第八单元 单元整体设计
单元名称 数学广角—找次品
一、单元教材分析: 本单元以“找次品”这一数学广角问题为核心内容,教材通过天平称重的实际情境(如钙片、零件中的次品查找)引导学生探索优化策略。内容编排从简单的3瓶钙片入手,逐步深入至多物品情况,通过流程图和表格展示分组称重的方法,强调逻辑推理与最优化思想。教材注重学生动手操作与思维训练,帮助学生在实践中理解二分法、分组策略及“保证找出”的含义,并总结物品数量与称重次数的数学规律,培养模型意识和效率观念。
二、学情分析: 五年级学生已具备初步的逻辑推理能力,但对优化问题的系统分析能力较弱。学生在找次品过程中易陷入盲目试错,难以把握“至少保证”中的最坏情况分析;部分学生对分组策略(如三等分)的理解不够透彻,在复杂问题中难以灵活应用规律。需通过直观操作(如天平模拟)和图表辅助化解抽象性,强化从具体到抽象的思维过渡。
三、单元教学目标: 学生能理解找次品问题的本质,掌握用天平称重找次品的基本方法,学会通过合理分组优化称重次数,并能应用策略解决变式问题,提升逻辑推理和优化决策能力。
四、核心素养目标: ①情境与问题:能在产品质量检测等真实情境中识别次品问题,主动提出如何用最少称重次数保证找出次品。 ②知识与技能:掌握分组称重的策略与次数计算规律,能准确应用物品数量与称重次数的关系解决实际问题。 ③思维与表达:通过操作实践理解分组优化原理,能用逻辑语言描述称重过程与策略选择依据。 ④交流与反思:在合作探究中对比不同方法的效率,反思策略的普适性,优化问题解决路径。
五、教学重难点: 重点:引导学生掌握找次品的分组策略和优化思想,理解物品数量与称重次数的关系规律。 难点:帮助学生突破最坏情况分析的心理障碍,灵活应用三等分等方法解决数量变化的复杂问题,并能从具体案例中归纳一般性结论。
课题 找次品
授课者: 课型:新授 课时:第1课时
一、教材内容分析: 以学生熟悉的日常生活物品(如钙片、零件)为素材,通过“天平找次品”的趣味情境引导学生探索优化策略。教材设计体现“问题情境-方法探究-规律发现”的认知路径,先从简单的3瓶钙片入手让学生直观感受天平平衡原理,逐步过渡到8个、9个零件等复杂情境,引导学生在操作中体会“分组称重”的策略优化思想;通过填写称重记录表、对比不同分组方式的活动,培养学生有序思考和逻辑推理能力;最后揭示物品数量与保证找出次品所需最少称重次数的数学规律(如2-3件需1次、4-9件需2次),帮助学生建立从具体操作到抽象模型的认知跨越,体现数学建模思想的初步渗透。
二、学情分析: 学生在生活中已接触过天平平衡现象,具备基本的轻重比较经验,这为学习找次品问题提供了感性基础;然而面对“保证找出次品”的最优化问题时,学生容易陷入盲目尝试而缺乏策略性思考,特别是对“至少称几次”中的“保证”含义理解不深,难以自主构建系统分组方案。从具体操作(如3瓶钙片的直观称重)到抽象规律(如27件物品的称重策略)的思维跃迁存在明显障碍,需要教师通过实物演示和思维可视化(如用符号记录称重过程)搭建认知阶梯;同时,学生往往更关注单次称重结果而忽视整体策略优化,需通过多组对比练习强化其策略意识。
三、核心素养目标: ①情境与问题:通过口香糖中有次品的实际情境,引导学生发现质量检测的需求,提出“如何用天平高效找次品”的探究问题 ②知识与技能:掌握找次品的基本方法和策略,理解化繁为简的数学思想,能运用分成三份的原则解决找次品问题 ③思维与表达:能够通过操作验证和逻辑推理,用数学语言清晰阐述找次品的策略选择和推理过程 ④交流与反思:在小组合作探究找次品策略的过程中,分享不同的优化方法,反思各种策略的效率和适用条件
