云端跨学科趣味综合探究活动——神奇的莫比乌斯带 开封市大马圈学校

开封市大马圈学校
创建于2022-11-15
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在新课标背景下,学校为落实“全面育人”、“五育”并举的办学理念,更为进一步提升“疫情期”学生线上学习的积极性,学校依托“课程资源+教师资源+互联网+艺术”的多元优势,于本周在全校三至六年级范围内,开展了以“神奇的莫比乌斯带”为主题的云端跨学科趣味综合探究活动。

【活动发布】

活动主题:跨学科趣味综合探究活动——神奇的莫比乌斯带

活动过程:

1.趣味引入:分享背景故事。

2.双师课堂:观看“空中课堂”与数学老师实操视频。

3.多元引领:数学老师分享制作主要方法与步骤,并做温馨提示;美术老师、英语老师就“装饰美化”给予适当的建议。

4.点滴记录:学生谈实践感受,并动手制作手抄报——《神奇的莫比乌斯带》。

5.拓展延伸:科学老师为学生拓展关于莫比乌斯带在生活中应用的实例。

6.活动总结:老师对此次活动进行简要总结,并为表现优异的学生颁发活动专属奖状及奖品。

01 分享故事,趣味预热

来自语文老师的分享

★什么是莫比乌斯带?

莫比乌斯带,又译作默比乌斯带、梅比斯环、莫比乌斯环或麦比乌斯带,是一种只有一个面和一条边界的曲面,也是一种重要的拓扑学结构。

它是由德国数学家、天文学家莫比乌斯和约翰·李斯丁在1858年独立发现的。这个结构可以用一个纸带旋转半圈再把两端粘上之后轻而易举地制作出来。

普通纸带具有两个面(即双侧曲面),一个正面,一个反面,两个面可以涂成不同的颜色;而这样的纸带只有一个面(即单侧曲面),一只小虫可以爬遍整个曲面而不必跨过它的边缘。

这种纸带被称为“莫比乌斯带”(也就是说,它的曲面从两个减少到只有一个)。

★关于“莫比乌斯带”的由来:

数学上流传着这样一个故事:有人曾提出,先用一张长方形的纸条,首尾相粘,做成一个纸圈,然后只允许用一种颜色,在纸圈上的一面涂抹,最后把整个纸圈全部抹成一种颜色,不留下任何空白。这个纸圈应该怎样粘?如果是纸条的首尾相粘做成的纸圈有两个面,势必要涂完一个面再重新涂另一个面,不符合涂抹的要求,能不能做成只有一个面、一条封闭曲线做边界的纸圈儿呢?

对于这样一个看来十分简单的问题,数百年间,曾有许多科学家进行了认真研究,结果都没有成功。后来,德国的数学家莫比乌斯对此发生了浓厚兴趣,他长时间专心思索、试验,也毫无结果。

有一天,他被这个问题弄得头昏脑涨了,便到野外去散步。新鲜的空气,清凉的风,使他顿时感到轻松舒适,但他头脑里仍然只有那个尚未找到的圈儿。

一片片肥大的玉米叶子,在他眼里变成了“绿色的纸条儿”,他不由自主地蹲下去,摆弄着、观察着。叶子弯曲着耸拉下来,有许多扭成半圆形的,他随便撕下一片,顺着叶子自然扭的方向对接成一个圆圈儿,他惊喜地发现,这“绿色的圆圈儿”就是他梦寐以求的那种圈圈。

莫比乌斯回到办公室,裁出纸条,把纸的一端扭转180°,再将一端的正面和背面粘在一起,这样就做成了只有一个面的纸圈儿。

 圆圈做成后,莫比乌斯捉了一只小甲虫,放在上面让它爬。结果,小甲虫不翻越任何边界就爬遍了圆圈儿的所有部分。莫比乌斯激动地说:“公正的小甲虫,你无可辩驳地证明了这个圈儿只有一个面。” 莫比乌斯带就这样被发现了。

★莫比乌斯带的奇妙之处:

