在體驗(yàn)中探尋　在嘗試中思考
——有關(guān)“一筆畫”的教學(xué)設(shè)計(jì)

汪松浩

在體驗(yàn)中探尋在嘗試中思考
——有關(guān)“一筆畫”的教學(xué)設(shè)計(jì)

汪松浩

“一筆畫”這個(gè)經(jīng)典的數(shù)學(xué)素材源于數(shù)學(xué)家歐拉提出的“七橋問題”。從數(shù)學(xué)教學(xué)素材的開發(fā)角度來看，“一筆畫”一直是小學(xué)數(shù)學(xué)課堂中用以引導(dǎo)孩子發(fā)現(xiàn)規(guī)律的上佳素材。常見的課堂探索方法是，引導(dǎo)孩子研究一定數(shù)量的圖形，并對其中的奇點(diǎn)與偶點(diǎn)個(gè)數(shù)進(jìn)行觀察與統(tǒng)計(jì)，通過列表發(fā)現(xiàn)一筆畫的規(guī)律：奇點(diǎn)個(gè)數(shù)是0或2時(shí)，這個(gè)圖形是能夠一筆畫的。然后就是對這個(gè)規(guī)律的運(yùn)用，對各種難度的圖形能否一筆畫進(jìn)行判斷甚至嘗試畫出。這一類設(shè)計(jì)無疑是參考了歐拉研究該問題時(shí)的數(shù)學(xué)方法，但是很難回答這樣幾個(gè)問題：

1.孩子是如何將研究的對象自主確定到奇點(diǎn)、偶點(diǎn)上的？

2.獲取一筆畫蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)規(guī)律之后，用于進(jìn)行判斷或繪畫，對思維訓(xùn)練究竟有多大的意義？

3.規(guī)律雖然找到，為何這么奇怪偏偏是“0”或“2”個(gè)奇點(diǎn)數(shù)？背后的數(shù)理是什么？

由此看來，這一類設(shè)計(jì)雖然精彩，但顯然對訓(xùn)練孩子的數(shù)學(xué)思維在若干細(xì)節(jié)上尚未得到落實(shí)，孩子在訓(xùn)練過程中的探索還算不上是真探索。訓(xùn)練素材要落實(shí)其訓(xùn)練意義，必須是從孩子的原生認(rèn)識(shí)出發(fā)，選擇適合孩子的認(rèn)知方式，通過一個(gè)重過程、輕結(jié)果的探索過程來實(shí)現(xiàn)。正是基于以上考量，筆者將“一筆畫”引入了小學(xué)二年級的課堂，通過低學(xué)段孩子在課堂中的表現(xiàn)，反思利用這類素材訓(xùn)練學(xué)生思維究竟該如何細(xì)化，才能真正發(fā)揮出其應(yīng)有的作用，使思維訓(xùn)練落到實(shí)處。

【教學(xué)過程】

一、“一筆畫”初步認(rèn)知

教師徒手在黑板上畫了一幅“一筆畫”圖案（圖1），然后提問：你看到了什么？你們發(fā)現(xiàn)這幅圖的畫法有什么特別之處嗎？你知道“一筆畫”有什么要求嗎？

學(xué)生回答后，教師讓學(xué)生自由創(chuàng)作，初次體驗(yàn)一筆畫。教師收集部分優(yōu)秀作品進(jìn)行展示、點(diǎn)評。

接著教師出示圖2，讓學(xué)生嘗試一筆畫。學(xué)生嘗試之后，發(fā)現(xiàn)這個(gè)圖形不能一筆畫。教師提問：究竟什么樣的圖形能一筆畫？（板書課題：一筆畫）

圖1

圖2

設(shè)計(jì)意圖：教者以畫開課，以“繪”相承，意在調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及參與熱情。在此基礎(chǔ)上出示圖2，讓學(xué)生從動(dòng)手繪圖的體驗(yàn)轉(zhuǎn)向數(shù)學(xué)規(guī)律的探索，進(jìn)而明確本堂課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

二、“一筆畫”規(guī)律探索

1.體驗(yàn)像一根繩子一樣的一筆畫

教師手繪一組圖形（如圖3所示）。

圖3

學(xué)生一眼看出能一筆畫，還說出：不但能畫，而且都有兩種畫法，不僅可以從這端畫到那一端，也可以從那端畫到這一端。

教師要求學(xué)生討論兩個(gè)問題：

（1）這樣的簡單圖形一筆能畫是顯而易見的，那圖形能不能一筆畫一定與什么無關(guān)？

教師通過將線條畫得更長或擦掉一小節(jié)，或是將一部分改畫得歪斜一點(diǎn)，并在展示臺(tái)放大（縮小）圖形，讓孩子體會(huì)這些變化都不會(huì)改變這個(gè)圖形關(guān)于一筆畫的相關(guān)性質(zhì)。（板書：有關(guān)，無關(guān)）

