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智慧汉诺塔活动方案

来源:小奈知识网
神奇汉诺塔游戏活动方案

汉诺塔问题在教学届有很高的研究价值,至今还在被一些数学家们研究,也是我们所喜欢的一种益智游戏。它可以帮助开发智力,激发我们的思维,让小学生接触这款益智游戏,利用一次次不断的探索和尝试,可以激发他们的兴趣,积极应对困难,获得成功体验,锻炼他们的思维,同时也培养学生主动探究,不服输的精神。把组成“金塔”的圆片按照下大上小依次放在中央的柱子上,每次只能移动一个圆片,在移动的过程中,大圆不能压在小圆上面,每次移动的圆片只能放在左中右的位子,将整座“金塔”移到另外一根柱子上即告胜利。

和汉诺塔故事相似的,还有另外一个印度传说:舍罕王打算奖赏国际象棋的发明人──宰相西萨•班•达依尔。国王问他想要什么,他对国王说:“陛下,请您在这张棋盘的第1个小格里赏给我一粒麦子,在第2个小格里给2粒,第3个小格给4粒,以后每一小格都比前一小格加一倍。请您把这样摆满棋盘上所有64格的麦粒,都赏给您的仆人吧!”国王觉得这个要求太容易满足了,就命令给他这些麦粒。当人们把一袋一袋的麦子搬来开始计数时,国王才发现:就是把全印度甚至全世界的麦粒全拿来,也满足不了那位宰相的要求。

那么,宰相要求得到的麦粒到底有多少呢?总数为 1+2+2^2 + … +2^63=2^64-1

等于移完汉诺塔的步骤数——共3853步。我们已经知道这个数字有多么大了。人们估计,全世界两千年也难以生产这么多麦子!

其实算法非常简单,当盘子的个数为n时,移动的次数应等于2^n – 1

活动目的:

1、让学生在活动过程中,根据解决问题的需要,经过自己的探索,体验化繁为简找规律这一解决数学问题的基本策略。

2、经历收集有用的信息、进行归纳、类比与猜测、再验证猜测,这一系列数学思维过程,发展学生的归纳推理能力。

3、能用有条理的、清晰的语言阐述自己的想法。 4、在活动中,学习与他人合作,懂得谦让,能互相帮助。 5、在老师、家长的鼓励与引导下,能积极地应对活动中遇到的困难,在活动中获得成功体验。

活动时间:2014年12月

活动口号:放松心情,你行我也行!

活动地点:怀德教育集团六(3)、六(5)班。 活动开展安排:

第一课时

一、游戏引入。

同学们,喜欢玩游戏吗?这个游戏你们知道吗?(揭示课题) 这个游戏看起来挺简单的,其实不简单,世界上有好多数学家都研究过它呢。

二、介绍汉诺塔文化

关于汉诺塔还有一个古老的传说。

在印度北部的圣庙里,插着三根宝石针,在其中一根针上从下到上穿好了由大到小的64片金片,有一个僧侣在按照下面的法则移动这些金片:一次只移动一片,不管在哪根针上,小片必须在大片上面。僧侣们预言,当所有的金片都移到另外一根针上时,世界就将在一声霹雳中消灭。

同学们,大胆猜测一下,如果把64片金片全部移到另外一根针上,需要多少时间呢?(老师把学生猜测的时间板书在黑板上。)

大家预测的准不准呢?今天我们就来研究汉诺塔,揭开她神秘的奥秘。

传说中有64个圆盘,要是直接操作太多了点,干脆我们从50个圆盘开始研究,好吧?为什么不呢?

那从20个开始?那你们说怎么办? 生:从最简单的开始!

对啊!复杂的问题,我们可以从简单的方面开始研究,找到规律,问题就解决了。

三、探索规律

(一)师:下面我们就从最简单的2个圆盘玩起。 先2个圆盘,找到至少要几步。交流玩法和经验。 1、出示游戏规则。

①每次只搬一个。

②不管在哪根小棒上,小圆盘必须在大圆盘上。

③第一根上的三个圆盘搬到第三根上,游戏成功。

2、小组玩一玩。 3、交流步数。

师:有没有1步的?怎么移的?你们有什么想说的?2步的呢?3步的呢?有没有其他步数的?

小结:2个圆盘,至少需要移动3步。

4、每个人再玩一次,看能不能做到还只需要3步。

(二) 3个圆盘,找到至少要几步。交流玩法和经验。 1、师:看来大家都已经会玩了,下面我们来挑战3个圆盘。 活动要求:同桌两人轮流操作,一人操作时,另一人数一数完成游戏需要的步数。

2、师:老师还要采访一下,完成游戏你们用了多少步。有没有比7步还要少的?看来3个圆盘,至少需要移动7步(课件出示)。

4、师:哪位是7步的到前面来给大家展示一下你的玩法。大家

一起帮他数。

师:只需要7步,能告诉大家你的诀窍吗?其他同学有诀窍吗?

5、师:有了诀窍,每个小组再玩一次,看能不能做到还只需要7步?

(三)4个圆盘,找到至少要几次。并进行小组PK。

1、师:刚才我们已经找到了移动3个圆盘至少需要的步数,并交流了游戏的经验。 想不想挑战4个圆盘?小组活动,找出至少需要多少次?