★莫比乌斯带只存在一个面。

★如果沿着莫比乌斯带的中间剪开,将会形成一个比原来的莫比乌斯带空间大一倍的、具有正反两个面的环,而不是形成两个莫比乌斯带或两个其它形式的环。

★如果沿着莫比乌斯带的中间剪开,将会形成两个与原有纸环空间一样的、具有正反两个面的环,且这两个环是相互套在一起的。以此,再沿着环1和环2以及因沿着环1和环2中间剪开所生成的所有环的中间剪开,都将会形成两个与原有环空间一样的、具有正反两个面的环,永无止境……且所生成的所有的环都将套在一起,永远无法分开、永远也不可能与其它的环不发生联系而独立存在。

02 空中课堂,双师引领

专家老师的云端课堂:

19:43

数学王静老师的实践引领:

01:13

03 多元引领,乐跨学科

语文、数学、科学、美术、英语等多学科老师的悉心引领,旨在让学生从活动背景、科学原理、动手操作、审美提升等方面,跨学科实践此次趣味综合探究活动,充分感受“神奇的莫比乌斯带”的无限魅力。

动手实践,其乐融融

来自“大树与小苗”们的纷纷反馈:

精心装饰过的“魔带”更可爱

李文宣的作品:《神奇的莫比乌斯带》

00:54

韦紫瑶的作品:《单侧曲面的莫比乌斯带》

01:59

李汶轩的作品:《莫比乌斯带的多种玩法》

01:45
01:10

王思佩、史昊麟、翟昊轩的作品:《玩转魔带》

02:36

来自“分享达人”的疯狂刷屏:

王思佩、李文宣、翟昊轩、朱俊阳、韦紫瑶、王梦薇、李汶轩、翟沅赫、史昊麟等同学。

04 点滴记录,乐有所得

各个年级的小可爱们,用手中的画笔与钢笔记录下趣味探究活动中的“滚烫”……

05 拓展延伸,了解应用

来自科学老师的分享

在生活中,遇见“创造”的美好

莫比乌斯带座椅

莫比乌斯带是一个迷人的几何表面,它只有一个面和一个边界,代表着可能性和永无休止的循环。

葡萄牙设计师与建筑师Pereira Migue将它的这种特性融入于家具设计中,为贝纳通带来了United Colors座椅。 

针式打印机靠打印针击打色带在纸上留下一个一个的墨点,为充分利用色带的全部表面,色带也常被设计成莫比乌斯圈。

★Next设计的长沙龙王港新桥。这座如缎带般优美柔和的人行桥是Next建筑事务所为湖南长沙龙王港设计的一座体现传统文化的桥梁。

这座桥身长150米、高24米,其独特的莫比乌斯带(中国结)造型在为坚毅的桥梁注入柔美气质的同时,也加大了和江边及周围山体配合的施工难度。

★1979年,美国著名轮胎公司百路驰创造性地把传送带制成莫比乌斯圈形状,这样一来,整条传送带环面各处均匀地承受磨损,避免了普通传送带单面受损的情况,使得其寿命延长了整整一倍。

★在美国匹兹堡著名的肯尼森林游乐园里,就有一部“加强版”的云霄飞车——它的轨道就是一个莫比乌斯圈。乘客们能急速地在轨道的两面上飞驰。

★莫比乌斯圈循环往复的几何特征,蕴含着永恒、无限的意义,因此常被用于各类标志设计。微处理器厂商Power Architecture的商标就是一条莫比乌斯圈,甚至无限大的符号、垃圾回收标志等也是由莫比乌斯圈变化而来。

……

    

06 活动总结,群星闪耀

转眼间,本周以“神奇的莫比乌斯带”为主题的云端跨学科趣味综合探究活动已告一段落,我们全校师生仿佛还沉浸在此次探究活动的美妙之旅中。

冬日的清冷与疫情的冷酷都无法阻挡我们“停课不停学”的脚步,在跨学科的主题学习活动中,我们加强了学科间的相互联系,带动了课程的综合化实施,更强化了新课标对整体课程设计的实践性要求。

我们将始终怀揣对教书育人的热情,着眼于时代赋予我们的责任与使命,做实做优线上教育,期待我们全体师生早日校园再相见!

星光熠熠,耀我校园

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文章由 美篇工作版 编辑制作
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