最近孩子开始上小学了,我对她的关注重心,也从吃喝拉撒上升到了教育。
对于3-8岁的孩子来说,在学习和能力培养方面最重要的是英语、数学、科学方面的启蒙,以及逻辑能力和表达能力的培养。作为一个(伪)学霸妈妈,当然得自己先变得精通起来,不然连辅导功课都没底气了。
前两天,孩子放学回家,问了我一个问题,说是数学老师课后留给他们思考的。
“一张A4纸,最多可以对折多少次?”
一听这个问题,我就来了兴趣。这不就是著名的美国Gallivan实验嘛!我没有直接回答孩子的问题,我先反问她,你觉得呢?
她歪着脑袋想了想,说:“40来次?”
我告诉她,我先不说这个答案对不对,你先基于你的分析和想象说出一个答案,这个在科学里,是一个很重要的步骤,叫做“假设”。而要证明自己的假设是否正确,就需要下一步:验证。
于是,我拿出一张A4的纸,让她自己通过自己的亲身试验,来证明到底是几次。
(这就是被我们折过的那张A4纸)
她很沮丧的发现,那么薄薄的一张纸,居然只折了6次,就再也折不过去了。
我告诉孩子,这不怪她,因为这个“一张纸的对折实验”,在全世界早就非常有名了。
假设一张纸的厚度是0.1mm,对折一次是0.2mm,对折两次是0.4mm。对折三次,厚度将达到 0.8mm。由此,我们可以推出一个计算公式:对折十次,厚度会达到10.24cm差不多是一个成人手掌竖起来的长度。
而如果要真的能对折到孩子说的40次,我告诉她,如果对折42次,厚度可以达到42万公里,也就是比地球到月亮的距离(38万公里)还整整远出4万公里!
她吃惊地看了看窗外的月亮,我感觉她已经彻底被我征服了。
我继续告诉她,当然那些都只是基于公式的假设。现在的吉尼斯世界纪录,是一张纸对折了13次。2011年美国德克萨斯州圣马克中学师生们,将一张长达4公里的厕纸,用了四个多小时,折成了8192层,缩成了大大的一团,已经到了可以用实验手段去证明的极限了!
玩了这个纸的对折实验,孩子一下子来了兴趣,缠着我给她讲更多跟折纸相关的游戏。
我突然意识到,这是一个非常好的借着游戏来启发孩子数学思维的机会。在我们小时候,数学就意味着算术,小一点的孩子学10以内加减法,大一点开始100以内加减法、乘除法、四则混合运算……但真正的数学,除了算术以外,逻辑思维、空间想象、分类归纳、统计等等,都是数学的范畴。我们往往过于看重计算,而忽略了其他方面的能力培养,即使考试成绩好,学起来也不会特别轻松。
我又跟她玩了几个别的游戏。
02 一笔走完一张纸的正反面
我拿出一张A4纸,一支笔,问孩子:有没有可能,用一条不间断的线,一笔画完这张纸的正反面?”
孩子拿出笔,左画又画,试了10来分钟,最后告诉我:“没可能。”
我把纸裁成一个细长条,将纸的一端扭转一次,再粘贴在一起,得到了一个扭曲的纸环:
孩子惊奇地发现,在这个纸环上,一笔居然能画到纸的正反面。而这在一张平放的纸上和一个正常的纸环上是无法做到的!
我再问她,如果我们把这种环,沿着中间,也就是沿着你画的这条线剪开,会得到什么呢?
孩子说,两个这种环!啊不,两个闭合的普通环!
她想了10秒钟,说,“不对,还是两个这种环!”
“好的,那我们再来验证一次你的假设吧!”
我从中间把这个被她画过线的扭转环剪开,结果,并没有得到一个两个环,却得到了一个更大的被扭转过两次的纸环:
(被我和孩子剪开的扭转环)
孩子简直觉得太神奇了,“天呐!真是不可思议!”