思政元素:在数学策略探究中培养严谨求实的科学态度,通过优化思想渗透效率意识和责任担当
四、教学重难点: 教学重点:掌握找次品的基本方法,理解分成三份的策略和化繁为简的思想 教学难点:理解最优分配原则,能根据物品数量灵活应用策略并计算最少次数
五、教学准备:口香糖模型、小长方形纸片、天平框架图、多媒体课件
六、学习活动设计:
教学环节一:情境导入,发现问题
教师活动 学生活动 设计意图 二次备课
课件出示(口香糖图片):同学们,熟悉吗?这是我们常见的口香糖。现在这箱口香糖一共有81瓶,但是有一瓶少装了3粒,如果你是消费者,你会乐意买到这瓶吗? 活动一:弄清问题题意,激发探究欲望。 这样不符合要求的产品,我们把它们叫作次品。产品在出厂前都要进行质量检测。 1.如果你是质检员,要求只能用没有砝码的天平来判断哪一瓶是次品,请问你至少要称几次才能保证找到那瓶不合格产品呢? 2.师问:有没有可能一次就找到? 3.那能不能说称一次保证能找到次品? 小结:我们要保证一定把这个次品找出来,需要考虑最不幸运的情况,也就是遵循最不利原则。 活动一:弄清问题题意,激发探究欲望。 1.学生独立思考,并汇报交流。 预设1:81次,一瓶一瓶地找; 预设2:40次,两瓶两瓶地找; …… 2.学生思考:有可能第一次就能称出次品。 3.学生继续思考,进而理解保证能找到次品的意思。 预设:有可能第一次找到,但这是在幸运的情况下,可我们不一定是幸运的,所以要保证一定能找到次品,我们需要考虑不幸运的情况。 初步理解找次品的意义和原则,培养观察分析及逻辑思维能力,激发探究欲望。
教学环节二:引导合作,探究问题
教师活动 学生活动 设计意图 二次备课
活动一:化繁为简,经历解决问题的基本过程。 1.对于从81瓶中找次品的问题比较复杂,怎么开始我们的研究呢? 师引导:数学家华罗庚告诉我们学习数学的妙招——“以退为进”:遇到复杂的问题,先从简单问题入手,找出规律,再来运用规律解决复杂问题。这在数学上叫作“化繁为简”。 2.如果从最简单的数入手研究,那么2瓶至少称几次? 3.如果从3瓶中找出次品,至少需要称几次?请同学们小组讨论,用准备好的小长方形纸片当作口香糖,摆一摆,想一想。 师小结:虽然天平只有两个托盘,但我们可以把天平外的区域利用起来。这样,天平的左盘、右盘,以及天平外3个区域可把产品分成3组,我们记为(1,1,1)。 如果天平平衡,那么天平外的是次品;如果天平不平衡,那么轻的那边是次品。可这样表示: 看来,2个和3个虽然数量不同,但是都只称1次就可以将次品找到。 活动二:探究关键数量,初步感知,归纳规律。 1.探究8瓶口香糖的情况。 (1)如果有8瓶口香糖,那么需要称几次? (2)师引导:似乎不太容易很快得出结论。请同学们以小组为单位,共同讨论交流。 (3)教师根据学生汇报进行指导记录。 ①记为(4,4) 3次。 ②记为(3,3,2) 2次 师小结:把8瓶分成3份,(3,3,2),最不利的情况,次品出现在数量多的其中一组里。继续称找到含有次品的一组。这样至少称2次,就能保证从8瓶中找到次品。 2.探究9瓶的情况。 9瓶呢?小组按照刚才的方法,继续讨论一下。 教师根据学生的汇报规范学生的语言,并板书记录。 9:(4,4,1) 3次 (3,3,3) 2次 3.对比总结。 师:(所有情况罗列,重点圈出次数最少的)同学们请看黑板,回顾刚才的推理过程,仔细观察,到底怎么分,才能保证既找到次品,又能使称的次数尽可能少?小组讨论一下。 