華應(yīng)龍:閱兵中的數(shù)學(xué)故事
【編者按】
2015年9月3日,紀(jì)念中國人民抗日戰(zhàn)爭暨世界反法西斯戰(zhàn)爭勝利70周年閱兵式在北京舉行。銘記歷史,展我軍威,回首這次閱兵式,很多精彩畫面仍然歷歷在目,激動(dòng)人心。而著名特級(jí)教師、北京第二實(shí)驗(yàn)小學(xué)副校長華應(yīng)龍更是從中發(fā)現(xiàn)了很多有趣的數(shù)學(xué)問題。2016年1月9日,在成都舉辦的第二屆全國小學(xué) “成長課堂”高峰論壇上,他帶領(lǐng)電子科技大學(xué)附小六年級(jí)四班的學(xué)生,一起探究了這些問題。
時(shí)間:50分鐘
執(zhí)教:華應(yīng)龍
學(xué)生:電子科技大學(xué)附小六年級(jí)四班
華應(yīng)龍:
特級(jí)教師、北京第二實(shí)驗(yàn)小學(xué)副校長、北京教育學(xué)院兼職教授,著有《我這樣教數(shù)學(xué)》《我就是數(shù)學(xué)》《個(gè)性化備課經(jīng)驗(yàn)》等著作。
師:翻開新的一頁,請?jiān)谶@一頁的最上面寫上你的名字。一個(gè)字大約一平方厘米左右,一平方厘米是多大呢,看看你是否心中有數(shù)。太小我就看不清了,如果你的名字中某個(gè)字我可能會(huì)讀錯(cuò),請你幫我注上拼音,老師一樣會(huì)錯(cuò)的。
(教師和學(xué)生個(gè)別交流,念出學(xué)生的名字,“有的同學(xué)太好了,怕我不認(rèn)識(shí),三個(gè)字都注了音”。)
可以上課了嗎?今天上課可以用計(jì)算器。至于什么時(shí)候用,我就不提醒你了。有人6+6也用。(學(xué)生笑)嘿嘿,真有人用的。好的,上課。
(師生互相問候)
上課可以笑嘛?覺得可以笑的點(diǎn)頭,不可以笑的搖頭。學(xué)校學(xué)校,學(xué)習(xí)怎么笑。所以你們會(huì)心的一笑,老師非常期待。剛才你們自發(fā)的笑聲就非常可愛。剛才我跟大家說,有好多好玩的數(shù)學(xué)故事,今天這堂課我們來分享這三個(gè)故事。
第一個(gè)故事是“破解51之謎”;第二個(gè),“為了神圣的那一刻”;第三個(gè)是“當(dāng)坦克踩上俄軍的腳跟”。這三個(gè)故事聽完了,你再看閱兵的時(shí)候,感覺會(huì)不一樣。你相信嗎?我們拭目以待。
師:第一個(gè)故事是破解51之謎。
(展示PPT:這次閱兵徒步方隊(duì)有三個(gè)新亮點(diǎn):一是每個(gè)英模部隊(duì)方隊(duì)掌7面抗戰(zhàn)時(shí)期功勛榮譽(yù)旗;二是增加了20名將軍領(lǐng)隊(duì),都是現(xiàn)職軍職領(lǐng)導(dǎo)干部;三是三軍儀仗隊(duì)派出51名女儀仗隊(duì)員首次參加受閱。)
孩子們,看完這段文字,你能發(fā)現(xiàn)和提出問題嗎?看不見可以離開座位找個(gè)好的角度看。發(fā)現(xiàn)問題了嗎?
生:破解51之謎,這里說有51名女儀仗隊(duì)員,所以我覺得,第一個(gè)問題可能跟女儀仗隊(duì)的隊(duì)員有關(guān)。
師:劉昕宇,是我的托兒。(學(xué)生笑)對的,51名女儀仗兵怎么排?怎么會(huì)是51名?你想象一下。
生:我認(rèn)為51可以分解質(zhì)因數(shù),它應(yīng)該分解出來是17×3,那么我們就可以排17列3排,或者是3列17排。
師:哈哈,速度還挺快,掌聲給她。還有不同的排法嗎?
生:我覺得可以1個(gè)人在前面領(lǐng)隊(duì),然后后面50個(gè)人來排。
師:50個(gè)人怎么排?