2、采访一下,完成游戏你们用了多少步。有没有比15步还要少的?看来4个圆盘,至少需要移动15步(课件出示)。

3、小组PK赛。

师:是15步的小组请举手,这么多小组移动步数都是15步,大家说要不要来一场PK赛,比一比哪一组又快又对。

请听比赛要求:1、小组选出一位同学玩。 2、小组的另一位同学到其他组做监督。3、移动步数是15步,并且使用的时间最少的小组胜出。

师:胜出的小组是。掌声送给他们。

4、能告诉大家你们的诀窍吗?其他同学有诀窍吗?

5、师:有了诀窍,每个小组再玩一次,看能不能做到还只需要15步?

(四)师:更大的挑战等着你们,还想不想玩,继续挑战5个圆盘。

1、小组活动

圆盘的个数 2 至少移动的步数 要求:1、同桌合作,挑战5个圆盘。

2、把数据填在记录表中。 3、先操作好的小组举手示意。 2、汇报结果。

3 4 5 … n 3、师:5个圆盘已经需要31步, 要是我们一直这样操作下去,6、7、8、9、10个圆盘,就早已经下课了,里面是否隐藏着一定的规律呢?请你仔细观察表格,同桌交流,探索出规律,如果是n个圆盘,至少需要移动多少步呢? 把你的发现记录在练习纸上。

提示:圆盘的个数和最少步数之间有没有一定的规律呢? (生演算,讨论,交流,发言) 四、运用发现的规律推测,并验证。

师:根据你们发现的规律,假如盘子是6个时,用最少的步数完成操作应该是( )步,算一算,需要多少步?下面我们玩一玩,验证我们的发现。

师:你能运用这个规律推算出10个盘子的汉诺塔游戏,最少要用多少步完成吗?

五、课堂小结

当盘子的个数不断地增加时,所用的最少步数也在不断地增多。

同学们你们还记得开始那个关于汉诺塔的传说吗? 传说中的柱子上有64个圆盘,按照我们刚才找到的规律,是2的64次方再减1,利用计算机进行运算,得到最少须要移动18446744073709551615 这么多次才能完成操作。

假设搬一个圆盘要用一秒钟,也就需要移动18446744073709551615÷60≈307445734561825860(分),

307445734561825860÷60 ≈5124095576030431(时),5124095576030431 ÷24 ≈213503982334601(天),1年我们以365天来计算,213503982334601 ÷ 365= 5849 4241 7355(年)大约是五千多亿年。与同学们猜想的比一比,你有什么想说的?

据现在的科学研究,地球从诞生到现在,也才只有大约46亿年的时间。而要完成64个圆盘的汉诺塔操作却要5千多亿年,当这个操作完成时,可能我们人类的世界真的都不复存在了。

六、结束语

同学们,今天老师和大家一起探索了汉诺塔的奥秘。通过今天的学习,你有怎样的收获与感想?

一个小小的游戏里边竟然包含着巨大的数学智慧。其实数学无处不在,只要我们有一双数学的眼睛、认真观察,我们就能在自己周围的事物中发现更多的数学奥秘。

课后作业:学生收集有关“汉诺塔”的资料,以及相关传说:

第二课时

1、学生收集有关“汉诺塔”资料并全班交流,制作“汉诺塔”学具。

2、各班开展“汉诺塔”探密和同桌进行“汉诺塔”游戏: (1)同桌两个人轮流操作,一人操作一人记录。 (2)每完成一次操作后两人交换。

(3)从两个盘子开始操作,尽量用最少的步数完成操作。 (4)在操作相同的个数的盘子时,比一比谁的步骤少。 (5)每完成一次操作后记录。

(6)汇报、分析、找规律、推测、验证。

3、同桌交流怎样才能玩的快!

介绍方法:只要轮流进行两步操作就可以了。首先把三根柱子按顺序排成品字型,把所有的圆盘按从大到小的顺序放在柱子A上,根据圆盘的数量确定柱子的排放顺序:若n为偶数,按顺时针方向依次摆放 A B C;

若n为奇数,按顺时针方向依次摆放 A C B。

⑴按顺时针方向把圆盘1从现在的柱子移动到下一根柱子,即当n为偶数时,若圆盘1在柱子A,则把它移动到B;若圆盘1在柱子B,则把它移动到C;若圆盘1在柱子C,则把它移动到A。

⑵把另外两根柱子上可以移动的圆盘移动到新的柱子上。即把非空柱子上的圆盘移动到空柱子上,当两根柱子都非空时,移动较小的圆盘。这一步没有明确规定移动哪个圆盘,你可能以为会有多种可能性,其实不然,可实施的行动是唯一的。

⑶反复进行⑴⑵操作,最后就能按规定完成汉诺塔的移动。 所以结果非常简单,就是按照移动规则向一个方向移动金片: 如3阶汉诺塔的移动:A→C,A→B,C→B,A→C,B→A,B→C,A→C 4、课后:和家长进行“汉诺塔”游戏比赛。 要求:4个盘子,指定起始位置与结束位置。

第三课时:

1、班级内进行“汉诺塔”游戏初赛。先用自制的汉诺塔进行游戏,并介绍玩的好的经验,再用一周时间网上下载汉诺塔游戏进行练习,利用午间文化时间进行选拔,每班选取5名参赛选手。 2、要求:从四个玩起,看谁在规定时间内闯关多,同一级数看积分。

3、获胜条件:步骤、用时最少者获胜。

1、年级进行“汉诺塔”游戏决赛。

2、要求:从五个玩起,看谁在规定时间内闯关多,同一级数看积分。

3、获胜条件:步骤、用时最少者获胜。 4、表彰年级获奖选手。

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