鸽巢问题(1)
一、教学内容
教科书P67-68例1例2
二、教学目标
1.理解“抽屉原理”(“鸽巢原理”)的基本形式,并能初步运用“抽屉原理”解决相关的实际问题或解释相关的现象。
2. 通过操作、观察、比较、说理等数学活动,经历对“抽屉原理”的初步认识,体会和掌握逻辑推理思想和模型思想。
3.在探究过程中,经历将具体数学问题数学化的过程,培养学生的模型思维。
三、教学重难点
教学重点:经历“抽屉原理”的探究过程,掌握“鸽巢原理”的一般形式,会运用除法算式来解决实际问题。
教学难点:理解“抽屉原理”,建立基本的模型。
四、教学过程
(一)、创设情境,游戏激趣
师:同学们, 老师今天给大家带来一个魔术,这是一副扑克牌,大家知道一副扑克牌有54张,我取走大王和小王,还剩52张,请五名同学上来配合我一下,谁愿意来?每人随意抽一张牌,不要让我看到,我猜这五张牌中至少有2张是同一种花色的,你们信吗?
(生:有的信,有的不信。)
师:那么我们就来验证一下。请五名同学同时亮牌。验证至少有2张是同一种花色的。 师:谁还想来? (反复抽几组)
师:如果再请5名同学来做这个魔术,我还敢肯定地说:抽取的这5张牌中至少有2张是同一花色的,你们知道老师为什么猜的那么准吗?因为它属于今天我们要学习的一类有趣的数学问题-------鸽巢问题。通过今天的学习,大家就能解释这个现象了。
(二)、经历过程,初步感知“鸽巢原理”模型
1.呈现问题,引出探究。
课件出示教科书P67例1。
师:谁来解释“总有”和“至少”这两个词的意思?
【学情预设】预设1:就是一定有1个笔筒里最少放2支铅笔。
预设2:至少放2支铅笔就是2支或2支以上。
师:这几个同学解释得对吗?有什么办法来证明呢?请你用自己喜欢的方式来表达想法。(学生摆一摆、画一画、写一写。)
2.用枚举法研究问题。
【学情预设】预设1:我是用画一画的方法来证明:
预设2:我用摆一摆的方法来证明:
预设3:我写出了8种放法:(4,0,0)、(0,4,0)、(3,1,0)、(0,1,3)、(2,2,0)、(2,1,1)、(2,0,2)、(1,2,1)。
预设4:我写出了4种放法:(4,0,0)、(3,1,0)、(2,2,0)、(2,1,1)。
3.汇报交流。
师:同学们用画一画、摆一摆、写一写的方法来证明把4支
铅笔放进3个笔筒中,不管怎么放,总有一个笔筒里至少放2支铅笔这个结论。你有什么想法呢?
【学情预设】预设1:第一个同学只画了一种放法,一种情况太少了。
预设2:我认为题目中说“不管怎么放”,(4,0,0)和(0,4,0)可以看作是一种放法,(3,1,0)和(0,1,3)也可以看作是一种放法,还有(2,2,0)和(2,0,2)可以看作是一种放法,(2,1,1)和(1,2,1)可以看作是一种放法。
预设3:我觉得第2个同学和第4个同学找到了所有的放法。
师:在放的时候怎样才能做到不重复、不遗漏?(有序地放,教师演示课件。)
根据学生的回答,教师板书4种不同的放法:(4,0,0)、(3,1,0)、(2,2,0)、(2,1,1)。
4.引导观察,初步感知模型。
师:看来,4支铅笔放进3个笔筒里,一共有4种放法。请你观察这4种放法,是不是不管怎么放,总有一个笔筒里至少放2支铅笔呢?
【学情预设】引导学生观察这4种不同的放法,发现每一种放法中最多的那一个笔筒里最少都有2支铅笔。
师小结:每种放法中,放得最多的这个笔筒里最少放了2支铅笔。最少2支,有的超过了2支,我们就说“至少”2支。因此“把4支铅笔放进3个笔筒中,不管怎么放,总有一个笔筒里至少有2支铅笔”这句话是正确的。
[教师板书:枚举法 假设法(平均分) 算式]
【设计意图】“总有”和“至少”这两个关键词,学生总是很难理解,所以学习第一个例题时,先出示结论,给学生一个思维导向。然后借助摆一摆、画一画、写一写、说一说这些办法,分析、交流,使学生真正理解——不管怎么放,总有一个笔筒里至少放了2支铅笔,初步建立模型。
4.类推与归纳。
课件出示表格。
师:同学们请任意选择一组数据画一画或算一算,你有什么发现?
【学情预设】引导学生发现:只要铅笔数量比盒子数量多1,那么总有一个盒子里至少要放进2支铅笔。如果将(n+1)支铅笔放入n个盒子(n是非0自然数),总有一个盒子里至少放进了2支铅笔。
【设计意图】在经历了枚举法、假设法后,在不断改变数据(铅笔数比盒子数多1)的探究中,引导学生归纳得出一般性结论,构建出数学模型。
5.游戏现象解释
师:现在谁能解释扑克牌魔术的道理?
生:5张牌相当于5个物体,4种花色相当于4个抽屉,总是至少有2张牌是同一花色的。
(三)、提升思维,构建“鸽巢原理”模型
1.课件出示教科书P68例2。
例2:把7本书放进3个抽屉,不管怎么放,总有1个抽屉里至少放进3本书。为什么?