生:或者一排10個(gè),排5排,或者一排5個(gè),排10排,還有很多。
師:那你覺得哪種更合適些?一排5個(gè)還是一排10個(gè)?
生(齊):一排10個(gè)。
師:呵呵,行。還有不同的排法嗎?
生:可以這樣子,前面有兩個(gè)人領(lǐng)隊(duì),七七四十九,一排七個(gè)人。
師:行不行?真好!還有其他的,不說了。到底是怎么排的呢?閱兵的時(shí)候……(展示圖片)哦,找到答案了?,F(xiàn)在你知道了,51名女儀仗兵是怎么排的。跟同桌交流一下。(學(xué)生交流)好了,現(xiàn)在誰來說,51名女兵怎么排的?來,小伙子。
生:三軍儀仗隊(duì)每排是17個(gè)人。三軍儀仗隊(duì)是海、陸、空,每排代表一個(gè)兵種。三個(gè)兵種一共就是51個(gè)人。
師:對呀,整個(gè)儀仗兵就是一個(gè)方隊(duì),后面跟著的是10個(gè)英模部隊(duì)方陣。男兵和女兵是一個(gè)方陣,一共12排,女兵是3排,還有9排是男兵。一看顏色就分得很清楚了。就像剛才我們同學(xué)所說,三軍儀仗隊(duì),陸、海、空,明白了?
后來我又想,怎么會(huì)是一排17個(gè)人?不是好事成雙,一排18個(gè)人多好?你覺得呢?帶著一系列的問題,我就去請教了北京軍區(qū)閱兵的指揮官。張部長給了我兩大張數(shù)據(jù),讓我很驚訝。閱兵中有這么多數(shù)據(jù)呢。三軍儀仗隊(duì)——
生(齊):17×12+3!
師:對,就是剛才我們解讀出來的。眼睛快的人還發(fā)現(xiàn)一個(gè)式子。(學(xué)生思考,小聲回答)對,英模部隊(duì)方隊(duì)——25×14+2+7??吹竭@個(gè)式子,你能想到什么?
生:我想到了可能有兩個(gè)將軍在帶隊(duì),然后有七個(gè)掌旗的。其余的25×14是他們的那個(gè)小兵,跟著將軍后面的小兵。
2015年12月9日,華應(yīng)龍?jiān)谏白犹撂┯硇W(xué)講授“閱兵中的數(shù)學(xué)故事”。
(學(xué)生笑)
師:嘿嘿,這個(gè)成都話說出來特別的可愛。是這樣的嗎?
生:是。
師:給他掌聲!解讀得非常好。是呀,剛才我們就納悶,一排怎么會(huì)是17個(gè)人,現(xiàn)在又怎么會(huì)是一排25個(gè)人?怎么都是單數(shù)呢?為什么?你有沒有想法?
(沒有學(xué)生回答)
師:當(dāng)時(shí)我也是百思不得其解,因此我就請教張部長。張部長告訴我,單數(shù)就有一個(gè)人是在正中間。整個(gè)隊(duì)伍從前面看上去,就有左、中、右的對稱的美。雙數(shù)也對稱,但是沒有一個(gè)人在中間了。前面7面旗幟,也是有一個(gè)在中間,是面大旗。
從剛才的交流,讓我們想到了一個(gè)成語,叫“一葉知秋”,一片葉子落下來就知道秋天到了。一個(gè)數(shù)據(jù)也能帶給我們很多的想象。只要我們?nèi)ハ胂螅蜁?huì)破解出很多的謎底。
師:閱兵中踢正步通過檢閱區(qū)的那一刻,無疑是神圣的,是震撼的。那一刻是多長時(shí)間呢?大家在課前收集資料的時(shí)候注意到了,這次閱兵,時(shí)間上不允許超過0.3秒,距離上不允許超過0.02米,是特別的苛刻,要求特別的嚴(yán)。我想,閱兵指揮官是一定要知道,一個(gè)方隊(duì)通過檢閱區(qū)的時(shí)間到底是多少秒。你覺得是不是要解決這個(gè)問題?肯定要。那現(xiàn)在你想想,如果要知道這個(gè)方隊(duì)通過檢閱區(qū)需要多少秒,得知道什么數(shù)據(jù)?四個(gè)人先交流。(學(xué)生交流半分鐘后)來,女孩先說。
生:首先要知道路程。
師:就是檢閱區(qū)的長度。
生:然后要知道速度,然后,路程除以速度等于時(shí)間。
師:要知道檢閱區(qū)長度,還要知道速度。還有誰要補(bǔ)充?來最后一個(gè)男孩。
生:還要知道他們方隊(duì)的長度。
(學(xué)生鼓掌)
師:贏得了一片掌聲。還要知道方隊(duì)的長度。檢閱區(qū)的長度是多長?有沒有人知道?是天安門前東西兩個(gè)華表之間的距離,96米。有沒有同學(xué)來做個(gè)老師講一講,為什么要知道方隊(duì)的長度?
