“鸡兔同笼”问题源自《孙子算经》,其原题是“今有鸡免同笼,上有三十五头,下有九十四足,问鸡兔各几何?”其一般模型可以概括为:鸡兔同笼,共有头a个,共有足b只,问鸡、兔各有几只?
“鸡兔同笼”问题的解法,一般有列表法、画图法、抬腿法、方程解法。虽然解法不同,但都运用了假设的数学思想方法。
我们以《孙子算经》上的问题为例,采用一般的算术方法来解:
假设35只都是鸡,由于每只鸡都有2只脚,所以共有
35×2=70只脚。
但题设是94只脚,为什么少了94-70=24只脚呢?
原因是把每只兔子当成鸡,要少算4-2=2只脚,因此少的24只脚是将24÷2=12只兔当成鸡的缘故。因此兔有12只,鸡有35-12=23只。列出综合算式为:
兔(94-35×2)÷(4-2)=12(只)
鸡35-12=23(只)
“鸡兔同笼”的解法,经过学习大多数学生都能正确解答。然而,学生在遇到“鸡兔同笼”模型的变式题,往往迷惑不解。比如,下列问题:
1.有20张5元和10元的人民币,一共是175元,5元和10元的人民币各有多少张?
2.王老师圆珠笔和钢笔共买了15枝,圆珠笔每枝1.5元,钢笔每枝4.5元,共花了49.5元,圆珠笔和钢笔各买了多少枝?
3.在一个停车场内,汽车、摩托车共停了48辆,其中每辆汽车有4个轮子,每辆摩托车有3个轮子,这些车共有172个轮子,停车场内有汽车摩托车各多少辆?
4.小刚买回8分邮票和4分邮票共100张,共付出6.8元,问,小刚买回这两种邮票各多少张?
5.在知识竞赛中,有10道判断题,评分规定:每答对一道题的两分,答错一道题要倒扣一分。小明答了全部题目,但最后只得了14分,他答错几题?
6.全班46人去划船,共乘12只船,其中大船每只坐5人,小船每只坐3人,求大船和小船各有多少只?
7.100名师生绿化校园,老师每人栽3课,学生每两人栽1棵,共栽树100棵。求老师和同学各栽树多少棵?
……
学生在解决这些问题时,存在着不同程度的困难。究其原因,是学生尚不能正确识别这些问题本质上都属于“鸡兔同笼”模型。怎样才能帮助学生识别问题的“鸡兔同笼”模型本质呢?
不妨将上面的几个变式题与鸡兔同笼的一般问题放在一起,让学生进行比较辨析,寻找这些题目的相同点。经学生充分思考,师生互动交流后,可抽象概括,形成以下共识:
鸡兔同笼模型的一般特征是,题目的条件里直接告诉(或者间接可以得到)两个不同视角的“和”,同时在计量的某一“和”时存在着不同的衡量指标。
比如,《孙子算经》里面的鸡兔同笼问题,告诉了头的个数“和”35个与脚的只数“和”94只,同时我们还知道在求脚数“和”时,鸡和兔的脚数指标分别是2只和4只。
我们也可以简单地说,“鸡兔同笼”模型的问题特征是:两“和”、两“指标”。这是“鸡兔同笼”问题的题目模型,也是识别“鸡兔同笼”问题的简单有效的方法。
当我们帮助学生抽象出其本质特征,才能帮学生快速建立模型,才能不被题海所困,在深度学习过程中实现体质减负。