期末复习阶段,学生遇到的错误往往反复出现,传统的“做卷—讲评—再做卷”模式老师疲惫,学生厌烦。在练习中学生的错误分为两类,能自主订正的和不能自主订正的,针对不能自主订正的可通过课堂深度讲解行程知识结构,抓住知识本质。
第一类:“联”中感悟,形成知识结构
题目1:图中的甲、乙两个立体图形都是由大小相等的小正方体组成的,它们的表面积相比,( )。
A.甲的表面积大 B.乙的表面积大 C.甲、乙的表面积一样大 D.无法比较
题目2:一个长方体,如果高减少2厘米,就成为一个正方体。这时表面积比原来减少72平方厘米。原长方体的体积是多少立方厘米?
这两类问题对学生的空间想象能力要求较高,且变式较多,学生容易出错。它们均围绕“表面积的变化”展开,课堂通过深度教学,帮助学生贯通理解,将二者归为同一类问题。
教学实践
(一)探究“拿走小正方体”引起的表面积变化
师(出示由27个棱长为1 cm的小正方体拼成的大正方体):若拿走其中一个小正方体,它的表面积会发生什么变化?
生1:拿走位于顶点处的小正方体,表面积不变;拿走位于棱中间的小正方体,表面积增加2 cm²;拿走位于表面中间的小正方体,表面积增加4 cm²。
师:拿走一行或一层小正方体,表面积有什么变化?
生2:沿着棱拿走一行小正方体,表面积减少2 cm²;拿走位于表面中间的一行小正方体,表面积增加4 cm²。
生3:拿走一层小正方体后,表面积比原来减少了四个相同的面的面积,即减少了3×4=12(cm²)。
(二)探究“添加小正方体”引起的表面积变化
师(出示下表):自主完成探究单。
生4:添加1个、1行或1层小正方体,表面积均会增加前、后、左、右四个面的面积。其中,添加1层时,表面积增加3×4=12(cm²)。
课堂伊始,教师通过猜想环节调动了学生的探究热情。接着,引导学生分析“拿走一个小正方体”的情况:学生借助空间想象,通过移动与对比,理解了不同位置小正方体被拿走时表面积增加或减少的具体数值。随后,探究“拿走一行小正方体”,学生学会了整体移动由三个小正方形组成的面,顺利得出规律。最后,研究“拿走一层小正方体”,学生通过想象整体移动由9个小正方形组成的大正方形,发现表面积减少了四周共12个小正方形的面积,为后续解题积累了直观经验。
整个活动按照“猜想—研究一个—研究一行—研究一层”的阶梯推进,学生的空间想象能力从“移动一个面”逐步提升到“移动整体”。在此基础上,教师放手让学生自主探究“添加小正方体”的情况,学生通过动手操作和交流讨论,独立完成了探究并得出了正确结论。学生由此掌握了解决“表面积变化”类问题的通用方法——关注“面”的增减与位置关系,为后续解决类似题目(如题目1、题目2)打下了坚实的基础。
策略二:“变”中思辨,抓住知识本质
题目3:
把3米长的木条平均锯成8段,每段是全长的( ),每段长( )米。
此类题型是期末考试中的高频题,但学生掌握情况普遍不佳,错误率较高。究其根本,在于学生未能真正理解知识本质。
教学实践
(一)研究“木条问题”
师:画图解决以下问题。把一根10米长的木条平均分成5段,每段长( )米,每段是全长的( )/( )。
师:总长变成6米、4米的时候呢?
师:三种情况下,为什么每段的实际长度不同?为什么每段又都占全长的1/5?
师:把一根n米长的木条平均分成5段,每段长( )米,每段是全长的( )/( )。
把一根n米长的木条平均分成m段,每段长( )米,每段是全长的( )/( )(n是大于0的数,m是大于1的自然数)。
(二)变化情境,迁移巩固知识
师:一条长9米的彩带平均分成7段,每段长( )米,每段是全长的( )/( ),三段是全长的( )/( )。
一块正方形地的面积是2公顷,平均分成4块,每块地的面积是( )平方米,每块地的面积是整块地的( )/( )。
这两题与之前的“木条问题”本质相同吗?为什么?