我告诉她,刚才我做的那种扭转的纸环就是大名鼎鼎的莫比乌斯纸环。其实它是一种拓扑学结构,它只有一个面(表面),和一个边界。它是由德国数学家、天文学家莫比乌斯(August Ferdinand Mbius)和约翰·李斯丁(Johhan Benedict Listing)在1858年独立发现的。
这种拓扑结构的玩法,在最强大脑里也曾有一个比赛环节,说的就是拓扑图形的玩法。
原本纸张上的图形,经过手工裁切,经过翻转,可以形成另一组图案。在短时间内进行图形重组来确认原本的拓扑图形,考验的就是孩子们通过空间想象的能力。
03 训练孩子从平面到立体的建构
其实简单的一张A4纸,只要父母引导得当,还有很多培养孩子数学思维和空间思维的好方法。
刚才的那几种折纸方法,都是基于纸的平面,而数学思维里面一个很重要的方面,是空间思维的建立,也就是从2D到3D的转化。
别简单看一张纸,很多复杂的节日卡片,其实就是用纸来做成的3D效果。今年母亲节的时候,孩子送了我一个她们幼儿园里做的节日卡片,虽她有这个年龄做手工的稚嫩感,但我真的超级喜欢。
折叠起来就是正常的一个卡片,打开之后就会有立体的花朵和层次结构。
对于孩子来讲,这就是一个非常好的锻炼他们空间立体思维,以及从二维到三维空间的设计、想象和转化的过程。
先拿出一张A4纸,对折一次,想好成品希望展示的样子,在对折的边,用剪刀剪出相应长度的口子。
打开剪好的纸,将刚才剪成细条的部分往里推,并压平。
再次打开的时候,一张二维平面的白纸,就展现出了丰富多彩的空间结构造型。
我的手工能力一般,所以也只是借机会给暖暖展示一下一张平面的白纸,怎么样能够快速的通过几条口子,迅速转换为立体的造型。真正的纸的立体空间转化艺术,甚至是能出神入化的。
对孩子来说,如何将平面2D转变成3D,就在于对纸张的反折,形成立体空间。简单的一点改变就能有思维空间的改变。而数学的思维,其中就包含空间、几何、立体结构。玩好了这些游戏,还怕未来孩子学不好几何?
04 平面、立体的相互转换
之前给大家推荐过《摩比爱数学》,这是我们非常喜欢,并且一直在用的数学启蒙教材之一。里面飞跃篇里有一课,就是让孩子利用空间想象力,来完成立方体的构建和拆解。
举个例子,每个正方体都有六个面,如果我们把正方体展开成为平面,会有哪些结构方式呢?
教材里有讲,孩子也知道了,会有1-4-1,2-3-1,2-2-2,3-3等几种方式。沿着不同的边,正方体可以拆解中好几种不同的平面形式。
那我们也可以利用折纸,通过游戏的方式,让孩子来学会从平面到立体的转变。只有展开之后的小方块,是上面的几种排列方式,折叠起来才能组成正方体。
(孩子正在通过空间想象,选出折叠起来能组成正方体的图形)
(最后,我们每个人都折了一堆正方体)
简单的一个折纸游戏,对于开发孩子的动手能力、空间想象能力和逻辑推理能力都有非常重要的提升意义。我们这代人都是初中开始接触平面几何,高中才有立体几何的分科学习,全是数学整个学科中很抽象的分支了。
我还记得刚开始学立体几何的时候,班上真的有同学一直拗不过这个劲儿,说白了,就是立体思维没有建立起来。
孩子之前的国际幼儿园,就特别喜欢让孩子们玩折纸。不仅玩,还将折纸和欧美盛行的STEAM课程结合起来。我是个文科生,数学从小就不够好,所以我在孩子很小的时候,就特别注意她在数学思维方面的培养。
折纸这个简单的游戏,在几何和立体思维空间的教学中运用的很多。西方人在19世纪的时候,开始将折纸与自然科学结合在一起。折纸不仅成为建筑学院的教具,还发展为现代几何学的一个分支。对孩子来说,既能充分激发孩子动手动脑的兴趣,又能把学科的知识灵活结合到折纸过程中。
比如说图形的学习,正方形、长方形、等腰直角三角形:
分数的学习:(五角星的折叠,其中的三个角,就是3/5)
立体折叠的多面体学习:
数学不是单纯的计算,而是一种思维,包括逻辑思维、空间想象、分类归纳、统计等等,都是数学的范畴。千万不要过于看重计算,忽略了其他方面的能力培养。计算终究可以依靠计算器就能简单的解决,但如果数学思维没有建立起来,未来做很多事情,都不会特别轻松。
大部分的女性,数学思维天生比男性要差一些,我自己也是个很极端的例子。所以我也理解很多妈妈对孩子的数学启蒙会有一定的躲避和排斥。孩子现在能对我说出:“妈妈,我好喜欢数学”这句话,我也是深感欣慰!
所以,作为一个曾经的文科生,我是如何在数学、逻辑,甚至科学上给孩子进行启蒙培养的,我打算持续的分享给大家。
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