《数学广角》综合资源(2)
2.例2。
例2以家里来客人要沏茶的实际素材为背景,提出“怎样安排才能尽快让客人喝上茶?”问题,继续讨论如何用优化的思想选择合理、快捷的解决问题的方法。教材在情境图下给出了沏茶所要做的各种工序,以及做每件事情所需的时间。然后呈现学生们讨论怎样安排的场面。在这些内容中包含了解决这一问题的思考方法:首先要明确沏茶的大致顺序,也就是说哪些事情要先做,然后再考虑还有哪些事情可以同时做,能同时做的事尽量同时做,这样才能节省时间。比如“要烧水,必须先洗水壶,接水。”小男孩想:“等待水开的时间可以做点什么呢?”等,提示学生有些事情(烧水和找茶叶、洗茶杯等)可以同时进行。教材还提示可以用流程图的方式表示解决问题的顺序或方案,教给学生设计方案的具体方法。最后,教材让学生比一比谁的方案所需的时间最少,谁的方案更合理;再一次揭示了讨论这一问题的目的:探讨解决问题的优化方案。
教学例2时,教师首先引导学生观察、理解情境图,可以让学生用讲故事的方法引出问题。之后可以组织学生讨论:沏茶都需要做哪些事情?每件事大概需要多长时间?学生讨论交流后,再出示教材中给出的图例。
接下来可让学生分小组来设计方案,要让学生首先思考并讨论清楚:这些工序中哪些事情要先做?哪些事情可以同时做?在小组汇报时,教师可以引导学生用画箭头的方法把沏茶的过程图表示出来,再让各小组把自己的方案用这种流程图表示出来,然后在全班展示。
最后,让学生比较同学们设计的方案,看看每一种方案中,沏茶的顺序对不对,所需的时间各是多少。从中选出最佳的方案。下面是参考的答案(当然还可以显示出时间):
“做一做”的问题可以让学生先独立思考,然后再通过小组讨论看看谁的方案最合理。
第1题是与例1配合的,意思是:餐厅现在同时来了3位顾客,每人点了两个菜,而只有两个厨师,怎样安排炒菜的顺序比较合理呢?与例1的解决方法相同,应先给前两个人各炒一个菜,接下来给第一个人和第三个人各炒一个菜,最后给后两个人各炒一个菜。汇报交流时,可以让学生们说一说自己的理由。
第2题是与例2对应的,是关于生病吃药中各项事情的安排问题。这里通过表格的方式给出吃药时要做的各项事情以及所需的时间,让学生来合理安排。与例2的解决方法相同,一方面要考虑各项事情的先后顺序,比如要先倒水,然后才能等水变温;另一方面要考虑哪些事情可以同时进行,比如在等开水变温的时候可以找感冒药,还可以量体温,这样就能节省时间了。
第3题是让学生互相交流一下生活中还有哪些事情可以通过合理安排来提高效率,体会优化思想在生活中的应用,并逐渐养成合理安排时间的良好习惯。学生可以从各个方面、各个行业去考虑,但主要还是结合学生的实际生活,从身边的事例中寻找。比如在学校里,打扫卫生时怎样合理安排各项事情能节省时间,在家里用洗衣机洗衣服时,还可以同时整理房间等等。在此,教师可以结合具体事例教育学生养成合理安排时间的良好习惯。
3.例3。
例3是关于排队论的问题,排队论是关于随机服务系统的理论,其中的一项研究是怎样使服务对象的等候时间最少的问题。教材出示了一个码头卸货的情景:码头上现在同时有3艘货船需要卸货,但是只能一船一船地卸货,并且每艘船卸货所需的时间各不相同,那么按照怎样的顺序卸货能使三艘货船等候的总时间(等候时间包括卸船时间)最少呢?教材没有给出答案,而是让学生自己来解决。这里卸货顺序的种数是一个排列问题,一共有6种不同的方案,主要是要让学生从中选出最优的方案。学生可以计算出每种方案中三艘货船的等候时间的总和各是多少,从而找出最优的卸货顺序。
