摘要:基本活動經(jīng)驗是指學(xué)生親自或間接經(jīng)歷了活動過程而獲得的經(jīng)驗,需要在“做”的過程中體驗,在“思考”的過程中沉淀,是在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動過程中逐步積累的。形成和積累基本活動經(jīng)驗,是提高“四能”的有效手段,也是發(fā)展數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)(“三會”)的基本方法。在教學(xué)過程中,教師要善于創(chuàng)設(shè)合適的問題情境,引導(dǎo)學(xué)生遷移已有的活動經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)、提出問題,并在新問題的分析、解決過程中不斷積累新的活動經(jīng)驗,進(jìn)而發(fā)展數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。以《正弦定理》第一課時為例加以說明。
關(guān)鍵詞:基本活動經(jīng)驗學(xué)習(xí)遷移四能正弦定理
《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》指出:通過高中數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能獲得進(jìn)一步學(xué)習(xí)以及未來發(fā)展所必需的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識、基本技能、基本思想、基本活動經(jīng)驗(簡稱“四基”)?;净顒咏?jīng)驗是指學(xué)生親自或間接經(jīng)歷了活動過程而獲得的經(jīng)驗,需要在“做”的過程中體驗,在“思考”的過程中沉淀,是在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動過程中逐步積累的。形成和積累基本活動經(jīng)驗,是提高“四能”的有效手段,也是發(fā)展數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)(“三會”)的基本方法。在教學(xué)過程中,教師要善于創(chuàng)設(shè)合適的問題情境,引導(dǎo)學(xué)生遷移已有的活動經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)、提出問題,并在新問題的分析、解決過程中不斷積累新的活動經(jīng)驗,進(jìn)而發(fā)展數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。下面以蘇教版高中數(shù)學(xué)必修5《正弦定理》第一課時為例,談一些體會。
一、整體建構(gòu)
用正弦定理解三角形,是初中解直角三角形的推廣,故遷移解直角三角形的活動經(jīng)驗,用“化直”(包括借“高”化直和借“圓”化直)
的想法去研究,是一種自然的想法。另外,正弦定理的課程安排在“三角”“向量”知識之后,因此,借助向量的工具作用引入角,并研究幾何問題,也是一種合適的選擇。同時,用正弦定理解三角形,是典型的用代數(shù)的方法來解決幾何問題,故解析法研究順理成章。基于這樣的學(xué)習(xí)經(jīng)驗,正弦定理的學(xué)習(xí)內(nèi)容整體建構(gòu)如圖1所示。
二、教學(xué)設(shè)計
(一)創(chuàng)設(shè)情境,提出問題
導(dǎo)語法國數(shù)學(xué)家傅里葉有過這樣的名言:對自然界的深刻研究是數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的最自然的來源。從金字塔的建造到尼羅河兩岸的土地丈量,從大禹治水到都江堰的修建,從天文觀測到精密儀器的制造……人們都離不開對幾何圖形的測量、設(shè)計和計算。
情境1小李騎車在長江邊A處游玩,發(fā)現(xiàn)在他所在位置北偏東60°的B處,有一艘采沙船在江中作業(yè)。當(dāng)他向正東方向騎行5千米到達(dá)C處后,發(fā)現(xiàn)該采沙船在他的正北方向(如圖2)。
問題1你能就此情境提出一個數(shù)學(xué)問題嗎?
情境2小李騎車在長江邊A處游玩,發(fā)現(xiàn)在他所在位置北偏東60°的B處,有一艘采沙船在江中作業(yè)。當(dāng)他向正東方向騎行5千米到達(dá)C處后,發(fā)現(xiàn)該采沙船在他的北偏西45°方向(如圖3)。
問題2你能結(jié)合情境1的研究經(jīng)驗,提出一個數(shù)學(xué)問題,并研究一般結(jié)論嗎?
設(shè)計意圖:數(shù)學(xué)源于生活,依托一些生活實際問題,讓學(xué)生用數(shù)學(xué)的眼光去觀察、用數(shù)學(xué)的思維去分析、用數(shù)學(xué)的語言去表達(dá),培養(yǎng)良好的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。結(jié)合情境1,讓學(xué)生主動思考、研究,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力。遷移情境1及問題1的基本活動經(jīng)驗,進(jìn)一步研究情境2和問題2,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出數(shù)學(xué)問題,并探索、得出一般結(jié)論。這兩個情境、問題是后續(xù)學(xué)生活動、數(shù)學(xué)建構(gòu)的基礎(chǔ)。
(二)學(xué)生活動,分析問題
活動1結(jié)合情境1和問題1,研究直角三角形的邊角關(guān)系。
預(yù)設(shè)問題:在△ABC中,已知∠B=30°,∠C=90°,BC=5,求AB、AC的長。
本質(zhì)揭示:本題實際是研究直角三角形的邊角關(guān)系。
當(dāng)△ABC是直角三角形時,假如∠C為直角,那么有sinA=ac,sinB=bc,sinC=1=cc。所以asinA=bsinB=csinC=c。
設(shè)計意圖:活動1與情境1、問題1相呼應(yīng),研究直角三角形的邊角關(guān)系,為推廣研究一般三角形的邊角關(guān)系做好準(zhǔn)備。
活動2結(jié)合情境2和問題2,探索一般三角形的邊角關(guān)系。
提出猜想:三角形的各邊和它所對角的正弦之比相等,即asinA=bsinB=csinC。
畫板驗證:如圖4。
推理論證:對于以上猜想,你能結(jié)合以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗,設(shè)計合適的研究方案嘗試證明這一猜想嗎?
