愛因斯坦說過:“科學(xué)結(jié)論幾乎是以完成的形式出現(xiàn)在讀者面前,讀者體會(huì)不到探索和發(fā)現(xiàn)的喜悅,感受不到思想形成的生動(dòng)過程,也很難達(dá)到清楚地解釋全部情況.”《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡(jiǎn)稱為“新課標(biāo)”)明確指出:教學(xué)活動(dòng)應(yīng)注重啟發(fā)式,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,引發(fā)學(xué)生積極思考,鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑問難,引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中發(fā)現(xiàn)問題和提出問題,利用觀察、猜測(cè)、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算、推理、驗(yàn)證、數(shù)據(jù)分析、直觀想象等方法分析問題和解決問題;促進(jìn)學(xué)生理解和掌握數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,體會(huì)和應(yīng)用數(shù)學(xué)的思想與方法,獲得數(shù)學(xué)的基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn).但在實(shí)際初中數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師往往怕耗費(fèi)時(shí)間,不重視定理的形成過程,直接指出結(jié)論.殊不知,正是在定理研究的過程中,學(xué)生積極思考、探尋定理產(chǎn)生的本源,從而體驗(yàn)了探究的樂趣,激發(fā)了學(xué)習(xí)的積極性,積累了數(shù)學(xué)基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn).
章建躍強(qiáng)調(diào)“數(shù)學(xué)的一般觀念,就是隱藏在具體數(shù)學(xué)知識(shí)背后的數(shù)學(xué)思想方法.”這啟示著,定理教學(xué)需要教師基于一般觀念,從學(xué)生的認(rèn)知、已有經(jīng)驗(yàn)出發(fā),模擬科學(xué)研究的一般規(guī)律和方法進(jìn)行設(shè)計(jì).本文以人教版《義務(wù)教育教科書數(shù)學(xué)》“24.1.4圓周角”教學(xué)為例闡釋筆者的認(rèn)識(shí)與實(shí)踐,期待拋磚引玉.
1 教學(xué)實(shí)踐與探索
在數(shù)學(xué)定理教學(xué)活動(dòng)中,要引導(dǎo)學(xué)生了解定理的來龍去脈,不但要知其然,更要知其所以然.經(jīng)歷定理的形成過程,幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系,學(xué)會(huì)思考、探索解決問題的方法,發(fā)展學(xué)科關(guān)鍵能力,學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)的眼光觀察現(xiàn)實(shí)世界,用數(shù)學(xué)的思維思考現(xiàn)實(shí)世界.
環(huán)節(jié)1 基于空間形式引入圓周角概念
(1)設(shè)計(jì)思考1.
在本節(jié)課之前,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了一種與圓有關(guān)的角——圓心角.從一般觀念出發(fā),角的元素有角的頂點(diǎn)和角的邊,而圓心角的特征是頂點(diǎn)在圓心,自然就會(huì)提出若角的頂點(diǎn)在圓周上又如何?
(2)教學(xué)活動(dòng).
問題1 ①如圖1,∠AOB是____,它有什么特征?
②從空間形式上,對(duì)于“角”和“圓”,我們通常會(huì)關(guān)注什么?
學(xué)生活動(dòng)思考并回答.
追問1 若從角的頂點(diǎn)出發(fā),你能提出其它與圓有關(guān)的角嗎?
生1 角的頂點(diǎn)在圓上.
師 很好!這是一種有意義的角,我們有必要探索一下.
問題2 角的頂點(diǎn)在圓上,動(dòng)手畫一畫,你能畫出多少個(gè)?
生2 無數(shù)個(gè).
教師引導(dǎo) 若再考慮角的兩條邊,你能對(duì)這無數(shù)個(gè)角進(jìn)行分類嗎?分類的標(biāo)準(zhǔn)是什么?
學(xué)生活動(dòng)思考并回答.
師生活動(dòng) 學(xué)生通過觀察,并發(fā)現(xiàn)這些角可按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類.
分類標(biāo)準(zhǔn)角的邊是否與圓相交.
三類 (如圖2)①兩條邊都與圓相交;②一條邊與圓相交,另一條邊不與圓相交;③ANBYedwWoynZhmpBtn8bkg==兩條邊都不與圓相交.
接著,教師引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范地描述第①類角,引出研究對(duì)象——圓周角及它的定義:像這樣,頂點(diǎn)在圓上,并且兩邊都與圓相交的角叫做圓周角.
簡(jiǎn)析 基于空間形式,通過由圓心角頂點(diǎn)的特殊位置考慮產(chǎn)生新的角,并進(jìn)行分類,明確圓周角與圓心角都是與圓有關(guān)的角,且都是與圓有關(guān)的位置特殊的角,讓學(xué)生感悟到研究圓周角的必要性和價(jià)值.
