神奇的莫比乌斯带
教学目标:
一、知识与技能
使学生了解认识莫比乌斯带,动手制作莫比乌斯带。
二、过程与方法
在莫比乌斯带的探索过程中,体会实验,猜想,验证的数学思想方法
三、情感、态度和价值观
让学生在探究活动过程中,感受数学活动的乐趣,培养学生敢于动手,乐于交流,善于推理的能力,在学习过程中获得积极向上的情感体验。
教学重点:会用长方形纸条做成莫比乌斯圈
教学难点:探索莫比乌斯圈的奇异性质
教具准备:剪刀,固体胶,水彩笔,纸条若干个,课件
教学过程设计:
创设情景
师:(出示课本54页情景图)老师手里有一个纸环,它的内测有一点面包屑,外面有一只小蚂蚁。如果不让蚂蚁爬过纸环的边缘,它能吃到面包屑吗?
生:不能。因为面包屑在纸环的里面,蚂蚁在外面,无论它怎么爬,都在纸环的外面。
师:那么谁能帮蚂蚁想个办法,让它吃到面包屑?
三、认识莫比乌斯带
生:蚂蚁和面包屑在两个面,想让蚂蚁吃到面包屑,需要创造一个新的纸环。
生:把两个面变成一个面。
师:可怜的小蚂蚁爬了一圈又一圈,它现在又饿又累,大家想一想,创造一个神奇的纸环,让小蚂蚁从a点出发不爬过纸环的边缘,就能吃到面包屑,好吗?
(学生动手实践)
师:(看到有少数同学做成了)同学们可以互相帮助。先让做出来的学生说说怎么做的,(师演示),然后师总结方法:一只手捏住纸条的一端,另一只手捏住纸条的另一端把它旋转成180°,变成一个纸环,再用固体胶把两端粘牢。
师:(拿起一个学生做好的纸环)这个纸环有几条边,几个面?哪位同学来说说,(师用手示范),沿着纸条的任一边一直摸下去,有什么发现?
生:是一条边!
师:第二个问题,是不是一个面?我们一起动手,都来检验一下吧。我们拿起笔来,(师示范,)从这面起,在中间画一条线(师生操作)。画好了有什么发现? 生:所有的面都画上了,真是一个面,怎么回事?
师:怎么变成了一个面呢?(里面的接到外面),(上面的边与下面的边连接在一起了)好玩吗?,举起刚做的纸带,这叫什么?知道么?(师板书:莫比乌斯带)
生:莫比乌斯带
师:对,是莫比乌斯带,也叫莫比乌斯圈。为什么象人的名字?我来告诉同学们,德国有一位数学家叫莫比乌斯,1858年,一次偶然的机会,他发现了这样一个奇妙的纸圈。所以,人们就把这样的纸圈叫莫比乌斯带。
师:像这样没有里面和外面之分,只有一个面的,数学上叫单侧曲面。那么普通的纸圈有里外之分就叫——
生:双侧曲面。
四、沿1/2线剪
师:(展示一个普通纸圈),如果我沿它的中线剪开会怎样?
生:会变成2个同样大小的纸圈
师:是吗?(师示范),还真是啊。
师:(展示莫比乌斯带),我们的魔术还要继续往下做,怎么做呢?刚才你们不是在这个纸圈中间画了一条线吗?想一想,如果我们沿着中间这条线把这个纸圈剪开的话,会怎样呢?
生:我觉得这个圈会变成两个圈。
生:我觉得会变成两个莫比乌斯圈。
生:会不会变成三个圈?
师:(看到有学生想剪了)要知道究竟,怎样办呢?
生:剪剪看。
师:是啊,实践出真知!
生:在我剪完之后,不像刚才同学们说的那样是两个圈,是连在一起的。 生:我这个也是连在一起的。
师:那是一个圈还是两个圈?
生:(齐)一个圈。
师:奇迹发生了啊。我们都认为从中间剪开应该是两个圈呀,结果变成一个圈。这就是莫比乌斯带的神奇之处啊! 这还是不是一条莫比乌斯带呢?现在我们验
证一下,用笔画一画,(生操作),发现了什么?
生:从头画到结束只画了一个面,还有一个面没画上。
师:那它是莫比乌斯带吗?
生:不是了。
师:现在在中间又画了一线条,如果再沿着这条线剪开,想一想,又会是什么结果呢?
生:还是一个圈。
生:我觉得是两个圈。
师:大家做做看。
(生动手操作,师也动手操作。)
生:是两个套着的圈,真奇怪!
进一步感受莫比乌斯带的神奇
师:我们继续来感受这个纸圈的神奇,好吗?请同学们再拿出一张白纸条,在白纸条上画三等分线。请把中间的部分涂上你喜欢的颜色,两面都涂,再做成莫比乌斯带形状。
师:好,现在你们有什么想法?
生:能沿着线把这个莫比乌斯圈剪开吗?