（2）手拿學(xué)生的鞋帶，提問：借助這根鞋帶，你能解釋這些圖形都有兩種畫法背后的理由嗎？

引導(dǎo)孩子用繩子類比一筆畫，一根繩子有兩個(gè)繩頭，所以有兩種畫法。或者說無論怎么畫都必須以某個(gè)繩頭為起點(diǎn)，不能從繩子的中間畫起。（板書：繩頭）

設(shè)計(jì)意圖：通過具體的圖形或?qū)嵨铮瑤椭鷮W(xué)生在體驗(yàn)中思考，體會(huì)在對規(guī)律的探索中什么是相關(guān)因素，什么是無關(guān)因素。尤其是借用鞋帶幫助孩子理解一筆畫，給了學(xué)生思維的“拐杖”。

2.尋找繩頭

教師手繪第二組圖形（如圖4所示），提問：孩子們，你們能找到這一組圖形的繩頭，并且成功地將它們一筆畫成嗎？

圖4

學(xué)生進(jìn)行嘗試與體驗(yàn)。接著教師讓學(xué)生挑戰(zhàn)第三組圖形（如圖5所示），提問：孩子們，你們覺得一筆畫能否成功，最關(guān)鍵的是什么？（板書：關(guān)鍵，尋找繩頭）

圖5

3.什么樣的點(diǎn)才是繩頭呢？

教師提出體驗(yàn)要求：孩子們，我們已經(jīng)找到了畫一筆畫的關(guān)鍵是尋找繩頭。現(xiàn)在老師畫一個(gè)一筆畫圖形，請仔細(xì)觀察繩子不斷變長的時(shí)候，繩頭所在的點(diǎn)會(huì)有什么變化。

教師演示（如圖6所示）。

圖6

學(xué)生討論并回答：繩頭在三岔路口，其他點(diǎn)是十字路口或者拐彎路口。

教師追問：繩頭一定是在三岔路口嗎？還有別的情形嗎？

教師在原圖上繼續(xù)畫（如圖7所示），帶孩子體會(huì)“奇點(diǎn)”與“偶點(diǎn)”之間的轉(zhuǎn)化。

圖7

引導(dǎo)孩子體會(huì)點(diǎn)周圍相連的線條數(shù)量，由“三岔路口”提升認(rèn)識(shí)到“單岔路口”，再總結(jié)到“單點(diǎn)”。（板書：單點(diǎn)）

教師繼續(xù)追問：繩頭有可能藏起來嗎？這個(gè)時(shí)候又是什么情形呢？

教師將剛才的圖形完成首尾相連的狀態(tài)（如圖8所示），讓孩子在體驗(yàn)中提升認(rèn)識(shí)：能一筆畫的圖形有一類是能找到2個(gè)單點(diǎn)，還有一類是沒有單點(diǎn)。

圖8

教師再次拿出鞋帶做道具，提問：你們知道繩頭哪去了嗎？你能用鞋帶說明嗎？

帶孩子體驗(yàn)兩個(gè)繩頭相接的情況，體會(huì)單點(diǎn)是如何消失的，以及在這種情況下的起點(diǎn)和終點(diǎn)，即從任意一個(gè)點(diǎn)開始都可以一筆畫成。

設(shè)計(jì)意圖：繼續(xù)借助有梯度的畫圖體驗(yàn)，讓孩子在畫圖的過程中體會(huì)什么是關(guān)鍵因素，關(guān)鍵因素具有什么特征，在不斷升級的體驗(yàn)中，提升對問題的認(rèn)識(shí)，形成準(zhǔn)確的概念。

三、“一筆畫”游戲大挑戰(zhàn)

教師展示網(wǎng)絡(luò)游戲“一筆畫”，請孩子上臺(tái)挑戰(zhàn)。學(xué)生相繼上臺(tái)挑戰(zhàn)“一筆畫”。

四、課堂小結(jié)及作業(yè)

教師引導(dǎo)學(xué)生回顧這節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容，然后布置作業(yè)：請你畫一個(gè)有而且只有3個(gè)單點(diǎn)的圖形。如果你認(rèn)為不能畫出，請說出理由。如果你認(rèn)為能畫出，請?zhí)峁┊嫼玫膱D形。