接下来的“做一做”安排了3名同学同时到学校医务室看病,每人就诊所需的时间各不相同,怎样安排他们的就诊顺序可以使他们的等候时间之和最少。要解决的问题和例3基本相同。
教学例3时,教师可以先引导学生观察情境图,让学生说一说可以得到哪些信息。然后提出问题:要使三艘货船的等候时间的总和最少,应该按怎样的顺序卸货?接着可以让学生分小组讨论:①可以有哪些卸货的顺序?②每种方案总的等候时间是多少?在这里卸货顺序的方案是一个排列问题,学生一共可以找出6种不同的方案,教师可以引导学生用表格的方式罗列出来。可以用船1.船2和船3分别代表三艘货船(教材图中从上到下的顺序),并让学生算出每种方案三艘货船的等候时间的总和。
方案卸货顺序船1的等候时间(时)船2的等候时间(时)船3的等候时间(时)等候时间的总和(时)
1船1→船2→船388+48+4+133
2船1→船3→船288+1+48+130
3船2→船1→船34+844+8+129
4船2→船3→船14+1+844+122
5船3→船1→船21+81+8+4123
6船3→船2→船11+4+81+4119
然后,让各小组汇报所找出的最优方案。老师可以提问:从表中你有什么发现吗?引导学生思考:如果先卸船1的货,那么三艘船都要等候8小时;而如果先卸船3的货,每艘船只需等候1个小时,所以依次从等候时间较少的船开始卸货,就能使总的等候时间最少。这一点只要求学生有所体会,不作为教学的要求。
接下来让学生完成“做一做”中的问题,同样的也可以让学生用列表的形式给出不同的就诊顺序,并算出等候时间,从中找出最优的方案。当然如果学生能运用例3里分析的优化思想直接找到依次从等候时间较少的同学开始就诊也可以。学生完成设计后,先分小组交流,再在班上汇报。
4.例4。
例4从“田忌赛马”的故事引入对策论的应用问题,对策论研究的是竞争的双方各自采取什么对策才能够战胜对手。“田忌赛马”的故事学生可能已经了解,但是并不是从数学的角度去理解的。在这里,通过这个故事让学生体会对策论方法在实际中的应用。
教材首先引导学生回忆这个故事,并让学生把田忌在赛马中使用的方法通过表格的形式列出来,通过比较让学生看到:虽然在同等级的马中,田忌的马都不如齐王的马;如果拿同等级的马进行比赛田忌一定会输,但是田忌所采用的策略却让他赢了。从而,让学生体会到对策论的方法在这场比赛中的重要性。接下来让学生思考:田忌所用的这种策略是不是唯一能赢齐王的方法?并让学生把田忌所有可以采用的策略列出来,通过对照来找到答案。田忌可以采用的策略一共有6种,但只有一种也就是他所使用的方法是唯一可以获胜的。最后,教材让学生说一说田忌的这种策略在生活中还有哪些应用,让学生体会对策论方法在生活中的应用。
例4后面有一个“数学游戏”,让两人轮流报数,每次只能报1或2,把每人报的数连续相加起来,最后一个报数使和为10的人就是获胜者。通过游戏活动让学生思考:如果先报数,采用怎样的策略能够确保获胜?在游戏中让学生体会对策论方法的应用。
教学例4时,教师可以先让学生回忆“田忌赛马”的故事,也可以请同学来讲一讲这个故事。让学生把田忌在赛马中使用的方法在教材给出的表格上补充完整(见下表)。
齐王田忌本场胜者
第一场上等马下等马齐王
第二场中等马上等马田忌
第三场下等马中等马田忌
接下来让学生思考:田忌所用的这种策略是不是唯一能赢齐王的方法?让学生分组讨论,教师可引导学生:看一看田忌一共有多少种可采用的应对策略。并让学生把田忌所有可以采用的策略都找出来,填入表中(见下表,田忌1代表他的第一种策略),并指出每种策略获胜的一方。
