玩转数独,感受数学好玩
作者: 朱丽萍
[摘 要]数学课堂中,为了让学生感受数学好玩,以数独游戏为例开展教学:通过玩转基本数独,帮助学生了解游戏规则;通过玩转不等号数独,帮助学生感悟数的大小关系;通过玩转加法数独,帮助学生习得数学思想方法;通过玩转肯肯数独,帮助学生挑战自我极限。这样教学,有助于学生学会如何用理性的眼光去观察世界,用逻辑的思维去分析问题,用创新的方法去解决问题。
[关键词]数独;基本数独;不等号数独;肯肯数独
[中图分类号] G623.5 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068(2025)06-0018-03
著名数学家陈省身提出“数学好玩”,强调数学不仅有公式和定理,更是一个充满乐趣、创造性和无限可能性的奇妙世界。数独游戏,完美诠释了陈省身先生提出的“数学好玩”的精髓。它既是一款简单的数字填充游戏,也是锻炼逻辑思维、提升专注力、培养解决问题能力的绝佳工具。因此,将数独游戏引入小学数学课堂,不仅是对陈省身先生“数学好玩”理念的具体实践,还是促进学生全面发展、提升学生数学素养的有效途径。这样有助于教师鼓励学生勇于对数学现象等提出疑问,探究数学知识的奥秘,体验解决问题的喜悦与成就感。
一、玩转基本数独,了解游戏规则
基本数独是一款经典的数字逻辑推理游戏,其玩法简单而富有挑战性,即在一个9×9的网格中填入1~9的数字,要求每行、每列以及每个3×3的子网格中的数字都不能重复。在这个过程中,玩家需要根据格子中已有数字的提示,利用逻辑推理和排除法,逐步填入剩余的数字。随着经验的积累和实践的深入,玩家还可以尝试挑战更高难度的数独游戏。
【教学片段】
师:同学们,我们已经知道了四宫格数独游戏的规则。(出示表1)想一想,这个数独的突破口在哪里?
生1:我们把表格中横的叫作行,从上到下分别是第1行、第2行、第3行和第4行;把竖的叫作列,从左到右分别是第1列、第2列、第3列、第4列。这个数独的突破口是第3列的第4行,行已经有3,列已经有1、2、3,所以第3列的第4行一定是4。
师:大家听懂了吗?根据这个表中已经知道的数,就能确定空格里的数。剩下的空格,大家试一试吧!
生2:我们看第4行的第1列,行已经有3和4, 列已经有1, 所以这里一定是2;第4行已经有2、3、4,故第4行的第4列一定是1;看第3行的第2列,行已经有1和2,列已经有3,所以这里一定是4;第3行已经有1、2、4,故第3行的第4列一定是3;看第1行的第1列,行已经有3,列已经有1和2,所以这里一定是4;第1列已经有1、2、4,故第1列的第2行一定是3;看第2行的第2列,行已经有1和3,列已经有3和4,所以这里一定是2;第2列已经有2、3、4,故第2列的第1行一定是1;第1行已经有1、3、4,所以第1行的第4列一定是2;最后看第4列,已经有1、2、3,所以第4列的第2行一定是4(见表2)。填数完毕之后检查一下,由于每行都有1~4,每列都有1~4,所以这个数独是正确的。
师:这位同学非常完整又清晰地向我们展示了解决数独的思路:先根据每行和每列已有的数字,再确定未知空格里的数字,最后还要仔细检查一下每行和每列是否每个数字只出现一次。
……
上述教学,教师以引导者和启发者的身份,巧妙地开展了一系列活动,带领学生逐步深入探究基本数独的奥秘,共同经历了一场充满挑战与乐趣的探究之旅。首先,教师展示一个部分填充的数独游戏,并讲述数独的历史背景,迅速吸引学生的注意力。接着,教师详细讲解数独的基本规则并进行提问,确保每位学生都能准确掌握数独的规则。在讲解规则后,教师组织学生开始进行数独的探究实践,引导学生一步步进行推理和填数。在这个过程中,教师鼓励学生大胆尝试,即使犯错也不要紧,重要的是从错误中学习并调整策略。最后,教师组织全班学生总结归纳。学生纷纷分享了自己在解题过程中的心得体会,并提炼出解决数独的几个关键步骤和常用方法。
二、玩转不等号数独,感悟大小关系
不等号数独是在传统数独的基础上,增加了数字大小关系约束的数独游戏。这种数独游戏不仅要求玩家在每行、每列以及每一个3×3的宫格内填入1~9的数字,而且每个数字必须仅出现一次,同时还要满足额外的条件——特定格子间的数字必须满足一定的大小关系。在玩不等号数独的过程中,学生既要进行细致的观察和逻辑推理,又要灵活运用各种策略和技巧来解决问题,感受数学的秩序美和逻辑美。
【教学片段】
师:同学们,这节课我们来研究不等号数独。不等号数独,既要遵循每行和每列都要有1~4这四个数字的规则,又要根据大于号和小于号来确定具体数字的位置。(出示表3)我们一起来看看这个不等号数独,你会先确定哪些数字?
生1:先看第1行,因为行中已经有3,还有2个小于号,告诉我们最右边的数最大,所以第1行的第2列是1,第3列是2,第4列是4。
师:我们来检查一下第1行,看看1~4这四个数字是否都只出现了一次。(是)是否符合这样的不等关系?(是)接着看第4列,自己先在学习单上试一试,再和同桌说一说是怎么想的。
生2:第4列已经有4,且2个小于号告诉我们最下面的数最大,所以第4列的第2行是1,第3行是2,第4行是3。
师:现在我们来检查一下第4列,看看1~4这四个数字是否都只出现了一次。(是)是否符合这样的不等关系?(是)接下来看第4行,相信你们一定能挑战成功!
