蹲在小区楼下量樟树影子的傍晚,我聊了聊三角函数应用

上周三接读三年级的外甥放学,刚走到单元楼门口,就看见他蹲在大樟树底下不肯走,粉笔头在地上划得歪歪扭扭。我凑过去看,他在画树的影子,旁边站着个穿保安制服的大叔,正叉着腰说”上次这小孩爬树想量树高,差点从树杈上摔下来,吓我半条命”。旁边几个接娃的奶奶凑着热闹笑,说这数学题出的真折腾人,放着好好的爬树不用,非要算来算去。我蹲下来跟外甥说,你不用爬树,也不用搬梯子,量量影子,量量自己的身高,就能算出树有多高。他眼睛一下就亮了——这就是他课本里要学的,三角函数应用。

你家娃早就会用三角函数,只是你没发现

很多人一听到三角函数,第一反应是高中课本里密密麻麻的诱导公式,是对着直角三角形算来算去的几何题,是要刷几百道题才能拿分的难点,跟五六岁、七八岁的小孩能有啥关系? 根本不是。 发展心理学里早说过,小孩从会爬开始,就天天在做三角函数的计算。两岁的娃搭积木,知道斜着搭个支撑块,上面的高塔才不会倒;爬滑梯的时候会自动调整身体的倾斜角度,避免从侧面滑下去摔屁股墩;追着泡泡跑的时候,会提前算好自己往前迈几步,刚好能碰到飘在空中的泡泡。这些动作根本不需要背公式,是身体自带的、对”角度和距离对应关系”的直觉——说白了,这就是三角函数最原始的样子。
幼儿园小朋友户外搭斜坡积木滑小车场景
幼儿园小朋友户外搭斜坡积木滑小车场景
我们现在的问题是,太早把这些直觉拆成了冷冰冰的知识点。小孩刚接触的时候,上来就是”对边比邻边是正切”,要背的公式比玩的游戏还多,很快就怕了。上次邻居家四年级的娃,因为一道三角函数入门题在家哭了半小时,说”出题的人没事干吗?给个三角形算边长有什么用”。我周末带他去小区量了一次树高,他当天就把正切的定义记牢了——他终于知道,这东西不是编出来折腾他的,是真的能帮他不用爬树,就知道树顶那个鸟窝离地面有多高的工具。 真的。我当年上高中的时候,也对着三角函数题抓过头发,把诱导公式抄了三页纸,转头就忘。直到去年家里装修,设计师算阳台的遮阳棚角度,拿出来的就是正切值公式,我当时一下就愣了——合着我当初死记硬背的东西,真的能帮我挡住夏天下午的太阳,少交不少空调电费。

