高中數(shù)學課程標準將高中階段的數(shù)學核心素養(yǎng)定義為:具有數(shù)學基本特征的、適應個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的人的思維品質與關鍵能力,是數(shù)學課程目標的集中體現(xiàn),它是在數(shù)學學習過程中逐步形成的。數(shù)學核心素養(yǎng)包括:數(shù)學抽象、邏輯推理、數(shù)學建模、數(shù)學運算、直觀想象、數(shù)據(jù)分析共六個方面。
從學習評價的角度來看,數(shù)學核心素養(yǎng)主要體現(xiàn)在情境與問題、知識與技能、思維與表達、交流與反思的綜合運用能力上,因此數(shù)學核心素養(yǎng)提高的重點在課堂教學,筆者以《曲邊梯形面積》的教學為例做以分析和研究。
《曲邊梯形面積》這一節(jié)是高中數(shù)學(人教B版)選修2-2中1.4.1內(nèi)容,教學要點是以講解求曲邊梯形面積這一直觀具體的實例為突破口,從而轉入到對定積分概念的學習,并為定積分概念的構建提供認知基礎,為理解定積分概念及幾何意義起到?jīng)Q定性作用??陀^的看,求解曲邊梯形面積的過程蘊含著定積分的基本思想,同時該思想方法也貫穿于整個定積分的學習。
一.教學目標
1、知識與技能:了解求簡單曲邊梯形(x軸上方)的面積的一般求法(即“分割 以直代曲 作和 逼近”),在“以直代曲”方案比較中建構出定積分的概念,初步理解定積分的幾何意義,能利用定積分的幾何意義求曲邊梯形的面積.
2、過程與方法:在解決問題(求曲邊梯形)的過程中,體會“以直代曲”的方法和極限的思想;在方案比較中建構數(shù)學知識;初步體會數(shù)學的思維過程,學會猜想、比較、驗證.
3、情感態(tài)度與價值觀:培養(yǎng)學生主動探求知識、合作交流的意識,感受數(shù)學思維的全過程,體會事物之間的相互轉化、從量變到質變的對立統(tǒng)一的辯證關系.
二.學情分析
學生已經(jīng)學習了導數(shù)的定義,導數(shù)的幾何意義以及導數(shù)在研究函數(shù)性質和優(yōu)化問題中的應用,對無限趨近和局部“以直代曲”思想有一定的認識。已經(jīng)學習三角形、矩形、梯形、圓的面積公式,知道用圓內(nèi)接正多邊形面積近似表示圓面積的方法。
三.教學過程
1.創(chuàng)設情境,引入新課
學生已經(jīng)學習如何求三角形,矩形等規(guī)則圖形面積,現(xiàn)實生活中更多的是不規(guī)則的圖形,教師提出問題:1.任意一個多邊形面積如何求解?2.曲邊圖形如何求面積?比如怎樣計算遼寧省的國土面積?學生很快應用“分割”思想方法對兩個圖形進行分析,討論并發(fā)表意見。
2.引導探究,拓展思維
為了讓學生掌握計算曲邊梯形面積的知識點,教師利用幾何畫板演示“曲邊梯形”的圖例,介紹曲邊梯形的定義。實例:求曲線與直線,所圍成區(qū)域的面積。通過剛才情景設置環(huán)節(jié),學生已經(jīng)想到需要進行分割,這個時候,教師可以引導學生回憶中國古代魏晉時期數(shù)學家劉徽割圓術“割之彌細,所失彌少,割之又割,以至于不能割”等句,體會“以直代曲”和“無限逼近”的數(shù)學思想方法。這樣,學生很自然地想到將將這個曲邊梯形進行“以直代曲”,并親自動手操作,最后經(jīng)過計算得出結論,“無限分割”解決“以直代曲”的誤差問題。通過探究過程,學生得出曲邊梯形面積求解方法:分割-以直代曲-求和-無限逼近。
3.推廣一般,形成新知
由實例中的曲邊梯形面積求法擴展到一般曲邊梯形面積求法,如:函數(shù),,,圍成曲邊梯形面積,通過前面實例的推導,教師引導學生用類比的方法進行求解,即只要將區(qū)間平均分為n個小區(qū)間,其長度為,就得到曲邊梯形面積公式:。通過類比,教師引導學生得到一般曲邊梯形面積表達式,引導出定積分的定義。解決情景設置提出的問題,前后呼應,整個的推導過程體現(xiàn)了由特殊到一般,由具體到抽象的認識提升,為定積分的學習奠定基礎。
4.鞏固練習,課堂小結
教師可以讓學生根據(jù)探究過程,總結出求解曲邊梯形面積的方法:分割,近似代替,求和,取極限。
在整個探究過程中,學生充分體會由具體到一般解決抽象問題的方法,在課堂教學中,學生進行邏輯推理,操作計算,高度滲透高中數(shù)學核心素養(yǎng)。
(作者單位:大連第十二中學)