1.方案探索。(1)轉(zhuǎn)化為直角三角形中的邊角關(guān)系(借“高”化直);(2)建立直角坐標(biāo)系,利用三角函數(shù)的定義(借“系”解形);(3)通過外接圓,將任意三角形問題轉(zhuǎn)化為直角三角形問題(借“圓”化直);(4)利用向量的投影或者向量的數(shù)量積產(chǎn)生三角函數(shù)(借“箭”得角)。
2.嚴(yán)格論證。引導(dǎo)學(xué)生具體實施上述預(yù)設(shè)思路。
設(shè)計意圖:在開放的活動中,引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“提出猜想—畫板驗證—推理論證(方案探索—嚴(yán)格論證)”等環(huán)節(jié),感悟數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)之美,并通過一題多證的方式,感受數(shù)學(xué)的開放之美;同時,培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力。其中,方案探索的過程是喚醒并遷移已有活動經(jīng)驗的較高層次能力的表現(xiàn)。
(三)意義建構(gòu),感知數(shù)學(xué)
在學(xué)生活動的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生規(guī)范表述正弦定理,理解正弦定理的文字語言、符號語言及常見變式(見上文圖1)。
(四)數(shù)學(xué)運用,解決問題
例1小李騎車在長江邊A處游玩,發(fā)現(xiàn)在他所在位置北偏東60°的B處,有一艘采沙船在江中作業(yè)。當(dāng)他向正東方向騎行5千米到達(dá)C處后,發(fā)現(xiàn)該采沙船在他的北偏西45°方向。求 AB、AC的長。
說明一般地,我們把三角形的三個角和它的對邊分別叫作三角形的元素。已知三角形的幾個元素求其他元素的過程叫作解三角形。
例2根據(jù)下列條件解三角形。
(1)a=1,A=30°,B=45°;
(2)a=1,b=2,B=45°。
結(jié)論利用正弦定理可以解決的問題:(1)已知兩邊及其一條邊的對角,求其他元素;(2)已知兩角和一邊,求其他元素。
練習(xí)請在橫線上添加適當(dāng)條件,并讓同桌解答。
根據(jù)下列條件,解三角形。
設(shè)計意圖:例1與情境2相呼應(yīng),即學(xué)即用,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例2一方面幫助學(xué)生鞏固所學(xué),另一方面讓學(xué)生及時總結(jié),加深對正弦定理的認(rèn)識,同時培養(yǎng)學(xué)生提出問題和解決問題的能力。
(五)回顧反思,理解數(shù)學(xué)
通過梳理重構(gòu),幫助學(xué)生整體建構(gòu)知識結(jié)構(gòu)(見上文圖1);通過對化歸、分類討論、數(shù)形結(jié)合等數(shù)學(xué)思想方法的感悟,讓學(xué)生回歸本真、理解數(shù)學(xué);通過“你還能找到正弦定理的其他證明方法嗎?”的拓展反思,將課堂延伸至課外,為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維創(chuàng)設(shè)機會和平臺。
(六)課外作業(yè),鞏固數(shù)學(xué)
必做題教材第9頁練習(xí)1、2、3。
選做題在△ABC中,a=1,b=2,A=30°, 求B。
探究題嘗試?yán)枚喾N方法證明正弦定理。
三、教學(xué)反思
(一)活動經(jīng)驗是在學(xué)習(xí)過程中積累的
在數(shù)學(xué)教學(xué)中,數(shù)學(xué)活動的一個主要目的是讓學(xué)生經(jīng)歷探究的過程、思考的過程、抽象的過程、預(yù)測的過程、推理的過程及反思的過程等,獲取豐富的過程性知識,最終形成應(yīng)用數(shù)學(xué)的意識。對于本節(jié)課,正弦定理的結(jié)論固然重要,但發(fā)現(xiàn)并證明定理的過程更加重要。學(xué)生在參與正弦定理發(fā)現(xiàn)、證明、應(yīng)用的過程中所形成的感性知識、情緒體驗和應(yīng)用意識、創(chuàng)新意識等,即為數(shù)學(xué)活動經(jīng)驗。強調(diào)基本活動經(jīng)驗即強調(diào)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程。
(二)問題的提出與解決依托于活動經(jīng)驗的遷移
“發(fā)現(xiàn)問題—提出問題—分析問題—解決問題”是一個整體。問題發(fā)現(xiàn)、提出以后需要分析、解決,而在分析、解決的過程中又會不斷地發(fā)現(xiàn)、提出新的問題。這種螺旋上升促進(jìn)了研究的不斷深入。作為教師,我們要在發(fā)現(xiàn)問題、提出問題中培養(yǎng)學(xué)生的“問題意識”。而這種意識則離不開已有經(jīng)驗的遷移作用。在正弦定理的學(xué)習(xí)過程中,問題的提出始終伴隨著經(jīng)驗的遷移:在合適的情境中,遷移解直角三角形的經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)并提出問題;在得出猜想的基礎(chǔ)上,依托以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗,提出研究方案,并嘗試證明正弦定理。而在新問題的解決過程中,學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗又不斷得以豐富、完善。
*本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃重點資助項目“基于大數(shù)據(jù)分析的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)研究”(編號:Ba/2016/02/6)的階段性研究成果。
參考文獻(xiàn):
[1] 范東暉.積累基本活動經(jīng)驗 發(fā)展數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)[J].數(shù)學(xué)通報,2018(9).
[2]張筱瑜,汪曉勤.“正弦定理”:用歷史拓思維、潤情感[J].教育研究與評論(中學(xué)教育教學(xué)),2015(6).
[3]王新民,王富英,王亞雄.數(shù)學(xué)“四基”中“基本活動經(jīng)驗”的認(rèn)識與思考[J].數(shù)學(xué)教育學(xué)報,2008(3).
[4]曾榮.發(fā)現(xiàn)問題:一種創(chuàng)造性的思維活動[J].江蘇教育,2018(9).