教师根据学生回答进行引导 (1)追问:分成3份,称的次数就一定最少吗?(老师指着黑板上9(4,4,1)3次的情况) (2)小结:在分的时候,不仅要分成3份,而且每份的数量还要尽量接近。 活动三:运用策略,解决更复杂的问题。 1.研究10瓶的情况。 师:用我们刚才发现的规律,继续研究10瓶口香糖,至少称几次就能保证找到次品? 2.27瓶呢? 根据学生汇报记录并规范语言。 3.那81瓶呢,你会研究了吗? 活动四:观察分析探究规律。 你能发现81和前面27、9、3有什么关系吗? 师小结:你们真了不起,成功探究出了从81瓶中找出次品的方法。而且还发现了被测物品数目和称的最少次数之间的规律。 引导学生阅读课本113页“你知道吗?”。 活动一:化繁为简,经历解决问题的基本过程。 1.学生思考解决这类问题的研究方法。 预设:可以从最少数量试一试。 2.学生独立思考,并交流汇报。 预设:称1次,把两瓶口香糖分别放在天平两边,轻的那边就是次品。 3.学生动手操作,用准备好的小长方形纸片当作口香糖,摆一摆,想一想,从3瓶中找出次品的方法,并小组讨论交流,学生上台展示汇报。 预设:1次。先把其中的两瓶放在天平的两侧,如果不平衡,那么轻的那边是次品;如果平衡,那么天平外的那瓶是次品。 活动二:探究关键数量,初步感知,归纳规律。 1.探究8瓶口香糖的情况。 (1)学生猜测可能的次数。 预设:4次,3次。 (2)学生按要求小组合作,动手操作,讨论交流,并填写学习单。 要求: ①借助小长方形纸片学具,自己画一个天平框架,在上面摆一摆,想一想。 ②把最终推理的过程和结果记录在学习单上。 学习单 总数量分的份数及分法称的次数
推理过程 _________________________ ________________________。 (3)学生汇报展示。 预设1:将8瓶分成两组,天平左右两边各4瓶,轻的一组含有次品。再将找到的这4个分成两组,每边各2个,再找到轻的那一组,将其放到天平两侧,每边1个。至少3次。 预设2:我们用了2次。将8瓶分成3组。天平两边各放3瓶,天平外放剩下的2个。最不利的情况,如果天平不平衡,那么次品在轻的那3个中。将这3个继续称,两个分别在天平的两侧,一个在天平外。就能找到次品。至少称2次。 如果有其他情况可以继续汇报。 2.探究9瓶的情况。 小组讨论9瓶的可能性,并交流汇报。 预设1:分成3组,天平两边各放4个,天平外1个。 预设2:分成3组,天平两边各3瓶,天平外3瓶。 3.对比总结 学生小组讨论交流最优的分组方法并汇报。 预设:分成3组。 进一步讨论修正分组方法。 预设:分成3组,每组的数量还要尽量接近,这样无论平衡或者不平衡,都会把次品的范围尽量缩到最小。 活动三:运用策略,解决更复杂的问题。 1.学生讨论10瓶的情况。 学生独立思考并汇报交流。 预设:分成3组(3,3,4) 3次 2.学生继续独立思考,并汇报。 预设:分成3组,每组9瓶,在按照前面9瓶的方法找就可以了。 (9,9,9) 3次 3.学生小组合作一起完成81的方法,并汇报。 预设:81分成3组,每组27瓶,在按照27瓶的方法找就可以了。 81:(27,27,27) 4次 活动四:观察分析,探究规律。 学生观察分析81、27、9、3之间隐藏的规律并讨论交流。 预设:3,9,27,81依次有3倍的关系; 被测瓶数是几个3相乘,就是称几次。 学生阅读课本第113页“你知道吗?”。 初步渗透化繁为简的数学思想,感悟解决这类问题的基本思路,学会用图形、符号等直观方式清晰明了地表示思维过程,培养逻辑思维能力,发展推理意识。 