設(shè)計(jì)意圖：作業(yè)的設(shè)計(jì)意圖是引導(dǎo)學(xué)生從另一個(gè)角度反思剛才研究的問題，達(dá)到對新知的更深刻、全面的認(rèn)識(shí)。孩子對數(shù)理關(guān)系的理解是有孩子的視角和方式的，必須要尊重這種狀態(tài)，才能領(lǐng)著孩子進(jìn)入到數(shù)學(xué)的花園，體會(huì)到數(shù)學(xué)的美與趣味。

（作者單位：湖南一師一附小）

點(diǎn)評：“一筆畫”是一個(gè)叫圖論的數(shù)學(xué)分支中的問題。圖論以圖為研究對象。當(dāng)然，由數(shù)學(xué)的抽象性不難知道，這里的圖不是通常意義上（比如美術(shù)、工程等）的圖，而是一個(gè)抽象的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。圖中有兩種對象，一個(gè)叫點(diǎn)，代表事物，一個(gè)叫邊，代表事物之間的聯(lián)系。這個(gè)數(shù)學(xué)分支起源于一個(gè)類似游戲的問題，即哥尼斯堡七橋問題：一個(gè)散步者怎樣才能夠一次不重復(fù)地走遍如圖9所示的七座橋？這個(gè)問題可以抽象成能否一筆畫成如圖10所示的圖形，即所謂一筆畫問題。歐拉漂亮而徹底地解決了這個(gè)問題。

圖9

圖10

歐拉的結(jié)論是：一個(gè)圖（嚴(yán)格地說，應(yīng)該說一個(gè)連通圖）能一筆畫成的充分必要條件是：這個(gè)圖有0個(gè)或2個(gè)奇點(diǎn)。結(jié)論如此簡潔，以至于問題的各種復(fù)雜性立刻煙消云散，一個(gè)圖能否一筆畫成幾乎是顯而易見的。

拿一筆畫來教學(xué)，通常有兩個(gè)價(jià)值追求：一是培養(yǎng)學(xué)生的抽象能力，主要關(guān)注從“能否不重復(fù)地走完七座橋”到“能否一筆畫一個(gè)圖”的轉(zhuǎn)化；二是培養(yǎng)學(xué)生歸納概括的能力，主要關(guān)注如何得出一個(gè)連通圖能否一筆畫成的判斷方法。

汪老師的課另辟蹊徑，創(chuàng)造性地提出了“一根繩子一樣的一筆畫”，“尋找繩頭”。這種思路的重要價(jià)值在于，它解決了一個(gè)問題：如何將能否一筆畫的問題與圖中點(diǎn)上的連線的奇偶性聯(lián)系起來。事實(shí)上，這個(gè)問題的解決是非常困難的。天才如歐拉才有可能把這兩個(gè)看起來無關(guān)的問題聯(lián)系起來。這個(gè)問題也是很重要的，尤其是對于低年級的孩子而言。因?yàn)樗麄兓緹o法體會(huì)將“能否不重復(fù)地走完七座橋”抽象成“能否一筆畫一個(gè)圖”的過程及其意義，也難以完成對一筆畫充要條件的歸納。若不解決這個(gè)問題，剩下能做的就只有教結(jié)論然后鞏固結(jié)論了，而這里的結(jié)論本身恰恰是很簡單且教育價(jià)值有限的。

“一根繩子一樣的一筆畫”“尋找繩頭”，這些是很高明的處理手段。對低年級的學(xué)生而言，點(diǎn)、線、奇、偶之類稍顯抽象，難以調(diào)動(dòng)他們已有的經(jīng)驗(yàn)，而繩子、繩頭及其個(gè)數(shù)則直觀，也與他們的某些生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)。另外，若細(xì)想一下，一個(gè)圖能否一筆畫，不就是看它能否拉直成一根繩子嗎？如何拉直呢？不就是尋找繩頭（即確定從哪下手）嗎？

這種手段其實(shí)也暗合了歐拉最原始的思考方式。歐拉在1736年提交給彼得堡科學(xué)院一篇題為“問題解決與位置幾何”的論文（漢譯可見姜伯駒先生《一筆畫和郵遞路線問題》一書），就是解決七橋問題的。在歐拉的論文中并沒有畫出我們通常見到的圖10，而是畫出了下面的圖（圖11、圖12）。在這兩幅圖中，我們不難發(fā)現(xiàn)繩子的影子。

圖11

圖12

（長沙市教育科學(xué)研究院張新春）