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        一走進教室,跟學生道了早安,就立即聽到學生們親切熱情的回應「老師早」。筆者首先提出今天的探究主題為七橋問題,並描述問題的情境脈絡:哥尼斯堡(Koenigsberg)為一個德國城市,普雷格爾河(River Pregel)流經此市區,這條河中有兩座小島,由七條橋把河的兩岸和兩個小島連接起來,其中左邊的A島各有一條橋分別與北岸和南岸相連,右邊的B島各有兩條橋分別與北岸和南岸相連,而A島與B島之間有一條橋相連,由於這條河流的兩岸及島上的風光明媚,遊客絡繹不絕,但是哥尼斯堡的居民及遊客在漫步於此美景的同時,發現無法不重複地走遍這七條橋,因此,長久以來,他們心中都有一個共同的疑問,且一直想知道,要如何才能走遍七座橋,而且每座橋只經過一次? 

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圖 1:七橋問題情境的可觸摸圖形

        描述完問題情境後,筆者再將包含此情境的可觸摸圖形(如圖1),交給各組學生,請學生藉由觸摸以感知這個問題的情境脈絡。接著,在小隊輔的協助下,各組在完成觸摸圖形後,筆者再請學生描述一次問題的情境,並詢問其有關情境的細節,例如,A島有幾條橋連接河流的北岸?B島有幾條橋連接河流的南岸?A島與B島之間有幾條橋相連?並請學生用手觸摸圖形,且指出是那些橋。

        為讓學生共同體驗此問題的情境脈絡,筆者請各組學生用觸摸圖形的方式,親自走走看,是否能不重複地走遍這七條橋?結果他們的發現是與哥尼斯堡的居民及遊客相同的,即無法不重複地走遍這七條橋。

        學生也發現,這種加橋的方式,雖然可以讓居民不重複地走遍這七條橋,但實質上並未能回答,為何只有七條橋時就無法不重複地走遍這七條橋?

        為探討此問題,筆者就引入第二個活動,並將另一個可觸摸圖板(如圖2)發給各組,此圖板包括六個圖形,其圖形編號分別為A到F。首先說明這些圖形就是一種網路結構,再分別描述下列各個術語。「節點」:構成網路的點,稱為節點。「弧」:連接節點的路徑,稱為弧。「區域」:由弧所界定的範圍,稱為區域。「奇節點」:關連奇數條弧的節點,稱為奇節點。「偶節點」:關連偶數條弧的節點,稱為偶節點。接著,請學生針對圖A,判斷其中有幾個節點?有幾條弧?有幾個區域?有幾個奇節點?有幾個偶節點?再者,請各組學生用手以觸摸的方式走走看,那些圖形是可以不重複地走遍每一條弧?而那些是不可以的?當筆者提出問題後,不久,學生就很積極地搶答,指出圖A、B、E、F皆可以,而圖C、D是無法不重複地走遍每一條弧的。 

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圖2:可觸摸圖板

        為讓學生體驗這些圖形更細節的差異,筆者先請各組學生針對這六個圖形,分別點數各個圖形的奇節點的個數。接著,請他們回答,這些可以或不可以一次走遍的圖形,其奇節點的個數有何共通之處?在小隊輔的協助之下,他們提出可以一次走遍的圖形,其奇節點的個數不是兩個就是零個,而不可以一次走遍的圖形,其奇節點的個數一定多於兩個。

        為將此六個圖形連結上原始的七橋問題,筆者就用類比的方式,向同學指出,這些圖形上連接節點的弧就如同是橋一樣,因此,如果一個節點是奇節點的話,就代表它有奇數條橋連結出去,而偶節點代表偶數條橋連結出去。接著,筆者就向同學提出問題:如何將七橋問題的情境,轉化為類似上述的網路圖形?在小隊輔的協助之下,終於克服困難,最後,學生皆能理解北岸、南岸、A島及B島,都分別代表一個節點。最特別的是,有學生可以主動發現,七橋問題的四個節點皆為奇節點,即七橋問題的情境所構成的圖形(如圖3),其奇節點多於兩個,也就是屬於不能一次走遍的網路圖形。

