
第五单元《数学广角-鸽巢问题》
【单元内容概述】
一、教材分析
“抽屉原理”最早是由19世纪的德国数学家狄利克雷提出并被运用于解决数学问题,所以又称“狄利克雷原理”,也称之为“鸽巢原理”。“抽屉原理”实际上是一种解决某种特定结构的数学或生活问题的模型,是一种数学的思想方法。
本单元的三道例题,有着各自不同的作用。例1描述的是“抽屉原理”的最简单情况。通过本例的教学,使学生感知这类问题的基本结构,掌握两种思考的方法——枚举和假设,理解问题中关键词语“总有”“至少”的含义,形成对“抽屉原理”的初步认识。例2描述了“抽屉原理”更为一般的形式,提升学生对“抽屉原理”的理解水平。例2即是“把多于kn个元素放入n个集合,总有一个集合里至少有(k+1)个元素”。若k为1,就是例1的情况了,可见例1只是例2的一个特例。例3是“抽屉原理”的具体运用,是一个运用逆向思维来解决问题的例子。例3是在学生通过例1和例2的学习,对“抽屉”“物体”及其相互之间关系有一定的认识后,依托这一数学模型来分析和解决相关的实际问题。
教科书以学生熟悉的或者感兴趣的材料作为学习素材,缓解学习难度带来的压力,并以直观素材和实践操作作为基础,帮助学生积累对“抽屉原理”的感性认识,逐步提升思维。教科书例题(习题)的编排也非常关注细节,充分考虑学生学习的重、难点,启发学生抓住关键,建立模型。
二、学情分析
“抽屉原理”是一类较为抽象和艰涩的数学问题,对全体学生而言都具有一定的挑战性。当学生的思维能力比较弱时,学习中面临的压力会更大。“抽屉原理”之所以难,一是难在模型的建立上,二是难在它的应用。其实“鸽巢问题”的理论本身并不复杂,甚至可以说是显而易见的,学生在现实生活中已有一定的感性经验。教学时可以充分利用学生的生活经验,放手让学生自主思考,使学生逐步学会运用一般性的数学方法来思考问题。同时,“鸽巢问题”具有“模型化”特征,在教学中还应培养学生“模型”思想,从现实素材中找出最本质的特征,将具体问题“数学化”。
三、教学目标
1.理解鸽巢问题的基本形式,并能初步运用鸽巢问题解决相关的实际问题或解释相关的现象。
2.通过操作、观察、比较、说理等数学活动,经历对鸽巢问题的初步认识,体会和掌握逻辑推理思想和模型思想。
四、教学重难点
教学重点:经历抽屉原理的探究过程,把具体问题转化为“抽屉原理”,找出“抽屉”数,再依据最不利原则,利用列表法,进行分析、推理。
教学难点: 理解“抽屉问题”中的一些基本原理,正确辨析“抽屉问题”中被分的物品。
五、课时安排
1.鸽巢问题(1)……………………………………………1课时
2.鸽巢问题(2)……………………………………………1课时
3.鸽巢问题(3) …………………………………………………1课时
【单元核心素养目标】
1.在直观操作中理解“抽屉原理”的有关概念,初步了解“抽屉原理”的结构特征。教学时要借助教具,让学生在亲身经历(看到、摸到)的基础上,深刻感知分的过程和分的结果,积累对“抽屉原理”的感性认识。这既可分解学生学习的难度,又可使学生充分地理解“总有”“至少”等特定术语的含义,清晰地建立“待分物品”和“抽屉”之间的关系。
2.让学生初步经历“数学证明”的过程。在数学上,一般是用反证法对“抽屉原理”进行严格证明的。在小学阶段,虽然并不需要学生对涉及“抽屉原理”的相关现象给出严格的、形式化的证明,但仍可引导学生用直观的方式对某一具体现象进行“就事论事”式的解释。在教学的过程中教师可以鼓励学生借助学具、实物操作或画草图的方式进行“说理”。实际上,通过“说理”的方式来理解“抽屉原理”的过程就是一种数学证明的雏形。通过这样的方式,有助于逐步提高学生的逻辑思维能力,为以后学习较为严密的数学证明作准备。
