设计背景
1852年,一位名叫法兰西斯·古特里(Francis Guthrie)的英国青年人在画地图时发现:如果给相邻两国涂上不同颜色,地图只需要四种颜色就够了。这就是“四色地图”数学问题的起源。小学信息技术课程教学画图软件“油漆桶”工具的使用,假如能以给地图涂色为任务,则能让三年级学生在学习信息技术的同时,了解“四色地图”这一著名的数学问题,这应该是一件很有意义的事情。于是我设计了《四色地图》一课,试图借助信息技术这一载体来渗透数学思想和方法。
教学设计
一、教学目标
1.通过利用“油漆桶”工具给地图涂色这一过程,学会“油漆桶”工具的使用方法,并了解给地图涂色的规律(即用四种颜色就可以区分地图上的相邻区域)。
2.通过计算机涂色、数据汇总、Internet信息检索等活动,体验信息技术给数学学习带来的极大便利,培养学生利用信息技术进行学习的能力。
3.通过多元化的学习活动,培养学生协作精神和自学能力。
二、教学过程
(一)问题引入
教师用大屏幕出示三幅图(如图1)。并提出问题:
1.上面三幅图有什么欠缺?(没有着色。)
2.猜一猜,如果用Windows“画图”中的“油漆桶”工具为上面三幅图填色,要求一幅图中相邻区域的颜色不同,最多只要用几种颜色?
3.现在要请同学们来完成上面的任务,你能说说对这个任务的理解吗?(相邻区域用不同的色彩、使用尽可能少的颜色。)
(二)尝试解决
1.第一次填色
(1)学生打开各自电脑“桌面”上的“填色”文件夹,依次对三个文件中的图进行填充,完成后保存文件,保存位置不变。
教师巡视并对学生进行个别指导,找出没有按要求填图的学生。
(2)请学生汇报每幅图所需要的色彩数量(依次为3种、4种、2种,如图2)。
有不同意见的学生提出自己的想法。教师把把该生的作品切换到大屏幕上,让其他同学对照图片倾听他的想法。
填图任务完成得最快的学生汇报快速完成任务的方法。(先用一种颜色对所有不相邻的区块进行填充,再用其他颜色对剩下的区块进行同样的操作,这样比逐块换色填充快。)
(3)教师小结:同学们第一幅图用了3种颜色,第二幅图用了4种颜色,第三幅图用了2种的颜色。请大家猜一猜,按照前所给定的条件有没有必须要用5种、6种甚至更多种颜色才能完成填色任务的图形呢?
[设计意图:通过对三幅简单图案的填色、交流等活动,明确填色要求,帮助学生理清高效率的填色方法,初步感知图案填色的一般规律。同时提出了新的问题,设疑激思,承上启下,自然过渡。]
2.再一次填色
(1)教师出示中国地图、西湖示意图、校园地图、卡通人物、不规则图形等,请学生填色,同时提出新的要求:
①填色完成后保存图形,并把结果上报到投票网站。
②如果上述任务都完成了,你可以在Windows“画图”上自创更复杂的图案来研究。
教师演示:为“中国地图”填充,得出要四种颜色才能根据要求完成填充任务的结论,然后登录到课前准备好的统计网站,找到“中国地图”这一项,上报自己的答案“4”。
大屏幕即时刷新网站中上报数据的统计图。
(2)学生完成任务后,让全班同学核对用色数量,找出数量超标的作业,大家一起来纠正,最终确定每幅图符合要求的用色数量。
(3)根据最后得出的答案,请学生在Word里制作出条形图(如图3)。
(三)归纳总结
教师提问:观察条形图,同学们在填色时出现了哪几种情况?有用5种或者更多颜色填色的吗?我们可以得出什么结论?
结论:对任意图形的每两个相邻区域使用不同颜色进行填充,最多只要四种颜色。
[设计意图:学生进一步研究各种复杂图案的填色情况,通过猜测、归纳、验证、交流等活动,得出给图案填色的规律,即四色问题。在这过程中,通过网络完成统计,利用图表工具制作条形图,让学生充分体验信息技术的方便快捷。]
(四)拓展启发
1.引导学生通过Internet查阅“四色地图”的相关信息,请学生介绍“四色地图”的历史由来。
2.请学生思考:你从中学到了什么?今天的课我们是怎样学习的?
教学体会
本节课让学生在计算机网络环境下研究“四色地图”,有效地激发了他们的学习兴趣。学生不仅掌握了“油漆桶”工具的使用方法,还以观察、实验、猜测、验证、交流的方式主动去探究“最少需要几种颜色填充地图”的答案。整堂课学生在玩中学习,玩中领悟,从而体验生疑、探索、发现的乐趣,体验学习的乐趣。
对小学生来说,要将发现生活中的数学现象、了解数学历史知识与学习计算机技能融合到一堂课里,设计时把握好知识的难易度是一个难点。我认为,虽然证明“四色地图问题”的程序复杂,是一个经典的数学难题,但它源自生活,只要去尝试,小学生也能发现这一问题。因此,它是一个很好的教学材料,用好这个材料的关键是把握好数学知识的难易度。对此,我只要求学生了解、发现。
本课教学也有不尽如人意的地方。对填图结果数据处理,得出“四色地图”命题是学生思维发展的核心环节,但个别学生课前已经知道“谜底”,探究活动对于这部分学生来说就意义不大。所以如何提高这部分学生的知识增量是有待深入探究的问题。
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