環(huán)節(jié)2 從一般到特殊,經(jīng)歷定理的生成過程
(1)設(shè)計(jì)思考2.
新課標(biāo)指出:數(shù)學(xué)源于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象,通過對(duì)數(shù)量和數(shù)量關(guān)系、圖形和圖形關(guān)系的抽象,得到數(shù)學(xué)的研究對(duì)象及其關(guān)系.因?yàn)閳A心角和圓周角的兩條邊都與圓相交,所以用“一條弧”架起了圓心角與圓周角的橋梁,進(jìn)而研究它們的數(shù)量關(guān)系,讓學(xué)生經(jīng)歷定理“一條弧所對(duì)的圓周角等于它所對(duì)的圓心角的一半.”的生成過程.
(2)教學(xué)活動(dòng).
問題3 圓心角和圓周角都是與圓有關(guān)的角,那么它們之間會(huì)有關(guān)系嗎?
學(xué)生活動(dòng) 思考并回答,如果圓心角與圓周角對(duì)著同一條弧,那么它們就有關(guān)系了.
教師引導(dǎo) 這個(gè)發(fā)現(xiàn)很有價(jià)值.圓心角有無數(shù)個(gè),圓周角也有無數(shù)個(gè),由于圓心角和圓周角都對(duì)著同一條弧,這樣就把圓周角和圓心角聯(lián)系起來了,得到研究對(duì)象.對(duì)著同一條弧是它們的位置關(guān)系,那么圓周角和圓心角在數(shù)量上會(huì)有關(guān)系嗎?
追問2 基于已有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),接下來我們應(yīng)該如何研究它們之間的數(shù)量關(guān)系呢?我們研究幾何中的數(shù)量關(guān)系通常采用什么方法?
生2 畫圖后,觀察、測(cè)量、猜想、驗(yàn)證.
生 畫出圖形(如圖3),動(dòng)手進(jìn)行測(cè)量(表1),提出猜想.
猜想 ∠BAC=∠BDC=∠BEC=∠BFC=∠BGC=…=1/2∠BOC.
追問3 這個(gè)猜想實(shí)際上有幾個(gè)結(jié)論?
問題4 你能用語言來描述你的猜想嗎?
師生歸納得出命題①同弧所對(duì)的圓周角相等;②一條弧所對(duì)的圓周角等于它所對(duì)的圓心角的一半.
教師使用幾何畫板做進(jìn)一步演示與驗(yàn)證,引導(dǎo)學(xué)生在動(dòng)態(tài)環(huán)境中直觀感受上述問題的答案.
環(huán)節(jié)3 從特殊到一般,經(jīng)歷定義的論證
(1)設(shè)計(jì)思考3.
新課標(biāo)指出:初步掌握推理的基本形式和規(guī)則:對(duì)一些簡(jiǎn)單的問題,能通過特殊結(jié)果推斷一般結(jié)論;理解命題的結(jié)構(gòu)與聯(lián)系,探索并表示論證過程;感悟數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性,初步形成邏輯表達(dá)與交流的習(xí)慣.
(2)教學(xué)活動(dòng).
問題5 你能證明得到的猜想嗎?你想如何證明?
學(xué)生發(fā)現(xiàn)只要證明猜想②就可以推出猜想①,從而確定只需要證明第②個(gè)命題.
問題6 如何證明一條弧所對(duì)的圓周角等于它所對(duì)的圓心角的一半?
師生活動(dòng) 一條弧所對(duì)的圓心角只有一個(gè)而圓周角有無數(shù)個(gè).基于“特殊到一般”的數(shù)學(xué)思想,考慮對(duì)無數(shù)個(gè)圓周角進(jìn)行分類,然后利用“特殊”為切入口,找到了證明方法.
追問4 如何分類呢?
師生活動(dòng) 圓心是點(diǎn),圓周角是角,類比點(diǎn)與圓的位置關(guān)系,通過觀察圖形把這無數(shù)個(gè)圓周角也分成三類:①圓心在圓周角的一條邊上(點(diǎn)在角上);②圓心在圓周角的內(nèi)部(點(diǎn)在角內(nèi));③圓心在圓周角的外部(點(diǎn)在角外).且發(fā)現(xiàn)第①種情況最特殊.
學(xué)生活動(dòng)以小組為單位討論交流,寫出“已知、求證、證明過程.”