3.要有意识地培养学生的“模型思想”。“抽屉问题”的变式很多,应用更具灵活性。当我们面对一个具体的问题时,要引导学生先判断某个问题是否属于用“抽屉原理”可以解决的范畴,如果可以,就要找出该问题中什么是“待分的东西”,什么是“抽屉”,思考如何寻找隐藏在其背后的“抽屉问题”的一般化模型。这个过程,实际上是学生经历将具体问题“数学化”的过程,是从复杂的现实素材中寻找本质的数学模型的过程。这样的过程,可有效地发展学生的数学思维能力,尤其是可增强学生对“模型思想”的体验,增强运用能力。
集体备课教案
(主备人:喻叶 )
课题 | 鸽巢问题(1) |
| 班级 | |
时间 | 2026.01 |
| 教师 |
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【教学目标】 1.理解最简单的“鸽巢问题”。 2.引导学生采用操作的方法进行枚举或用“假设法”探究“鸽巢问题”,通过分析和推理,理解并掌握“鸽巢问题”的最基本形式。 3.经历“鸽巢问题”的探究推理过程,了解“鸽巢原理”,体会比较的学习方法。 4.体会数学知识在日常生活中的广泛应用,培养学生的探究意识,培养数学模型思想。 【教学重点】 经历“鸽巢原理”的探究过程,初步了解“鸽巢原理”。 【教学难点】 初步理解“鸽巢问题”,能口头表达推理过程。 【课前准备】 多媒体课件、扑克牌、4支铅笔、3个笔筒。 【课前预学】 思考:13名学生中至少有几名学生属相相同? 【教学过程】 【导学】 1、情景导入 师:今天,我来给大家表演一个魔术,这个魔术需要1名同学来配合,谁愿意? 老师向同学介绍:扑克牌中已取出大、小王两张牌。 1.请学生任意抽出5张牌,老师猜出“这5张牌至少有2张牌是同一花色的。”(全班检验) 课件出示:至少有2张牌是同花色的。 学生理解:“至少”表示什么意思? 2.学生把抽出的5张牌放回,老师让学生再从中任意抽出14张牌。老师猜出:这14张牌中至少有一对儿!(让学生打开牌,全班检验,再次理解“至少”。) 师:老师的判断为什么这么准确呢?因为这个魔术中蕴含着一个数学原理。这节课我们就一起来研究。(板书:鸽巢问题(1)) 【展学】 2、自主探索 (1)出示教材第68页例1:把4支铅笔放进3个笔筒中,不管怎么放,总有一个笔筒里至少有2支铅笔。 (2)学生在小组内摆一摆,画一画。(教师巡视指导) (3)教师根据学生汇报进行板书: (4,0,0)(3,1,0)(2,2,0)(2,1,1) (4)提问:通过刚才的摆放,你发现了什么? (5)提问:“总有”是什么意思? (6)理解:“枚举法”的含义。 师:刚才,我们通过动手操作,列举出所有分法之后得出结论,我们把这种方法称为“枚举法”。 过渡语:大家还有其他方法得出这个结论吗? (7)教师引导学生用“假设法”探究。 引导学生理解“假设法”:假设每个笔筒都先放1支,最多放3支,剩下的1支不管放进哪个笔筒里,总有一个笔筒里至少有2支铅笔。(师简要板书) 三、归纳小结 师:(板书)把m个物体任意分放进n个抽屉中(m>n,m和n是非0自然数),若m÷n=1……a,那么,一定有一个抽屉中至少放进了2个物体。 【验学】 4、完成教材第68页“做一做”。 5、板书设计