生3:第4行已经有3了,且大于号告诉我们最左边的数最大,所以第4行的第1列是4,第2列是2,第3列是1。
……
上述教学,教师先向学生展示一个基本数独的示例,简要回顾其基本规则,并以此作为新知识的引入,再出示一个更有趣、更具挑战性的不等号数独,激发学生的好奇心。接着,教师利用多媒体向学生介绍不等号数独的独特之处:除了要满足基本数独的规则,还要根据宫格中给出的不等号来确定数字的大小关系。这个数独游戏不仅考验玩家的逻辑思维,还融入数学中的不等式概念,使数独游戏变得更加丰富和有趣。为了让学生更好地理解不等号数独的玩法,教师引导学生观察宫格中已知的数字和不等号,并示范如何利用这些线索进行推理。在学生对不等号数独有了初步了解后,教师放手让他们独立尝试解决,并展示他们的解题成果和心得体会。
三、玩转加法数独,渗透思想方法
加法数独要求玩家在规定的空格内填入数字,使得每行、每列以及特定区域内的数字之和等于给定的目标值。玩转加法数独是一个既有趣,又有挑战性的过程。通过数形结合、逻辑推理、排除法、假设法等方法的应用,以及观察分析、优先填充和验证检查等策略的运用,确保填入数字的准确性和效率,提高学生的逻辑思维能力、数学素养。
【教学片段】
师:(出示表4)同学们,这是一个加法数独。六宫加法数独的游戏规则是在空格里填入1~6数字,使得每行、每列及每个宫格内的数字都不重复;宫格中的提示数字,表示相邻两格的数字之和。比如,第1列中的提示数字“5”,意思是说第1列的第1行和第2行这两个数字相加要等于5。请同学们先在学习单上试一试,再想一想应从哪个提示数字入手。
生1:我会先从“3”这个提示数字入手,因为第3行已经有2了,而且只有1+2=3和2+1=3,所以第3行的第4列一定是1,第2行的第4列一定是2。
师:你根据“3”这个提示数字,一下子确定了两个空格。现在表中的右上角已经有四个已知数字了,想一想怎么破解剩下的空格?
生2:表中的右上角有一个提示数字“7”,由于右上角已经有1和6,所以只要考虑3+4=7和4+3=7这两种情况。这样,第1行的第4列可能是1或5,由于第3行已经有1,所以第1行的第4列只能是5,第6列一定是1。我还能根据提示数字“11”,确定右下角的数字。因为只有5+6=11,但是第6行已经有6了,所以第6行的第6列一定是5……
上述教学中的加法数独,既要考虑数字不能重复,又涉及加法运算。因此,教师引导学生先把
1~6中的每两个数字相加,再按照和的大小进行分类,也可以按照组合数量进行分类。这样在解决加法数独时,就可以先利用一种组合把能确定的空格先确定,再利用2种组合或3种组合排除不可能的数字,从而确定其他空格中的数字。
四、玩转肯肯数独,挑战自我极限
肯肯数独比普通数独更具有挑战性,因为每个宫格或一组宫格不仅要满足“每行、每列和每个宫格内数字不重复”的规则,还要根据给出的加法、减法、乘法、除法等运算来得到指定的结果。另外,肯肯数独需要时间和耐心来逐步解开谜题,不能急于求成,以享受解题过程中的乐趣和成就感。
【教学片段】
师:(出示表5)同学们,这是一个肯肯数独。肯肯数独比加法数独多了减法、乘法和除法等运算。比如,写着“2÷”,表示这两个空格里的数相除要等于2;写着“6×”,表示这两个空格里的数相乘要等于6。下面,大家试一试这个3×3的肯肯数独吧!
生1:这个数独中第3行的第1列的提示数字是“3”,所以第3行的第1列一定是3。第2行的第2列的提示是“2÷”,只有2÷1=2;又因为第1行的第2列的提示是“6×”,只有2×3=6,这样就能确定第1行的第2列是3,第1行的第3列是2,第1行的第1列是1。第1行的第1列的提示是“3+”,只有1+2=3,所以第2行的第1列是2,这样第2行的第2列只能是1,第3行的第2列只能是2。因此,第2行的第3列是3,第3行的第3列是1。
师:填完数之后,我们检查一下,每一行和每一列中1~3这三个数字是否都只出现了一次?(是)是否符合这样的不等关系?(是)
……
上述教学,为了让学生更直观地感受肯肯数独的魅力,教师出示简单的肯肯数独,既包含基本的数学运算,又兼顾了游戏的趣味性,意在让学生轻松上手,更加喜欢上数学学习。在分享讨论环节,有的学生讲述了自己在解题过程中遇到的困难和挑战,有的学生则分享了自己独特的解题思路和策略,让其他学生受益匪浅,进一步激发了学生对数独的兴趣和热情。
在深入探索数独游戏的教学价值中,我们发现它不仅仅是一个个格子与数字的简单组合,还蕴含着严密的逻辑推理、灵活的策略以及坚持不懈的毅力。每一次的探究,都是对自我极限的一次挑战;每一次挑战成功,都是对智力与耐心的一次考验。这样引入游戏开展数学教学,数学不再是书本上冰冷的公式和定理,而是化身为生动有趣的游戏,激发学生对未知世界的好奇心和探索欲,教会学生如何用理性的眼光去观察世界,用逻辑的思维去分析问题,用创新的方法去解决问题。
(责编 杜 华)