喜歡挑戰權威,又追求新奇。平時班級競賽中又多以解答方法巧妙而論勝負,導致學生尤其是優秀學生群中,以與眾不同為榮。他們學有余力,專門喜歡研究冷門解法,以彰顯自己的實力。

面對生成,教師如何應對
  1.錯誤的過程比正確的結果更重要。
  現代數學教學更關注過程的價值,關注學生學習的體驗和感受。學生良好的情感態度和價值觀的獲得也是一項教學目標,一定程度上,這比知識和技能的掌握更重要。我知道學生的結論是錯誤的,但我無法解釋,那么,對于這個過程的思辨和探究是否該停止呢?從知識習得的角度說,學生是失敗的,繼續研究討論錯誤的結論是沒有必要的。但從另一個角度來看,學生是成功的,因為他們不僅參與了數學活動,獲得了親身體驗,而且在正確與錯誤的思維交鋒中,迫使他們不斷調整、完善、重塑頭腦中的數學知識結構和數學思維方式。只有經過深入討論研究,真正弄清了錯誤的根源所在,才能更深刻地體會正確之“正”的真正意義。就算反復考慮后仍無法解答,留一個問號在腦子里,隨時思量,也是一件不錯的事情。這個探究的過程,就是學生自我進步的過程。當然,這個討論的過程如果放在課后小范圍中繼續進行,更能協調好班級整體發展與個人發展的關系。
  2.學生思維的鍛煉比教師的智慧形象更重要。
  教學真的是一條奇幻旅程,如果沒有平日里對他們算法多樣化的“縱容”,他們就會毫不猶豫地接受書本上的定論,也就不會旁生枝節,搞出這樣一個至今還令我無法解釋的問題。那么,今天站在課堂上的我依然是一個學識淵博的“不倒問”,照這樣的邏輯推理,是我自己給自己制造了麻煩,后悔嗎?
不!不后悔!這件事情確實讓我有所震動。教師之所以有權威,其中一個重要的原因是教師在某些方面比學生知識淵博,兩者之間知識相差的距離越大,權威感就越強,因此對教師自身業務的提高也就提出了更高的要求。現在學生獲取知識的途徑越來越多,學習的速度越來越快,如果把現在教師和學生之間的知識差看作一個固定的數,那如何來減緩這個差距縮小的速度呢?是控制學生的學習速度,讓自己可以悠閑地吸收新知識?還是想盡辦法激發他們體內的智慧能量,然后在他們的窮追猛跑下策馬狂奔?我想,我的選擇肯定是后者。
  課后,為了這個問題我查看了七八本書,還請教了教研員和數學學科方面的專家,在他們的指導下,總算對這個問題有了進一步深入的理解:我們一直從面的角度在考慮,無限分割成面后,把任意一個面沿對角線平分,那么三角形x和三角形y的面積相等(如圖四),因此旋轉累加后,三角形x所形成的體與三角形y所形成的體也是體積相同的,因此學生的“二分之一說”似乎是有根據的。但事實上,旋轉成形和線形疊加成形是不同的。旋轉時,旋轉的角度雖然一定,但旋轉點離中心點的位置不同,實際移動的距離也是不同的。打個比方,在旋轉面的一條邊上取兩個點j和k,旋轉同樣的角度時,j所移動的距離要明顯的大于k所移動的距離(如圖五)。
  也就是說,在每個旋轉瞬間形成的是中間薄、外端厚,底面是扇形的柱體(如圖六)。把它沿著aef這個面分割,三角形x沿ab軸旋轉所形成的四面體是abef,三角形y沿ab軸旋轉所形成的五面體是acdef,從體積的角度看,這兩個部分的底面完全相同,是一個扇形,但分開比較后可以發現,三角形x沿軸ab旋轉所形成的體,以軸ab為高度最大處的厚度(如圖七),而三角形y沿軸ab旋轉所形成的體是以弧面cdef為高度最大處的厚度(如圖八),兩者的體積進行比較顯而易見是后者比較大。由此推論,“二分之一說”就不能成立了。

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