进一步探索解决问题的策略,感受解决问题策略的多样性,渗透优化思想,培养观察分析及逻辑思维能力,提高推理意识。 培养乐于分享,善于表达的精神,提高逻辑思维能力,培养推理意识,激发学习兴趣及自信心。 进一步理解找次品的基本思路,掌握用图形、符号等直观方式清晰表示思维过程的方法,渗透优化思想,提高推理意识和应用意识。 培养学生观察分析、总结概括以及逻辑思维能力,提高推理意识,激发学习数学的兴趣。 提高学生观察分析,总结概括的能力,培养积极分享的热情,激发学习兴趣。 进一步理解掌握找次品的基本思路和方法,培养学生的观察分析的能力及应用意识,提高学习兴趣。
教学环节三:辅导练习,解决问题
教师活动 学生活动 设计意图 二次备课
1.基础练习 用分别表示出找6袋相同的饼干中的1袋次品(轻一些)的过程。 ①不平衡,( )是次品。 ②如果1,2轻不平衡,( )是次品。(如果3,4轻,那么分析同上) 至少称( )次,就可以保证找出次品。 2.变式练习 水果店有7篮同样重的水果篮。 请观察下表,然后回答问题。 方 法篮数分成的份数至少 称的 次数保证找出那篮需要的次数173(3,3,1)273(2,2,3)373(5,1,1)474(2,2,2,1)
请你用表示出方法2称的过程。 3.综合练习 有3盒茶叶,其中2盒500g,另一盒不是500g,但不知道比500g重还是轻,用没有砝码的天平至少称( )次才能保证找出这盒茶叶。 1.基础练习 学生独立思考,完成填空,教师及时指导。 2.变式练习 学生思考不同分组方法所至少需要的次数。 3.综合练习 学生理解这盒茶叶不知道比500g轻还是重的意思,也就是我们无法像例题那样判断出轻的是次品还是重的是次品。 理解掌握寻找次品的基本思路和方法。 进一步优化思想,感受解决问题策略的多样性,培养观察、分析能力,提高推理意识。 进一步培养学生观察分析的能力,提高推理意识。
教学环节四:引导反思,提升问题
教师活动 学生活动 设计意图 二次备课
通过本节课,你有哪些收获?同桌相互说一下。 学生小组讨论交流本节课的收获。 预设1:我学会了找次品这类问题的基本思路,把它们分成3份,每份数量尽可能接近。 预设2:学会了化繁为简的思想,当我们遇到复杂的问题时,先从简单的问题入手。 预设3:解决问题的方法可能有很多种,但我们要善于总结发现最简单、最优化的方法。 理解掌握找次品的基本思路和方法,进一步渗透化繁为简及优化思想。
七、作业设计: 基础作业:完成简单的找次品练习,如从6袋饼干中找次品,巩固基本方法应用 巩固作业:解决较复杂的找次品问题,如从7篮水果中找次品,进行策略应用 提升作业:完成综合性找次品问题,如从3盒茶叶中找不知轻重的次品,进行知识的拓展和综合运用
八、板书设计: 找次品 8:(4,4) 3次 化繁为简 (3,3,2) 2次 最优化 9:(4,4,1) 3次 (3,3,3) 2次 10:(3,3,4) 3次 11:(4,4,3) 3次 分成3份,每份的数量尽量接近。
九、教学反思与改进: 成功之处:本节课通过口香糖情境有效激发了学生的学习兴趣,学生在操作探究中积极参与策略优化,能熟练应用分成三份的方法。小组合作有效促进了策略的多样化,学生能清晰表达推理过程。化繁为简思想的渗透增强了学习深度。 不足之处:部分学生对最优策略的理解不够深入,在复杂数量计算中存在困难。个别学生在策略应用上不够灵活。 改进措施:增加更多策略优化的直观演示,通过多层次案例强化理解;设计次数计算的专项训练,提高应用能力;提供更多生活化案例,增强知识的实用性和趣味性。