生:因?yàn)槿绻粋€(gè)方隊(duì)的第一排過了檢閱區(qū),還不能算整個(gè)方隊(duì)過了檢閱區(qū)。要整個(gè)方隊(duì)的最后一排過了檢閱區(qū),才算整個(gè)方隊(duì)過了檢閱區(qū)。所以要算方隊(duì)的長度。
(學(xué)生鼓掌)
師:好。還有沒有不同的角度,用上我們以前所學(xué)的知識(shí)?來回答我們這個(gè)問題。
生:這個(gè)和火車過橋的問題一樣,要知道速度和時(shí)間,還有路程。
師:他說的對不對?這是個(gè)什么問題?
生(齊):火車過橋。
師:也是我的托兒。還記得這個(gè)圖嗎?(出示教材上火車過橋問題的圖片)對,這就是火車過橋問題。要解決火車通過這個(gè)橋需要多長時(shí)間,我們就要知道橋長,還要知道車長。火車的長度在這道題里面就是方隊(duì)的長度了。好。孩子們,那現(xiàn)在給你這些數(shù)據(jù),就是張部長給我的這些原始數(shù)據(jù),你能算出方隊(duì)的長度嗎?能不能一邊讀,在腦子中想象出一個(gè)線段圖,這個(gè)方隊(duì)的長度是怎樣的?來,我們一起讀。
(學(xué)生一邊讀,老師一邊用PPT逐步出示線段圖)
生(齊):旗手腳尖到將軍腳尖6米,將軍腳尖到第一排腳尖6米,后面14排都是前一排腳跟到后一排腳尖0.9米,腳長0.3米。
師:這張圖是不是跟你想的一樣?那現(xiàn)在看著這張圖,你能不能很快地計(jì)算出方隊(duì)的長度?從前到后一共是多長?自己來,獨(dú)立完成。注意,用計(jì)算器的同學(xué)把聲音關(guān)了,式子還是要寫下來,不然就只有結(jié)果,看不到過程。
六4班同學(xué)非常棒,我看了兩圈,大部分同學(xué)都有答案了,反應(yīng)真快,不過,就是答案都不一樣?,F(xiàn)在可以離開座位,帶著你的思考,找你的好朋友交流一下,這個(gè)問題到底怎么算?
(學(xué)生交流)
剛才我在這里欣賞科大附小六4班的同學(xué),非常美,討論的習(xí)慣很好。開始大家紛紛表達(dá)自己的想法,達(dá)成一致了,就安靜下來,回到自己的座位。真美!哪位同學(xué)想和大家一起分享?(學(xué)生紛紛舉手)來,請開始想錯(cuò)了,現(xiàn)在明白了的說。
生:我寫的算式是(0.9+0.3)× (14-1)+12。我是這樣想的,因?yàn)槠焓趾蛯④姾芎唵?,主要在士兵上有很大的差異,所以我就畫了很多的士兵。這里有三個(gè)士兵,前一排腳跟到后一排腳尖的距離是0.9米,還有0.3米的腳長,所以把0.9和0.3加起來。后面乘以14減1。三個(gè)人中間就有兩個(gè)1.2,比人數(shù)少了一個(gè)1.2。所以我就把它帶到算式里去就要減1,12就是旗手和將軍兩個(gè)人的長度。
師:你是開始就這么想的?
生:是交流了以后我發(fā)現(xiàn)我把0.9+0.3算成1.1,應(yīng)該等于1.2,然后就改了個(gè)答案。
(學(xué)生笑)
師:哈哈哈,啊,有交流就有收獲。聽了她的發(fā)言,還有補(bǔ)充的嗎?
