安徽六安市舒城縣富士通工會希望小學(231300) 吳相宏
體積和容積是小學階段兩個重要的幾何度量概念,都與物體所占空間大小有關(guān)。就字面意思理解,體積是一切有形的固態(tài)物質(zhì)占據(jù)的空間大小,而容積是指容器(盛放溶液的器皿)所能容納液體的體積,專指液體的體積。兩者不僅僅是字面稱呼上的差別,在幾何概念上也存在本質(zhì)的區(qū)別。因此在教學這兩個概念時,教師應盡可能地弱化形式,強調(diào)本質(zhì)。
教科書上對“體積”的定義是:“物體所占空間的大小,叫作物體的體積?!睋?jù)此定義,許多教師把體積概念附著在空間概念上,認為要想理解體積,必先感知空間。以下教學片段就是個典型的例子。
師(教師拿出兩個規(guī)格相同的量杯,注入等量的水,將馬鈴薯和西紅柿分別置入其中):將馬鈴薯和西紅柿分別放入水中,液面有什么改變?(液面上升了)
師:哪個蔬果體型大?為什么?(馬鈴薯大,因為置入馬鈴薯的量杯液面上升得更高)
師:馬鈴薯占據(jù)的空間大,西紅柿占據(jù)的空間小。從幾何的角度來看,馬鈴薯的體積大,西紅柿的體積小。
師(拿出一塊海綿,演示壓縮后舒張):海綿的體積發(fā)生什么變化?
生1:變大了。
生2:海綿沒有變大,只是因為疏松多孔,空氣進去后膨脹了,是密度變了。
上述片段中,教師企圖通過“排水法”直觀詮釋“空間”的顯著變化,幫助學生建立“體積”觀念。可是一旦剝離了流體模型,單純接觸固態(tài)物體,學生就不知道該如何衡量可伸縮變化的空間大小了??梢?,一開始就用可視流體(水)來讓學生感知空間的大小,反而會對后面的教學造成干擾,使學生對“體積”產(chǎn)生誤解。
其實“空間”本身就很抽象,要建立正確的體積概念,應該從度量入手。體積是三維度量,可與一維長度、二維面積進行對照教學。
容積是體積的衍生概念,兩個概念既有生成關(guān)系,又有范圍上的區(qū)分。對兩個概念進行異同比較,不但能加深學生對概念的理解,而且能有效避免學生混淆概念。尤其當題目中同時出現(xiàn)體積和容積時,教師只要引導學生從二者各自的顯著特征著手,同化概念,便可加深學生對概念的理解。
如,課件出示一個長方體木塊(實心),讓學生討論如何測量它的體積,并求出它的容積。學生自然認為實心木塊沒有容積。這時課件演示在木塊中心剜掉一塊小長方體;擴大中空部分的體積。教師追問:你發(fā)現(xiàn)了什么?學生自然會發(fā)現(xiàn)木塊挖空部分的體積變大,意味著容積變大;而原木塊的體積變小了,因為木質(zhì)部分變少了。
概念同化是指通過舊概念來推演生成新概念。上述案例中,教師以木塊為模型,從體積入手,引導學生經(jīng)歷容積的生成過程,讓學生通過實踐操作深刻體會二者的聯(lián)系與區(qū)別,體悟二者變中蘊藏的不變,不變中蘊藏變化的辯證關(guān)系。
在介紹體積概念時,教材中安排了對比實驗。借助水位的升降,可將抽象的空間形象化,加深學生對空間大小的理解。該實驗不應僅停留在水位的升降這一層面,對于實驗的實質(zhì)還應做如下體現(xiàn)。
(師生一起做對比實驗,1號水杯中放馬鈴薯,2號水杯中放西紅柿)
師:水位變化的體積怎么求?(因為水杯是圓柱形的,可以用圓柱體體積公式求解)
師(小結(jié)):該實驗實際上就是把不規(guī)則物體轉(zhuǎn)化為規(guī)則的水柱。如果容器是圓柱形,上升的水柱就形成圓柱體;如果容器是方形的,上升的水柱就形成長方體。
筆者認為,“排水法”的真正價值在于形體轉(zhuǎn)化,即把不規(guī)則形狀,通過不具備形狀的流體,轉(zhuǎn)化為容器的規(guī)則形狀,實現(xiàn)幾何量上的“等量代換”。求體積的落腳點在于“計算”,教學時教師不應只強調(diào)對水面高低的觀察,而應讓學生經(jīng)歷遷移、推理、決策等數(shù)學活動,從而認清概念的本質(zhì)。
可見,教學體積和容積的概念時,教師可以應用轉(zhuǎn)化策略,通過一系列的教學改進,讓學生對這兩個概念進一步地消化吸收,這不僅讓學生夯實了知識結(jié)構(gòu),同時也積累了學習經(jīng)驗。