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圖3:七橋問題所轉化成的網路圖形

        雖然,有了上述的發現,但學生心中還是有疑問,為何一個網路圖形的奇節點個數一定要是兩個或零個,才能被一次走遍。因此,就繼續安排下一個活動,以探討此問題。首先,針對奇節點的探究活動,筆者用引導的方式,並請小隊輔協助,讓每個學生舉起右手,在握拳的情況下,伸出其中的拇指、食指與中指,其中拳心代表節點,而這三根指頭分別代表三條橋,即此拳心所代表的節點為奇節點。接下來,分成兩部分描述說明。如果此節點為起點,則一開始遊客從拇指走出去,接著,不管在外面如何不重複地走,下次再走進此節點時,不是由食指進,中指出,就是中指進,食指出,即此節點所連結的橋已全部被走遍,若是五條橋時,亦是如此。類似地,如果此奇節點不是起點,當遊客從拇指走入此節點後,就只剩下兩條橋,因此,遊客不管從食指或中指走出去,剩下的一條橋,必留作最後要走的橋,因為,只要再走入此節點,就無橋可不重複地走了,所以可推論出,此節點若不是起點,則其必為終點。

        其次,針對偶節點的探究活動,類似地,伸出四根指頭,亦可推論出,1.若網路圖形有兩個奇節點時,則此偶節點就扮演遊客旅程中途經過的節點。2.若網路圖形無奇節點時,則此偶節點就是遊客旅程的起點也是遊客旅程的終點。再者,根據起點、終點的唯一性,可推知若奇節點超過兩個,就不可能被一次走遍。基於上述活動的推論,學生最終發現了七橋問題為何無法被一次走遍,也可以很高興地解決了哥尼斯堡的居民及諸多遊客的共同疑惑。

        對於此項視障生的數學探究活動,筆者有下列一些心得,在此提出來與關心視障數學教育的讀者們分享。

1)提供合適的情境脈絡於探究活動中,脈絡可引發學生積極地融入要探究的問題情境中,並可協助視障生建構其腦中的圖像。而七橋問題是數學史中的經典問題,在學生參與此項探究活動後,藉由推論所得到的結果,就像歷史重演一般,不僅讓學生體會到此問題的脈絡,而且,學生在藉由合適的推論以解決此問題的活動過程中,獲得問題解決的成就感。因此,筆者建議在設計視障生的數學教案時,可參考數學史,並從其中找出合適的主題內容加以裁剪改編。

2)善用聲音及教具的輔助,不僅可以描述問題的脈絡情境,而且可以促進師生及小組間的互動。例如,在活動過程中,請學生描述情境的關鍵事項,或請學生以說明的方式,進行推論或提出質疑。

3)協助學生藉由觸覺以感知圖形的結構並進行推理,並善用肢體語言以進行更複雜、細膩的表徵。例如,在上述活動中,用拳心代表節點,而各個指頭分別代表此節點所連結的橋樑。

4)自製教具的重要性,教具可以協助學生達成讓問題脈絡具象化。例如,在本探究活動中所採用的教具,是以pp塑膠瓦楞板為底,並裁剪中國結的繩子做為橋樑及河岸,並將兩小塊厚紙板裁剪為橢圓形充作兩個小島,再用南寶樹脂一一黏上,類似地,包括六個圖形的可觸摸圖板,也是用此作法完成。

5)教學活動進行以小組合作的探究活動為宜。學生以2-3人為一小組為佳,藉由小組組員動手操作後,其中有很多感知經驗的分享、互動與合作,藉由這些以語言表達思維的川流,可以促進學生的批判思考、合理的推論及問題解決等高階認知功能的發展。

        最後,在此次的冬令營的視障教學活動中,除了要感謝小隊輔及志工的幫忙外,更要感謝的是,普立爾文教基金會對視障生積極地關懷、細密地協助及啟發。

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