生:我認(rèn)為這個(gè)答案不對。雖然三個(gè)人有兩個(gè)1.2,但是他前面這里有個(gè)0.3是沒有算過的,所以說我認(rèn)為這里還要加上一個(gè)0.3。
(學(xué)生鼓掌)
師:劉昕宇同意嗎?
生:我同意張文潔的看法。
師:為什么還要加一個(gè)0.3?哪位能夠做老師再講清楚?
生:因?yàn)樗偣灿?4排士兵,每個(gè)士兵都有一雙腳,總共有14個(gè)0.3,所以減1之后還必須要加一個(gè)腳長。
師:同意嗎?其實(shí)用數(shù)學(xué)的語言,0.9和0.3是一一對應(yīng)的,前面這個(gè)0.3還沒有0.9來對應(yīng),所以要加一個(gè)0.3.那么答案是多少?27.9米。剛才昕宇寫的這個(gè)式子,14減1是為什么?誰能用以前學(xué)的知識(shí)來解答?
生:這個(gè)問題就跟我們以前學(xué)過的植樹問題一樣,14排我們就看成是14棵樹,這個(gè)問題就等于兩旁都栽,那么0.9就等于他們中間那個(gè)段的長,14減1就是他們中間一共有多少段,就是有多少個(gè)間隔。
(學(xué)生鼓掌)
師:你是我的知音。是的,5棵樹幾個(gè)間隔?
生(齊):4個(gè)。
師:那現(xiàn)在14排士兵多少個(gè)間隔?
生(齊):13個(gè)。
師:所以只有13個(gè)0.9。還有沒有不同的算法?誰來說?
生:(0.9+0.3)×(14-1)+12+0.3+0.3+0.3。結(jié)果是28.5。
師:我剛才看的時(shí)候發(fā)現(xiàn)很多人都是這個(gè)答案。
生:因?yàn)閯偛拍莻€(gè)只算了14排士兵和他們的距離,將軍的腳和旗手的腳都沒算。
師:很好,我們魏蕭逸,首先給他掌聲,他勇于表達(dá)自己的見解,非常好!那現(xiàn)在,和上一個(gè)式子一比,我們知道后面多加了兩個(gè)0.3,蕭逸的理由是將軍和旗手的腳長沒算。
生:我們看第一個(gè)語句,旗手的腳尖到將軍的腳尖,說明這一段的6米是加了旗手的腳長,第二個(gè)語句,將軍的腳尖到第一排的腳尖,這里的6米也是算了將軍的腳長,所以我覺得后面兩個(gè)0.3可以去掉。
(學(xué)生掌聲)
生:哦,我知道了。我同意他的看法。
師:真好,通過和蕭逸同學(xué)的一番對話,讓我們知道咬文嚼字地去審題太重要了,就因?yàn)橐慕雷?,就發(fā)現(xiàn)這個(gè)0.3是包括在里面的。我們給掌聲。開始不明白就勇于堅(jiān)持自己的觀點(diǎn),明白了就修正、接納,真好!
還有沒有不同的做法?剛才我看了一圈,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)人都寫出了答案,但還有一些人沒有寫。是不是?肯定是這道題目碰到難處了,怎么這么繁啊?我們在課本上沒做過這么繁的題目。對這些同學(xué),如果要幫助他們的話,你要怎么告訴他們?