师:可以的。如果我们沿着三等分线把这个莫比乌斯圈剪开的话,需要剪几次呢? 生:(齐)两次。
师:剪完以后会是什么样子呢?
生:我觉得剪完后可能会是三个圈套在一起。
生:我觉得会变成一个大圈。
师:真佩服你们的想象力。那究竟会怎么样,还是动手去做一做。
六、放音乐,自主玩
师:刚才我们将一张普通的纸条拧、粘、剪,感受到了莫比乌斯圈的变幻莫测、神奇无比。我想接下来的时间就完全交给同学们了,现在发挥你们的聪明才智,自己去想象、设计、制作。请再拿出一张白色纸条,刚才我们是拧了180°,想一想还可以怎么拧。刚才我们是沿1/2、1/3线剪的,现在想一想怎么剪。哪位同学有特别好的创意,老师将奖给他红色纸条继续设计。
(屏幕上出示经典的莫比乌斯带图案,放轻音乐,生创作,师巡视,询问夸奖,) 师:刚才是我们各自在创造,现在小组内的同学相互交流欣赏。说说你是怎么做的,怎么旋转的,怎么剪开的。
师:刚才我们已经创造和分享了莫比乌斯带的神奇。我想肯定还有很多同学想继续去探究,咱们现在暂停。
七、发明与应用
师:莫比乌斯带还有很多神奇的地方,大家想对它有更多的了解吗?(多媒体展示蚂蚁爬过莫比乌斯梯。).
师:这是莫比乌斯爬梯,一只小蚂蚁在快速地往前走,这只小蚂蚁会有怎样的奇遇呢?
生:答小蚂蚁从一个点出发,最后又回到一个点,它怎么也爬不出这个爬梯 师:大家的想象力真丰富.莫比乌斯带能带给我们无限的遐想。
师:莫比乌斯带不但好玩还好用呢。想想看,莫比乌斯带可以在哪些地方用上呢? 生:家里有胖孩子的,妈妈就可以设计一个莫比乌斯跑道,让她的儿子减肥。 生:我觉得可以把楼梯建成莫比乌斯带的形状。
师:很大胆的一个猜想,说不定有朝一日,我们的楼梯就像他讲的那样,我上去一会儿又下来了。
师:生活中,当磁带的一面唱完了后得换另一面,你学完莫比乌斯带后有什么想法?
生:可以做一个莫比乌斯圈的能循环的磁带,听时,不用拿出磁带,A、B两面都能听。
师:多有价值的创意,应该申请专利。唉,只可惜这个创意我们稍微迟了一点,已经被一个日本人申请了。
师:(多媒体展示图片)其实还有工厂里的传送带也做做成莫比乌斯带,这样磨损的就不只一面了,使用寿命增加了一倍。类似的,针式打印机的色带,经 过180°旋转后进行对接,这样可以使色带在打印中两面都得到充分利用,从而成倍地延长其使用寿命,大大节省了材料。
师:怎样,莫比乌斯带不仅很神奇而且还很有用吧!
八:说收获
九:小结
师:同学们,大家通过今天这节课的学习,认识了莫比乌斯带,可能还有很多疑问?还有很多为什么没能解答,有的问题老师也不怎么清楚,数学家们也还在继续探索。我告诉大家,数学中有一门专门研究莫比乌斯带的学问叫拓扑学。 (师板书:拓扑学) 希望同学们能在课下继续探讨有关莫比乌斯带的问题,可能有一天你们会有新的创造发明呢!
板书设计:
神奇的莫比乌斯带
(一) 蚂蚁吃面包屑
(二)涂颜色
(三)剪“神奇的带子”
课后反思:
莫比乌斯带这节活动课对老师来说都是很新奇的。我以前从没接触过,对学生来说更是陌生,我把这看成了一次自我锻炼和自我挑战的机会。,首先是做莫比乌斯带,然后是沿1/2 线剪,再沿新圈的1/2线剪,最后沿1/3剪。
我设计这节活动课的初衷是想开阔学生的视野,拓宽学生的知识面,让学生感受数学变幻莫测的无穷魅力。我决定以“动手做数学,做中学数学”的思路来进行设计,让学生在操作中进行研讨,在研讨中进行分析,在分析中进行验证。
从整节课来看,较好地完成了教学目标,学生在“动手做”中深切地感受到了莫比乌斯带的无穷魅力,激发了强烈的好奇心和创造欲望。在动手探寻莫比乌斯带的奇妙特点时,我坚持让学生先想一想,猜一猜,剪完以后再想一想:为什么会是这样的?这样,就不只是让学生动手做,还要学生动脑想,培养了学生的空间想象能力,“大胆猜测,小心求证”的意识以及勤于反思的习惯。
课上,学生是操作者,不是探究者,我适时地放手,给了学生充分的自主创造的时间和空间,学生开动脑筋提出猜想,动手验证,愉快体验,它十分有效地激发了学生的创造热情和发现欲望。