“称”古“量”今,斤两之间有算数

——《杆秤中的数学》主题学习活动案例

简篇
创建于03-20
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适用年级:小学中高年级 

课时安排:共 3课时

一、主题设计背景

      2022年版《数学课程标准》指出“综合与实践”活动,是指在真实的问题情境中,引领儿童发现问题和提出问题,并且提升儿童分析问题和解决问题的能力,同时能在主题式学习和项目式学习过程中,感悟数学和其他学科之间的关系,数学与社会生活之间的联系。那么,数学的知识、经验、思想、方法等,在其他学科中、在生活问题的解决中,可以发挥怎样的作用,具有怎样的价值?“双减”背景下,农村小学又如何借助数学实践活动提升学生的综合素养?

      基于这样的思考,本主题活动在学生已经学习了质量的相关知识,听过曹冲称象的故事,认识了天平等称量工具,对度量衡知识有了初步了解基础上。选取“杆秤”这一我国农村地区典型的称量工具,引导孩子从农村生活中的常见物品入手,用数学的眼光观察杆秤、研究杆秤;设计多个子项目活动如“杆秤的前世今生”、“斤两之间有算数”、“制作有趣的杆秤“等,引导学生运用所学数学知识解决生活实际问题,促进农村孩子数学核心素养。

二、核心概念

      量感:量感主要是指对事物的可测量属性及大小关系的直观感知。学生在活动中通过观察、测量、探究,初步感知度量工具和方法引起的误差,能合理得到或估计度量的结果。建立量感有助于养成用定量的方法认识和解决问题的习惯,是形成抽象能力和应用意识的经验基础。

       应用意识:学生通过调查、了解杆秤历史文化,知道度量的意义,理解统一度量单位的必要性,解决与生活密切联系的问题,强化数学应用意识。

三、学习目标

     1 .通过网上搜集资料等深入自主学习,了解杆秤历史文化渊源,理解杆秤存在的意义,特别是其实际应用价值;感受生活中处处都有数学,体会事物间的相对联系。

     2.培养学生发现问题和解决问题的能力,通过动手实践,制作杆秤;学会正确使用杆秤称量物体,记录结果,计算误差并校正。体会从实践中学习的方法,培养学生的问题提出、逻辑推理、数学建模等等数学素养

    3.活动中学生探究杆秤的结构和工作原理,经历探究解决问题的全过程,培养创新能力和问题解决能力。

    4.真实情境中引导学生体会数学与其他学科之间、数学与生活之间存在密切联系。感受数学在生活中的应用,学会用数学的眼光观察世界。

四、活动实施

         第1课时 “称”古“量”今——杆秤的前世今生

1.学习目标

     了解杆秤历史文化渊源,感受我国古人的智慧,体会杆秤发展的历史。

2.问题驱动

      生活中有哪些工具用来测物体的质量?在电子秤发明以前,人们是用什么来称量物体的质量?如要称量较小的物体,获得较准确的称量结果,古人用的又是什么称量工具?你对杆秤有哪些了解?秦始皇统一度量衡有何重要意义?

3.教学活动

活动一:课前收集资料

      杆秤自发明以来,在民间使用已长达两千多年,现已成为非遗文化,留下了不少的传说与风俗传承。学生通过向长辈了解、上网查阅以及百年老店参观学习,全面深入地了解有关杆秤的知识。

     最早的杆秤是天平。天平发明于黄帝时代,用一根木棍和青铜棍做秤杆。秤杆中间系着提绳,两端固定两个秤盘,一个秤盘放要称的物品,另一个称盘放青铜法砝码。天平的基本特点是动力臂和阻力臂相等,导致天平只适合称轻一点的物品。杆称利用的是杠杆原理。杠杆原理在我们的生活中被广泛应用。比如大家喜欢玩儿的跷跷板,我们使用的剪刀、指甲刀、开瓶器......

活动二:成果交流展示

     活动中针对收集到的资料,学生以播放视频或者手抄报的形式展现杆秤的历史发展。

4.设计意图

      通过这个子任务的实践探究,让学生从源头上了解“杆秤”,知道“杆秤”不管是古代还是现在都有着广泛的运用,蕴藏着古人无限智慧,激发学生对“杆秤“继续探究学习的兴趣。

       第2课时 “探秤星意义,求平衡真理”

                   ——斤两之间学算数

1.学习目标

(1)探究杆秤的结构和工作原理,了解秤星意义;
(2)使用杆秤称量物体,记录结果,计算误差并找到校正的方法,培养发现问题、解决问题的能力。

2.问题驱动

     杆秤的结构是怎么的?秤星的意义是什么?怎样用杆秤称量物体的重量?杆秤平衡的原理是什么?