四个在家就能玩的三角函数小游戏,根本不用等上高中

不用特意买教具,家里现成的东西就能玩,每个游戏都对应三角函数最核心的逻辑,比刷十页练习题管用。 第一个,量影子长高游戏。 适用年龄:5-8岁。准备物品:彩色粉笔、软尺、手机自带的计算器。步骤:选个晴天的下午三点左右,太阳斜着照的时候,先让孩子站在阳光下,用粉笔把他影子的轮廓完整画下来,量出影子的长度,再量孩子的净身高,算出来同个时间同一个位置,所有物体的”实际高度/影子长度”比值是完全固定的。算完这个数,就让孩子自己选小区里的樟树、滑滑梯、健身器材,只要量个影子长度,乘上刚才算的比值,就能算出物体的真实高度。算完可以找物业问问实际高度,差个几厘米都算赢。预期效果:小孩不会觉得正切值是毫无意义的数字题,会发现太阳照下来的所有东西,都藏着稳稳的对应关系。 第二个,晾衣绳弧度测量。 适用年龄:7-10岁。准备物品:阳台的晾衣杆挂钩、两个装满水的矿泉水瓶、一根细棉线、软尺。步骤:把两个矿泉水瓶分别挂在两个晾衣架挂钩上,中间搭好棉线,让棉线自然垂出弧度,别拉直。先量两个挂钩之间的水平距离,再量棉线最低点离两个挂钩连线的垂直高度,告诉孩子,这个垂下来的弧度,就是余弦曲线的一小段。如果在棉线上夹个小纸夹子,让它从一头滑到另一头,夹子的垂直高度变化,就是课本里的余弦值变化。甚至可以让他故意在棉线中间挂一件湿衣服,看弧度变深了多少,对应的高度差有啥变化。
阳台晾衣杆下垂棉线夹小夹子的日常场景
阳台晾衣杆下垂棉线夹小夹子的日常场景
预期效果:打破”三角函数只存在于直角三角形里”的刻板印象,知道我们日常见的晾衣绳垂弧、荡秋千的运动轨迹、风吹麦浪的起伏,本质上都是三角函数画出的曲线。 第三个,吹纸片角度挑战。 适用年龄:4-6岁。准备物品:A4纸裁成的小纸片、打印的简易量角图。步骤:让孩子站在离墙一米的位置,把小纸片往墙上吹。第一次仰着头吹45度角,看纸片能飞多高;第二次仰着头吹30度,第三次平吹0度,每次记下来纸片落在墙上的高度。玩个三四次就会发现,同样的吹气力度,45度仰角能让纸片飞的最高最远——这就是斜抛运动的最优角度,背后就是正弦函数的计算。预期效果:把”角度”从抽象的刻度,变成能吹出来、能玩出来的身体记忆,不会看到量角器就发怵。 第四个,钟面的正弦轨迹。 适用年龄:9-12岁。准备物品:家里的圆形挂钟、一张坐标纸、彩笔。步骤:让孩子盯着挂钟的时针尖,从12点位置走到3点、6点、9点,把每个整点时刻针尖离桌面的垂直高度记下来,描在坐标纸上,连起来就是一个完整的正弦曲线。甚至可以让他自己转着指针玩,看描出来的线会不会弯成那个熟悉的波浪形。预期效果:打通”旋转的圆”和”波浪的线”之间的关联,等以后上中学正式学三角函数的时候,不会突然觉得”怎么从三角形跳到波浪线了?”

为什么现在的孩子总觉得学的东西没用

我接触过不少家长,总说娃学数学像学天书,除了考试啥用没有。真的是娃笨吗?根本不是。 现在的小孩,放学就在家里对着平板上网课,对着练习册算题,连楼下的太阳影子都很少有机会蹲下来看。上次有个家长跟我说,他家娃数学考试次次满分,但是不知道为啥影子会变长变短,以为影子长是因为太阳离人更近——你说这学的是啥? 双减喊了这么久,我们减了机械刷题的量,但是很多时候没补上”知识和生活的连接”。双职工家庭下班累得只想瘫着,哪有精力陪娃蹲在楼下量影子?多孩家庭俩娃在家抢玩具,连安静坐五分钟的机会都没有。城市里的小区楼间距窄,下午太阳都被高楼挡得严严实实,连个能完整画下影子的空地都难找。 其实根本不需要花多少时间。今天接娃放学的时候,别催他赶下一个补习班,蹲下来跟他一起看看今天的影子,跟早上出门的时候比,是长了还是短了?别着急给答案,让他自己猜。 我上次跟外甥量完樟树的高度,他举着软尺跑了一路,拉着保安大叔炫耀”我不用爬树就知道树有六米高!”保安大叔给他竖了个大拇指,说这娃厉害。 这种时刻,比刷十页三角函数题都管用。 我们教孩子知识,从来不是要他以后当数学家,是要他知道,你学的所有东西,都不是飘在试卷上的分数,是能帮你看懂楼下的树,看懂晾衣绳的弧度,看懂夏天挡太阳的角度的小工具。

作者|大讲堂

排版|大讲堂

审核|小准

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文章名称:蹲在小区楼下量樟树影子的傍晚,我聊了聊三角函数应用
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