课堂演练 课堂作业: 基础巩固 1.给正方体的六个面涂上不同的4种颜色,不论怎样涂,至少有( )个面的颜色相同。
2.课本第70页练习十三第1、2题。 (考查知识点:鸽巢问题的初步应用) 能力提升 【延学】 从一副扑克牌中去掉两张王牌,还有52张牌。至少从中摸出多少张牌,才能保证四种花色的牌都有?试着说明理由。
【教学反思】
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集体备课教案
(主备人:喻叶 )
课题 | 鸽巢问题(2) |
| 班级 | |
时间 | 2026.01 |
| 教师 |
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【教学目标】 1.理解并掌握“鸽巢原理”的一般形式,会用“鸽巢原理”解决简单的实际问题。 2.通过操作发展学生的类推能力,形成比较抽象的数学思维。 3.经历鸽巢问题的探究过程,体验数学知识之间的联系和数学知识的广泛应用。 4.感受“鸽巢原理”的无限内涵,激发学生学习兴趣,培养认真思考的良好学习习惯。 【教学重点】 掌握“鸽巢原理”的一般形式,会运用“鸽巢原理”。 【教学难点】 会用除法算式帮助解决简单的实际问题。 【课前准备】 多媒体课件。 【课前预学】 11只鸽子飞进鸽笼,总有1个鸽笼至少飞进了3只鸽子,为什么? 【教学过程】 【导学】 一、复习导入 师:上节课我们学习了用“枚举法”和“假设法”来解决“鸽巢问题”的一些最基本的实际问题。在实际生活中,有时数据较大,用“枚举法”就不太方便,今天,我们将进一步学习用“假设法”解决实际问题。 【共学】 二、自主探究 教学例2。 (1)出示教材第69页例2:把7本书放进3个抽屉,不管怎么放,总有一个抽屉里至少放进3本书。为什么? (2)学生说自己的想法。小组内交流自己的想法后集体汇报。 【展学】 (3)师:能用算式帮助你分析并表达自己的想法吗? ①学生回答后,师板书:7÷3=2……1,2+1=3(本) ②师规范描述想法: 把7本书放进3个抽屉里,如果每个抽屉放2本,还剩1本。剩下的1本不管怎样放,总有1个抽屉至少放进3本书。 提问:如果有8本书会怎样?10本书呢?指名用规范化语言说想法,同桌先互相说,再汇报,最后,仔细观察板书,发现解题规律。 师板书: 8÷3=2……2,2+1=3(本) 10÷3=3……1,3+1=4(本) (5)观察板书,你能发现什么? 学生回答自己的发现。学生大致意见不很严谨,大意是:把a本书放进3个抽屉里,如果a÷3=b……1(或2),那么,总有一个抽屉至少放进(b+1)本书。 (6)师归纳并板书: 如果把多于kn个物体任意放进n个抽屉,那么一定有一个抽屉(k是正整数,n是非0自然数)里至少有(k+1)个物体。 三、归纳小结 师:在本节课的学习中,你有哪些收获? 学生自由交流各自的收获、体会。 【验学】 完成教材第69页“做一做”。 四、板书设计
课堂演练 课堂作业: 基础巩固 判断题。 1.六(5)班有学生40人,至少有5个人是同一个月出生的。( ) 2.任意三个不同的自然数,其中一定有两个数的和是偶数。( ) 3.一个鱼缸里有4种不同品种的鱼各若干条,至少捞出13条鱼, 才能保证其中有3条相同品种的鱼。( ) 4.从一副扑克牌中任意抽出5张牌,一定有花色相同的。( ) 能力提升 【延学】 一批鸽子要飞回8个鸽笼,总有一个鸽笼里至少飞进4只鸽子。这批鸽子至少有多少只?