师:请你试着证明这个结论。(学生用自己的方式证明。)
【学情预设】预设1:我随便放放看,一个抽屉1本,一个抽屉2本,一个抽屉4本。可以证明总有一个抽屉里至少放进3本书。
预设2:我用假设法来思考,如果每个抽屉最多放2本,那么3个抽屉最多放6本,最后的1本书一定会放到3个抽屉中的任何一个,可以证明总有一个抽屉里至少放进3本书。
预设3:我用算式来证明:7÷3=2……1,2+1=3。
师:你能理解这道算式表示的意思吗?(板书算式:7÷3=2……1,2+1=3)
【学情预设】指导学生规范表达:把7本书平均放进3个抽屉,每个抽屉里放2本,还剩一本。剩下的一本不管怎么放,总有1个抽屉至少放进3本书。
师:其实用有余数的除法算式来证明的方法,它的思路是假设法,是按照平均分的思路来分析证明的。这种表达方式非常简洁、清晰!
2.拓展建模。
(1)运用有余数的除法算式解决问题。
师:把7本书放进3个抽屉,不管怎么放,总有一个抽屉里至少放进3本书。如果有8本书会怎样?你能用算式来表达自己想法吗?
学生思考并汇报交流。
【学情预设】预设1:8÷3=2……2,2+2=4,如果把8本书放进3个抽屉,不管怎么放,总有一个抽屉里至少放4本书。
预设2:8÷3=2……2,2+1=3,如果把8本书放进3个抽屉,不管怎么放,总有一个抽屉里至少放3本书。
师:你同意哪一种说法呢?为什么?
【学情预设】引导学生分析并说出,虽然余数是2,但要求的是“至少数”,把8本书平均放进3个抽屉,每个抽屉里放2本,还剩2本。剩下的2本再平均分,所以总有1个抽屉里至少放进3本书。(教师根据学生的汇报板书算式:8÷3=2……2,2+1=3)
(2)概括规律,建立模型。
师:如果我们把9本书、10本书放到3个抽屉里,你能快速说出总有一个抽屉里至少放的书的本数吗?
学生独立完成后在小组内交流,再集体汇报。
【学情预设】预设1:9÷3=3,如果把9本书放进3个抽屉,不管怎么放,总有一个抽屉里至少放3本书。
预设2:10÷3=3……1,3+1=4,如果把10本书放进3个抽屉,不管怎么放,总有一个抽屉里至少放4本书。(教师根据学生的汇报板书算式:9÷3=310÷3=3……1,3+1=4)
师:听了大家的汇报,认真观察这些算式,想一想,至少数都是怎么求出来的?
【学情预设】预设1:用书本数除以抽屉数,要是有余数,就用所得的商加1。
预设2:至少数=商+1。
师:同学们的发现真了不起。把书本放进抽屉,如果平均分后有剩余,那么总有1个抽屉里至少放“商+1”本书,如果没有剩余,至少数等于商。而且当余数等于1时,至少数为商加1;当余数大于1时,至少数仍为商加1。
引导学生小结:a÷n=b……c(c≠0),至少数=b+1。(板书)
【设计意图】“鸽巢原理”规律性强,具有建模的必要性。此环节引导学生进行辨析、观察、思考,强化学生对新知的深刻认识,并建立正确的鸽巢问题模式,有利于提高学生解决问题的能力。
(四)、运用模型,扩展练习
1.随意找13位老师,他们中至少有2个人的属相相同。为什么?
学生独立完成后在小组内说一说。
【学情预设】把12个属相看成12个“抽屉”,把13位老师放进12个“抽屉”里,至少有2位老师在同一个“抽屉”里,即至少有2位老师的属相相同。用算式表示为13÷12=1……1,1+1=2。
2.5只鸽子飞进了4个鸽笼,总有1个鸽笼至少飞进了2只鸽子。为什么?
学生独立思考后,汇报交流。
【学情预设】学生会用算式5÷4=1……1,1+1=2来解释。
3.11只鸽子飞进了4个鸽笼,总有1个鸽笼至少飞进了3只鸽子。为什么?
学生独立思考后,汇报交流。
【学情预设】学生会用算式11÷4=2……3,2+1=3来解释。如果学生出现“商+余数”的错误解答,可以让学生讨论后订正。
4.小明表演扑克牌“魔术”。一副扑克牌,取出大小王,还剩52张牌,9人每人随意抽一张,至少有3张牌是相同的花色。你理解这个扑克牌“魔术”的道理吗?
【学情预设】学生会用算式9÷4=2……1,2+1=3来解释。如果学生出现“商+余数”的错误解答,可以让学生讨论后订正。
【设计意图】在完成这些题时,指导学生分析:要突出题目与“抽屉原理”的联系,找到“抽屉”是什么,“物体”是什么,怎么思考。培养学生对知识的迁移和运用能力,以及建立模型的能力。
(五)、课末总结,梳理提升
师:鸽巢原理不仅应用在数学中,在现实生活中也随处可见。运用它时,关键是要找出谁是鸽子,谁是鸽巢。
师:这节课你收获了什么呢?
、作业布置
完成教科书上做一做
板书设计
鸽巢问题(1)
(4,0,0)(0,1,3)(2,2,0)(2,1,1)
学生铅笔的枝数比盒子数多1,不管怎么放,总有一个盒子里至少有2枝铅笔。
5÷2=2……1
7÷2=3……1
9÷2=4……1
要把a个物体放进n个抽屉里,如果a÷n=b……c(c≠0),那么一定有一个抽屉至少放(b+1)个物体。
六、教学反思
本课教学通过实物模拟、图示法、数的分解等方法进行分析,引导学生通过观察、对比,从枚举法中找到求至少数的简便方法——假设法,最后用有余数的算式表示出平均分的过程,让学生经历从具体的问题到抽象提炼的过程,使学生在实际操作中亲身经历、感受、理解、掌握和领悟数学模型思想,真正地让数学模型思想在与知识能力形成的过程中共同生成。在运用“鸽巢原理”解释实际问题时,要注意指导学生语言描述的规范性、完整性。