在“木条问题”的探究中,通过改变总长度,自然衍生出不同题型,覆盖了“每段长度”计算的三种结果:商为整数、大于1的非整数、小于1的分数。第一种情况学生已熟悉,借此明确后两种情况同样适用“总长÷段数”的方法。而“每段占全长的几分之几”则借助图示帮助学生理解。
关键的思辨环节在于提出问题:“三种情况下,为什么每段的实际长度不同?却又都占全长的1/5?”给予充足时间,让学生结合图示观察、思考、交流,最终领悟:每段的具体长度与总长度有关,由除法求得;而每段所占的分率与总长度无关,本质是“1份占5份的几分之几”。随后,将问题抽象为字母表达式,完成知识提炼。接着,变换情境(如彩带、正方形地块),引导学生继续思辨,认识到不同情境背后数学本质的一致性。
学生在“为什么变?为什么不变?为什么本质相同?”的反复追问中始终保持兴趣与思考,最终实现了对知识本质的深层理解。
策略三:归纳总结,深度思考
题目4:一间教室长8米、宽6米、高3米。要粉刷教室的四周墙壁和天花板(门窗和黑板的面积共12平方米),每平方米用油漆0.5千克,至少需要准备多少千克油漆?
教学实践
师:这道题为什么容易出错?
生1:容易漏掉“天花板”或者把地面也刷了;还有的人忘了扣除门窗面积。
生2:有的会把“四周墙壁”理解成前后左右四个面,忘了上下要区别对待。
师:那正确做法是什么?先算什么?
生3:先算粉刷的总面积:天花板(长×宽)+四周墙壁((长×高+宽×高)×2),再减去门窗面积12平方米,最后乘以每平方米用漆量。
师:这道题下次可能出现哪些变式?
生4(改动“粉刷范围”):如果只粉刷四周墙壁(不刷天花板),那么面积就是(长×高+宽×高)×2,再减门窗。
生5(改变“形状”):如果是一个无盖的长方体水池,内壁贴瓷砖,求瓷砖面积——道理和粉刷教室一样,要算底面和四周。
生6(改动“单位”):如果每千克油漆可刷2平方米,那么需要的油漆量就是面积除以2。
师:下次遇到这类题目,你会注意什么?
生8:看清是刷几个面(是四周+顶?还是四周?还是四周+顶+地?);看清是否有需要扣除的面积(门窗、黑板);注意单位换算和每平方米用漆量的表述(是“每平方米用多少千克”还是“每千克刷多少平方米”)。
策略四:“比”中贯通,抓住问题本质
“排水法求物体的体积”是五年级下册“长方体和正方体”单元的难点。学生往往只记住“用容器底面积乘上升(或下降)的高度”,但遇到不同情境(如完全浸没、不完全浸没、溢出水、物体从水中取出等)时,常出现错误。究其原因,学生未能抓住“排水法”的本质——上升(或溢出)的水的体积等于浸没物体的体积。
教学实践
(一)基础情境:完全浸没,水未溢出
题目1:一个长方体玻璃缸,从里面量长5dm、宽4dm、高3dm,里面水深2dm。将一块石头完全浸没在水中,水面上升到2.5dm。这块石头的体积是多少?
师:水面为什么会上升?上升的水的体积与石头的体积有什么关系?
生1:石头占据了水的空间,把水“挤”上去了。上升的那部分水的体积就等于石头的体积。
师:上升的水是什么形状?
生2:也是一个长方体,长5dm、宽4dm、高(2.5-2)=0.5dm。
师:所以石头的体积怎么算?
生3:5×4×0.5=10(dm³)。
(二)变式一:完全浸没,水溢出
题目2:一个装满水的长方体容器,从里面量长6dm、宽5dm、高4dm。放入一个棱长为3dm的正方体铁块(完全浸没),会溢出多少升水?
师:这次容器原来已经装满水了,放入铁块后会发生什么?
生4:水会溢出来。溢出的水的体积等于铁块的体积。
师:需要计算容器里剩下的水吗?