【教学反思】
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集体备课教案
(主备人:喻叶 )
课题 | 鸽巢问题(3) |
| 班级 | |
时间 | 2026.01 |
| 教师 |
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【教学目标】 1. 进一步理解“鸽巢原理”,运用“鸽巢原理”进行逆向思维,解决实际问题。 2. 经历运用“鸽巢问题”解决问题的过程,体验观察猜想和实践操作的学习方法。 3.加强数学知识与日常生活的联系,激发学生的学习兴趣,提高学生的动手操作能力。 【教学重点】 掌握“鸽巢原理”的逆应用。 【教学难点】 能熟练地运用“鸽巢原理”解决问题。 【课前准备】 教具准备:多媒体课件。 学具准备:每组准备红球、蓝球各4个、1个不透明的盒子。 【课前预学】 一个袋子里装有4个红球,5个黄球和6个绿球。若蒙眼去摸,为保证摸出的球中三种颜色都有,则至少要摸出几个球? 【教学过程】 【导学】 一、复习导入 上一节课,我们认识了“鸽巢原理”,学会了用“鸽巢原理”解决简单的实际问题。除此之外,我们还可以用它来解决哪些问题呢?今天,我们继续来探究“鸽巢原理”在生活中的应用。 【共学】 二、自主探究 1.教学例3。 (1)出示教材第70页例3:盒子里有同样大小的红球和蓝球各4个,要想摸出的球一定有2个同色的,至少要摸出几个球? (2)学生猜一猜。 (3)学生验证自己的猜想。 学生以组为单位实验操作,教师加强巡视。 (4)学生交流汇报。 汇报时可以借助演示来帮助说明,师生共同梳理、比较各种想法,寻找能保证摸出2个同色球的最少次数,达成统一认识。即:要想摸出的球一定有2个同色的,最少要摸出3个球。 【展学】 2.引导学生把具体问题转化为“鸽巢问题”。 师:生活中像这样的例子很多,我们不能总是猜测或动手实验,能不能把这道题与前面所讲的鸽巢问题联系起来思考呢? (1)提出问题: ①“摸球问题”与“鸽巢问题”有怎样的联系? ②应该把什么看成“鸽巢”?有几个“抽屉”?要分放的东西是什么?什么相当于鸽巢问题中的“总有一个抽屉至少有的物体数”? (2)方法总结。 用鸽巢原理解题的步骤: ①分析题意:找好“抽屉”与分放的物品。 ②设计鸽巢问题。(有时需要构造抽屉) ③运用原理,得出“抽屉”中分放物品的个数。 三、归纳小结 师:在本节课的学习中,你有哪些收获? 学生自由交流各自的收获、体会。 【验学】 1.完成教材第70页“做一做”。 2.完成教材第71页第4、5题。(第4题教师注意适当引导) 四、板书设计
课堂演练 课堂作业: 基础巩固 1.儿童节那天,幼儿园买来了许多的苹果、桃子、橘子和香蕉,每个小朋友可以任意选择两种水果,那么至少要有( )个小朋友才能保证有两人选的水果是相同的;如果每位小朋友拿的两个水果可以是同一种,那么至少要有( )个小朋友才能保证两人拿的水果是相同的。 2.将红、黄、蓝三种颜色的帽子各5顶放入一个盒子里,要保证取出的帽子有两种颜色,至少应取出( )顶帽子;要保证三种颜色都有,则至少应取出( )顶;要保证取出的帽子中至少有两顶是同色的,则至少应取出( )顶。 能力提升 【延学】 小花猫钓到了鲤鱼、草鱼、鲫鱼三种鱼共12条,放在桶里提回家去,路上遇见了小白猫,小花猫问小白猫:“你最爱吃什么鱼?”小白猫说:“我最爱吃的是鲤鱼。”小花猫说:“好,你只要从我的桶里随便拿出3条鱼来,就一定会有你最爱吃的鲤鱼,不过你得先告诉我,我一共钓了几条鲤鱼?”小白猫说了一个数,并从桶里拿出3条鱼,果然有鲤鱼,小花猫把1条鲤鱼送给了小白猫。那么,小花猫到底钓到了几条鲤鱼呢?
【教学反思】
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