3.教学活动

活动一:观察杆秤结构

       展示我国传统的杆秤,交流都在哪些场景中见多?仔细观察它的结构,并讨论交流。

活动二:探究秤星意义

      杆秤中有两排星星点点的“星”,叫称星。看她们是怎样分布的?学生观察并交流。

      观看视频,思考这些秤星有什么意义?“斤”与“两”之间有怎样的关系?目前我们国家在度量衡单位改革中,规定的秤制是多少?附:

活动三:寻求平衡真理

      思考探究:我们怎样用杆秤称量物体的重量?秤杆平衡了,如何知道物品重多少?猜猜与什么有关系?引导学生通过实验,大胆探寻“长度测重”的原理。

活动过程设计:

生:我们怎样用杆秤称量物体的重量?
师:问的好,想不想试一试?我们挂上一件物品称重量,一定要把砣绳拨到秤杆平衡的位置才准确,这也是杆秤被称为一种“衡器”的原因。
生:秤杆平衡了,如何就知道物品重多少呢?
师:同学们可以先猜测一下,与什么有关系?
预设生:可能跟砣绳所挂的位置有关,它离提纽的长短能测出物体的重量。
师:为了探寻“长度测重”的原理,我们可以用实验来验证。6人为一小组,合作完成。实验设计如下:找1瓶矿泉水(500ml)、1壶水和5本书,分别测量它们平衡时砣绳离左提纽的距离,记录到下面表格中。(小组样例)
(为方便记录,我们把左提纽到挂钩的距离记作L;砣绳到左提纽的距离记作1。秤砣的重量记作G物体的重量记作g)
师:根据杠杆原理得知,物体的重量gxL=秤砣的重量Gxl,又根据等式的基本性质两边同时除以L变式为:物体的重量g=Gxl÷L。因为秤砣的重量与左提纽到挂钩的距离是一定不变的,也就是G与L不变。我们可以推算出:矿泉水重量=400g÷6x6.5=433g
生:500ml的水应该是500g重,秤砣所在的位置显示是1斤。结果怎么只有433g呢?
师:请同学们顺着秤星往杆头找,发现了什么?
生:秤星刻度的起点不是在左提纽这里,而是在左提纽右边1厘米处的定盘星位置。
师:请同学们尝试不挂物体,把砣绳拨到定盘星那里,出现了什么现象?
生:哇,秤杆居然能平衡!
师:由于秤杆本身存在重量。左长右短,导致左重右轻。如在左提纽右边合适的地方挂上秤砣,待秤杆平衡时,这个平衡的点叫做定盘星,作为秤星“0”刻度的起点。那么测量砣绳距离时,就不能简单地从左提纽处开始测量长度,要从定盘星这里开始量哦。请同学们根据这个道理,再次修正表格中的数据吧!(小组样例)
师:也就是说,物体的重量应该等于秤砣重量与砣绳到“0”刻度线距离的乘积除以提纽到挂钩的距离。在杆秤上用左提纽秤量时,物体重量g=400xl÷6。这样,只需知道秤砣离“0”刻度的距离,就能换算出物体的重量,也就是“长度测重”。请同学们动手算一算吧!
生:1瓶矿泉水的重量=400gx7.5÷6=500g 1壶水的重量=400gx18÷6=1200g 5本书的重量=400gx34.5÷6=2300g

4.设计意图

      通过这个子任务,学生经历观察和探究,了解杆秤的结构和工作原理,了解秤星意义;在实验中,使用杆秤称量物体,记录结果,计算误差并找到校正的方法,培养发现问题、解决问题的能力。在探求平衡真理,体会科学实验的严谨精神,斤两之间学得算数。

过程图片:

          第3课时 动手操作,创作美妙杆秤

       一把小小的杆秤不仅能“称”古“量”今,斤两之间更藏着无穷的算数。在今后的生活中、学习中,我们应该学习杆秤,做人做事公平公正。想不想动手创作这样美妙的杆秤?今天杆称虽然在日常生活里使用比较少了,但我们心中的称不会消失,那是衡量我们内心的工具。

      请学生讨论杆称的设计方法;提出自己的选材;明确制作步骤:做秤杆 挂秤盘 系秤纽 标零线 定刻度。

成果展示:

00:14

五、活动反思

一、挖掘农村特有情境价值,引入数学实践活动

      广大农村,有秀丽的自然风光、悠久的历史传统、深厚的文化底蕴和丰富的生产实践,这些都可以成为农村学校所利用的教育情境,能为学生提供比城市更详尽、更感性、更生动、更富有人情味的教学资源。双减背景下,我们需要因地制宜,用好这本取之不尽、用之不完的“活”教材。杆秤作为我国农村地区典型的称量工具,其制作使用历史悠久,自古以来就是我国度量衡的重要组成部分之一,引导孩子研究“杆秤中的数学”,开展特色数学活动,利于引导孩子在真实情境中探究问题,解决问题,增强真实体验。

二、开展跨学科主题活动,培养学生解决问题的真实能力

      本次数学主题实践活动,设计了几个层面的任务,第一,了解杆秤历史文化渊源,学生感受我国古人的智慧,体会度量衡发展的历史,感受到统一度量衡是人们生活的必需和秦始皇统一度量衡的深远意义。第二,探究杆秤的结构和工作原理,学生在探究活动中学会观察,初步体会了杠杆原理,为今后物理的学习打下一定基础。第三,引导孩子正确使用杆秤称量物体,记录结果,计算误差并校正。感受“斤斤计较”“斤两之间有算数”的严谨科学精神,第四,动手实践,制作杆秤,学生在自主创造中学会知识的延伸和拓展。相信学生在经历了探究解决问题的全过程后,创新能力和问题解决能力得以提升,综合素养得到发展。

三、重视操作体验,发展学生思维品质

      本次活动中,引导孩子用数学的眼光去观察秤星的等距分布,发现杆秤的平衡原理,用数学的思维去思考秤砣位置与载物质量的关系,并动手操作、校正和验证,感悟“把砣绳拨到定盘星那里也能平衡”的原理,思悟杆秤能够“称”古“量”今,“斤两之间有算数”的平衡品质,引导孩子动手创造,创作美妙杆秤,在创造中开拓了学生创造思维。

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