生:我覺得可以分段來做。把這道題拆成三個(gè)問題,從旗手到將軍是6,將軍到士兵也是6,然后再算14排士兵的距離,最后再加起來,就容易得多了。
師:好,后面有同學(xué)跟你互動(dòng)。
生:首先我贊同他的意見,把問題分成幾段去做,先是6乘2,重點(diǎn)是后面那段,類似于植樹問題有點(diǎn)難。腳長是0.3,每排相距0.9。這個(gè)0.9就相當(dāng)于植樹問題的段數(shù),間隔。我們把段數(shù)算出來,乘以0.9;把棵數(shù)算出來,乘以0.3,最后把12米加起來。我覺得這個(gè)方法還是比較簡單的。
師:明白了?對的,這其實(shí)是分類在算。有幾個(gè)6?(2個(gè)),有幾個(gè)0.9?(13個(gè)),有幾個(gè)0.3?(14個(gè))。以后,碰到復(fù)雜的問題,自己沒有思路的時(shí)候,可以先想,能不能分類啊?一分類6×2+0.9×13+0.3×14,這樣加起來,整個(gè)從前到后的長度不重不漏,無縫連接,結(jié)果多少?27.9。
好了,孩子們,速度,方隊(duì)的速度是多少呢?給你選擇,是我告訴你,還是你自己把它算出來?(自己算)好的,厲害,愿意接受挑戰(zhàn)。課前我們就知道了,這次閱兵節(jié)拍由之前的116拍變成112拍,112拍是什么意思?對,一分鐘走112步。一步是多長?75厘米,那么你能不能根據(jù)這兩個(gè)數(shù)據(jù),算出速度,1秒鐘走多少米?好,自己獨(dú)立完成。
好,我們聽聽張敏杰怎么做的。
生:112乘以75再除以60等于140米每秒。
(有學(xué)生不同意,說是“1.4”。)
師:同意140米的舉手。同意1.4米的舉手。我看到敏杰寫的140,我想,新的世界紀(jì)錄誕生了。
(學(xué)生笑)
你知道100米全世界跑得最快的是誰?博爾特,博爾特100米跑多少?9秒58?,F(xiàn)在,敏杰讓我們閱兵的士兵140米跑一秒。(全班大笑)我們班老師肯定提醒過,注意單位名稱。孩子們,錯(cuò)誤都是提醒,掌聲感謝敏杰提醒我們。
好了,孩子,整個(gè)方隊(duì)的長度、檢閱區(qū)的長度和速度都知道了,現(xiàn)在你能夠計(jì)算出通過時(shí)間了嗎?獨(dú)立完成。比賽,看男同學(xué)全對的多還是女同學(xué)全對的多。
好,來,昕宇報(bào)一下算式。
生:(96+27.9)÷1.4=88.5(秒)
師:男同學(xué)跟昕宇一樣的舉手,16。女同學(xué)……我們班男生女生人數(shù)一樣嗎?(不一樣)哦,那不比了。(同學(xué)們笑)看來大家都知道怎么去算,總路程除以速度就等于時(shí)間。我非常佩服地告訴你,同學(xué)們算出的答案跟閱兵指揮官的數(shù)據(jù)完全一致。
(學(xué)生鼓掌)
做完這道題,我又發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題:旗手和將軍、和第一排士兵的間隔為什么是6米,而不是7米?
生:六六大順!
(學(xué)生笑)
師:是,這是一個(gè)很好的解讀的角度,六六大順嘛。還有沒有其他的角度?孩子們,一個(gè)問題背后的答案往往不止一個(gè)。
生:我覺得看起來比較整齊,因?yàn)?米是雙數(shù)。
師:還有沒有其他的角度?
生:我想閱兵都是有時(shí)間限制的,如果距離長了時(shí)間就不夠了。
生:我還有個(gè)想法,因?yàn)槟_長是0.3米,如果是6米是20個(gè)腳,比較好量。
師:我覺得昕宇講的角度還有啟發(fā)。6米,一步是75厘米,算一算6米是跨幾步呀?快用計(jì)算器算。
生:8步。
師:怎么算的?600除以75,很好。我們知道單位要統(tǒng)一是不是?如果是7米的話,是多少步呢?是不是除不開了?不是一個(gè)整步數(shù)了。中間間隔6米,第一排旗手踩著敬禮線了,然后將軍還可以踩著那條線,第一排士兵也可以踩著線,因?yàn)樗麄冎虚g是整步數(shù)。如果變成7米的話,第一排人踩到了,后面的人還能踩到嗎?踩不到了。
孩子們,你們注意到了嗎?閱兵的時(shí)候?qū)④姾埃合蛴铱?!那是四拍喊的,四拍喊完之后,再過四拍士兵就可以踩著線了。來,我們一起看看。我們打著節(jié)拍看腳步。
(放閱兵視頻,狼牙山五壯士英模部隊(duì)方隊(duì))
很好,同學(xué)們的節(jié)拍打得挺準(zhǔn)的。孩子,我們打節(jié)拍看腳步,先看旗手的腳,然后再看將軍的腳,然后看士兵的腳。再來一遍。
(再放一遍閱兵視頻)
真好,都踩到了。這么一研究是不是認(rèn)同大哲學(xué)家說的一句話:“哪里有數(shù),哪里就有美?!?/p>
(學(xué)生鼓掌)
師:孩子們,當(dāng)我從報(bào)紙上看到這次閱兵還有俄羅斯軍隊(duì)參加的時(shí)候,我就想到,我在俄羅斯紅場看到俄軍踢正步。他們的正步跟我們的正步大不相同,請看。(展示圖片,學(xué)生笑)他們兩腿之間的角度是90度到100度,我們兩腿之間的角度是45度到60度。我們一步長75厘米,他們一步長80厘米。問題來了。
(展示PPT,中國士兵每步75cm,俄羅斯士兵每步80cm,假設(shè)每個(gè)方陣相距20米,俄羅斯方陣需多少秒鐘追上中國方陣?)