教師活動(dòng) 巡察并實(shí)時(shí)點(diǎn)撥,發(fā)現(xiàn)學(xué)生都能對(duì)第①種特殊情況進(jìn)行證明,并且大部分的學(xué)生都能利用轉(zhuǎn)化的思想完成第②③種的證明.利用投影儀展示學(xué)生的證明過程并給予評(píng)價(jià).
總結(jié)結(jié)論得到定理一條弧所對(duì)的圓周角等于它所對(duì)的圓心角的一半.
問題7 一個(gè)定理往往會(huì)帶來一些新的結(jié)論一一推論.那么由圓周角定理能得出什么推論呢?如何得出?
師生活動(dòng) 推論往往是用特殊化的方法得出的,教師讓學(xué)生按照這種思想方法,在課后嘗試得到圓周角定理的推論并證明.
簡(jiǎn)析 新課標(biāo)指出,數(shù)學(xué)源于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象,通過對(duì)數(shù)量和數(shù)量關(guān)系、圖形和圖形關(guān)系的抽象,得到數(shù)學(xué)的研究對(duì)象及其關(guān)系.圓周角與圓心角都是與圓有關(guān)的角,如果它們有特殊的位置關(guān)系“對(duì)著同一條弧”,那么它們?cè)跀?shù)量上是否存在某種關(guān)系,從而提出問題引入研究對(duì)象,接著尋找解決問題的路徑與方法.
2 一般觀念引領(lǐng)教學(xué)的思考
2.1 實(shí)踐探究,深化數(shù)學(xué)育人價(jià)值
育人為本是教育的生命和靈魂,是教育的本質(zhì)要求和價(jià)值訴求.?dāng)?shù)學(xué)在形成人的理性思維、科學(xué)精神的過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用.
本節(jié)課的實(shí)踐探究,調(diào)動(dòng)了學(xué)生研究幾何圖形的已有經(jīng)驗(yàn),引導(dǎo)他們關(guān)注研究幾何圖形的套路,重視研究圖形性質(zhì)的方法,讓學(xué)生體驗(yàn)研究幾何圖形的性質(zhì)就是研究組成圖形的元素之間的關(guān)系,學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)的眼光發(fā)現(xiàn)并提出問題,培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí);教師通過問題串調(diào)動(dòng)了學(xué)生以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),使以往學(xué)習(xí)的幾何圖形的研究思路和方法與圓周角的研究思路和方法融會(huì)貫通,讓學(xué)生感悟“研究的對(duì)象千變?nèi)f化,但研究的思路方法不變”,掌握整體研究幾何圖形的方法和途徑,學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)的思維思考ZpCAxFu8gIviPBfHl8woQg==問題,發(fā)展數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng).
2.2 經(jīng)歷體驗(yàn),發(fā)展學(xué)生思維品質(zhì)
傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)主要是知識(shí)教學(xué),給孩子一些公式、法則、定理等,再告訴他們?cè)趺礃油茖?dǎo)和應(yīng)用,不重視過程,學(xué)生沒有經(jīng)歷體驗(yàn),學(xué)生的思維品質(zhì)自然得不到發(fā)展.用類比的思想引入圓周角概念,讓問題自然而然;關(guān)注數(shù)學(xué)的本質(zhì),讓學(xué)生經(jīng)歷定理的生成過程,積累數(shù)學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn);在證明圓周角定理的過程中,通過運(yùn)用“分類討論”的數(shù)學(xué)思想,采取觀察、猜想、類比、轉(zhuǎn)化、驗(yàn)證等活動(dòng),培養(yǎng)了學(xué)生幾何直觀的能力、畫圖和識(shí)圖能力、邏輯推理能力,思維的嚴(yán)謹(jǐn)性,尤其是培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力.在定理的生成、推理證明的過程中,充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位,學(xué)生在獨(dú)立思考、合作碰撞中形成自我觀點(diǎn)和認(rèn)知,體驗(yàn)學(xué)習(xí)的樂趣,積累經(jīng)驗(yàn),培養(yǎng)思維的深刻性、嚴(yán)謹(jǐn)性、創(chuàng)造性和批判性,發(fā)展學(xué)生良好的思維品質(zhì).
本節(jié)課的教學(xué)實(shí)踐表明,基于一般觀念的定理教學(xué),可以幫助學(xué)生避免碎片化學(xué)習(xí),抓住知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系,注重遷移,應(yīng)用一般觀念研究新的問題,形成穩(wěn)定的數(shù)學(xué)基本活動(dòng)經(jīng)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)育人價(jià)值.
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(本文系莆田市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度課題“新課標(biāo)”背景下初中生數(shù)學(xué)閱讀能力培養(yǎng)的實(shí)踐研究”(編號(hào):PTJYKT23138)的研究成果)