生5:不需要,直接求铁块的体积就行:3×3×3=27(dm³)=27(L)。
(三)变式二:物体未完全浸没
题目3:在一个长8m、宽5m、高2m的水池中注满水,然后把两条长3m、宽2m、高4m的石柱立着放入池中。水池溢出的水的体积是多少?
师:读题,和前面有什么不同?
生6:水池已经注满水,放入石柱后水会溢出。但石柱高4m,水池只有2m,所以石柱没有完全浸没。
师:那溢出的水的体积还等于石柱的体积吗?
生7:不是,只有浸没在水中的那部分石柱才会把水“挤”出来。
师:浸没部分的体积怎么求?石柱立着放,浸没的高度是多少?
生8:水池高2m,所以石柱浸没的高度就是2m(石柱的整个高度减去露出水面的部分,露出部分=4-2=2m,实际浸没2m)。
师:注意:石柱底面是长方形,浸没部分的体积=底面积×浸没高度。每条石柱的底面积=3×2=6(m²),浸没高度2m,所以一条石柱浸没体积=6×2=12(m³)。两条石柱一共浸没体积=12×2=24(m³)。这24m³就是溢出的水的体积。
生9:明白了!关键是要算出“浸没在水中的那部分物体的体积”。
师:比较三种情况,共同点是什么?
生8:不管铁块是否完全浸没、水是否溢出,核心都是——物体浸入水中的体积等于水面变化(上升、下降或溢出)所对应的水的体积。
(四)变式三:放入物体,水先上升再溢出
题目4:一个长方体玻璃缸,从里面量长5dm、宽4dm、高3dm,里面水深2dm。现在放入一个体积为30dm³的铁块(完全浸没),水会溢出吗?如果溢出,溢出多少升?
师:这道题和前面的题目有什么不同?
生9:前面要么是未满的容器(水只上升不溢出),要么是已满的容器(放入物体直接溢出)。这道题容器没满,但铁块比较大,水可能会先上升到满再溢出。
师:分析得很对!那我们先算一算,缸里还能装多少水?
生10:缸的容积是5×4×3=60(dm³),现在已有水深2dm,已有水体积=5×4×2=40(dm³),所以还能装的水的体积=60-40=20(dm³)。
师:放入铁块后,铁块体积30dm³。这30dm³的铁块会占据空间,把水挤上去。水先上升,直到填满空余的20dm³,之后继续上升的水就会溢出。那么溢出的水是多少?
生11:铁块体积30dm³,其中20dm³用来填满空余空间,剩下的10dm³就把水挤出去了。所以溢出的水的体积30-20=10(dm³)。
师:完全正确!这道题的本质还是“溢出的水的体积 = 物体浸没部分的体积 - 容器空余部分的容积”。当容器没满时,先填充空余,超出部分才溢出。
师:那如果铁块体积是15dm³呢?还会溢出吗?
生12:15dm³小于空余20dm³,所以水不会溢出,只会上升到新水深 = 原水深 + 15÷(5×4)=2+0.75=2.75dm。
师:很好,看来大家已经掌握了。
案例解读
在“排水法”教学中,教师从最基础的情境(完全浸没、水未溢出)入手,让学生建立“物体体积 = 上升部分水的体积”这一核心模型。随后,通过不同层次的变式(水溢出、物体不完全浸没、放入物体后先上升再溢出),逐步增加难度。
在“放入大物体,水先上升再溢出”的变式中,学生需要先计算容器空余容积,再比较物体体积与空余容积的大小,从而判断是否溢出以及溢出多少。这个过程帮助学生建立了“用物体体积减去空余容积即为溢出体积”的数量关系,进一步深化了对“排水法”本质的理解。
学生在比较中发现,无论情境如何变化——物体是沉入还是取出,水是上升还是溢出,是完全浸没还是部分浸没——解决问题的核心始终不变:浸没部分的物体体积,等于对应水面变化的那部分水的体积(变化的水包括:上升占满空余的水 + 溢出的水)。这一本质抓住了,所有“排水法”问题都可以迎刃而解。