(學(xué)生紛紛說是“追及問題”)
好了,我們不去算具體多少秒了。你知道這個(gè)問題在閱兵指揮官那是怎么解決的嗎?請看屏幕。
(展示PPT:本次閱兵外軍隊(duì)伍按中國步伐標(biāo)準(zhǔn)受閱)
俄羅斯按照我們的步伐標(biāo)準(zhǔn)接受檢閱的。一分鐘112步,一步75厘米。這樣還存在追及問題嗎?不存在了。好的。那這次閱兵中就沒有追及問題了嗎?
有,還有坦克。俄軍方隊(duì)之后就是坦克方隊(duì),坦克方隊(duì)的速度是2.78米/秒,想象一下會(huì)有什么事情發(fā)生?那怎么解決呢?
生:坦克放慢速度。
師:坦克放慢速度就不是坦克了,是蝸牛了。
生:俄軍再加快速度。
師:他們又去踩人家了。
生:可以讓坦克表演邊轉(zhuǎn)邊走。
(學(xué)生笑)
師:增加一些活動(dòng)?很好的主意……大家的數(shù)學(xué)感覺挺好。到底怎么解決這個(gè)問題,欲知后事如何,且聽下回分解。好了,同學(xué)們,時(shí)間到了。今天這堂課我們一起分享了閱兵中的數(shù)學(xué)故事,回首這三個(gè)故事,你有什么收獲?
生:火車過橋問題。
師:也就是我們以前在課本中學(xué)的問題,在今天解決了閱兵問題。有了用武之地。
生:我知道了可能在生活中一件很微小的事情中也有數(shù)學(xué)問題。生活處處有數(shù)學(xué)問題。
師:真好。叫什么名字?王文倩。馬克思說了一句跟你類似的話,(展示PPT)一起讀:
生(齊):任何一門科學(xué)只有成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)的時(shí)候,才能達(dá)到真正完善的地步。——馬克思
師:任何一門科學(xué),任何地方都有數(shù)學(xué)。所以大哲學(xué)家培根也說過一句話。
生(齊):數(shù)學(xué)使人精細(xì)。
師:你是不是感受到了這一點(diǎn)?有精細(xì)才有了美。好,還有什么收獲?
生:華老師說有了數(shù)學(xué)才會(huì)有了美。我們在閱兵這個(gè)數(shù)學(xué)問題中對這句話有了深刻的理解。
師:真好!今天這節(jié)課學(xué)得開心嗎?為什么呢?這就是孔子說的那句話:學(xué)而時(shí)習(xí)之,不亦說乎。我們前面學(xué)了,今天是在習(xí),實(shí)際地練習(xí)。所以我們感到很高興。
今天這堂課我們不斷地在想象。數(shù)學(xué)是抽象的,學(xué)數(shù)學(xué)需要想象。想象了就好玩。好了,孩子們,其實(shí)上了這堂課,概括起來,我有一句話跟大家分享——
(展示PPT)
生(齊):心中有數(shù),無限美好。
師:你再看閱兵的時(shí)候,是不是能感受到這一點(diǎn)呢?
(再次播放閱兵視頻,學(xué)生鼓掌,課程結(jié)束)
華應(yīng)龍老師著作《華應(yīng)龍與化錯(cuò)教學(xué)》,北京師范大學(xué)出版社2015年出版