【題記】
居敬持志,為讀書之本;循序致精,為讀書之法。——朱熹
教育是教師與孩子生命和生命的相遇。因此,教師自然而然地進入孩子的故事,和孩子一起創作,推動情節的發展,並期待一個完美的結局。——李鎮西
【探究目的】
通過本探究能夠幫助學生學習“優化統籌”的問題解決法,激發學生數學學習的興趣,引導學生感知數學與生活的聯繫,提高學生解決實際問題的能力,培養學生學習數學的信心,拓展學生數學學習的視野。
【基本探究】
同學們,科學統籌是一門學問。如果我們在日常生活與社會生產中能夠優化統籌,一定能夠提高效率,收到意想不到的效果。
下面就是一個發生在一個雙胞胎的家庭的早上的故事,它教我們如何合理利用時間!
“喂…喂…醒醒…起牀了!”“等等讓我再睡會兒!”“還睡啊?!現在已經7:00了還有40分鐘你就要上學了!”“什麼?!”雙胞胎中的妹妹一下跳起,匆匆忙忙的穿好衣服,跳下了牀,對姐姐説:“姐,怎麼辦?早飯做好了沒有?還有媽媽昨天吩咐洗的衣服洗好了沒有?”“沒有。”“那怎麼行?”“急什麼?時間有的是。”“還‘時間有的是’?你是不是有病啊?!你看,洗漱:5分鐘,洗鍋盆碗筷:5分鐘,洗衣服10分鐘,吃早飯:5分鐘,燒早飯:20分鐘,時間怎麼夠嘛?”
“放心,你就看好姐姐的吧!”説着姐姐就幹了起來……在30分鐘內就把一切都做完了。
同學們,她是怎麼做的呢?
【指點迷津】
原來她先洗好鍋盆碗筷用了五分鐘,然後開始燒粥用20分鐘,再這20分鐘裏她又同時洗衣服、洗漱,到現在為止僅用了25分鐘,還有5分鐘用來吃早飯,現在才用了30分鐘。還有10分鐘呢是用來去學校的。
怎麼樣,只要合理的利用時間,在時間緊張的時候也能順利地做完所有的事!
【探究進階】
1⸳煎1個餅需要2分鐘(假定正、反面各需1分鐘),問煎1993個餅至少需要幾分鐘?問煎1994個餅至少需要幾分鐘?
2⸳5個人各拿一個水桶在自來水龍頭前等候打水,他們打水所需的時間分別是1分鐘、2分鐘、3分鐘、4分鐘和5分鐘。如果只有一個水龍頭,試問怎樣適當安排他們的打水順序,才能使每個人排隊和打水時間的總和最小?並求出最小值。
【資料鏈接】
田忌賽馬:優化統籌的經典案例
齊國的大將田忌,很喜歡賽馬,有一回,他和齊威王約定,要進行一場比賽。他們商量好,把各自的馬分成上,中,下三等。比賽的時候,要上馬對上馬,中馬對中馬,下馬對下馬。由於齊威王每個等級的馬都比田忌的馬強得多,所以比賽了幾次,田忌都失敗了。田忌覺得很掃興,比賽還沒有結束,就垂頭喪氣地離開賽馬場,這時,田忌抬頭一看,人羣中有個人,原來是自己的好朋友孫臏。孫臏招呼田忌過來,拍着他的肩膀説:“我剛才看了賽馬,威王的馬比你的馬快不了多少呀。”孫臏還沒有説完,田忌瞪了他一眼:“想不到你也來挖苦我!”孫臏説:“我不是挖苦你,我是説你再同他賽一次,我有辦法準能讓你贏了他。”田忌疑惑地看着孫臏:“你是説另換一匹馬來?”孫臏搖搖頭説:“連一匹馬也不需要更換。”田忌毫無信心地説:“那還不是照樣得輸!”孫臏胸有成竹地説:“你就按照我的安排辦事吧。”
齊威王屢戰屢勝,正在得意洋洋地誇耀自己馬匹的時候,看見田忌陪着孫臏迎面走來,便站起來譏諷地説:“怎麼,莫非你還不服氣?”田忌説:“當然不服氣,咱們再賽一次!”説着,“嘩啦”一聲,把一大堆銀錢倒在桌子上,作為他下的賭錢。齊威王一看,心裏暗暗好笑,於是吩咐手下,把前幾次贏得的銀錢全部抬來,另外又加了一千兩黃金,也放在桌子上。齊威王輕蔑地説:“那就開始吧!”
一聲鑼響,比賽開始了。孫臏先以下等馬對齊威王的上等馬,第一局輸了。齊威王站起來説:“想不到赫赫有名的孫臏先生,竟然想出這樣拙劣的對策。”孫臏不去理他。接着進行第二場比賽。孫臏拿上等馬對齊威王的中等馬,獲勝了一局。齊威王有點心慌意亂了。第三局比賽,孫臏拿中等馬對齊威王的下等馬,又戰勝了一局。這下,齊威王目瞪口呆了。
比賽的結果是三局兩勝,當然是田忌贏了齊威王。還是同樣的馬匹,由於調換一下比賽的出場順序,就得到轉敗為勝的結果。
【參考答案】
1⸳如果只煎1個餅,顯然需要2分鐘;如果煎2個餅,仍然需要2分鐘;如果煎3個餅,初學者看來認為至少需要4分鐘:因為先煎2個餅要2分鐘;再單獨煎第3個餅,又需要2分,所以一共需要4分鐘.但是,這不是最佳方案.最優方法應該是:首先煎第1號、第2號餅的正面用1分鐘;其次煎第1號餅的反面及第3號餅的正面又用1分鐘;最後煎第2號、第3號餅的反面再用1分鐘;這樣總共只用3分鐘就煎好了3個餅。我們歸納出煎1、2、3個餅分別需要2、2、3分鐘,我們可以繼續往下分析,煎4個餅最少需要4分鐘,煎5個餅需要3+2=5分鐘,煎6個餅需要6÷2×2=6分鐘,煎7個餅需要3+4÷2×2=7分鐘,那麼煎1993個餅至少需要1993分鐘,煎1994個餅至少需要1994分鐘。
2⸳5個人排隊一共有5×4×3×2×1=120種順序,把所有情形的時間總和都計算出來,就太繁瑣了。我們不妨先來看一個簡單的例子:小新理髮用10分鐘,媽媽燙髮用240分鐘,只有一個理髮師,那麼怎樣使兩個人等待的時間總和最少?很容易我們就知道,要讓用時較短的人先理髮比較合理。同樣對於本例題,把打水需1分鐘的人排在第一位置所費總時間最省。其次,再將打水需2分鐘的人調整到第二位置;將打水需3、4、5分鐘的人逐次調整到第三、四、五位。所以將五人按照打水所需時間由少到多的順序排隊,所費時間最省。這樣得出5人排隊和打水時間總和的最小值是:1×5 2×4 3×3 4×2 5×1=35(分鐘)。