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        高中數(shù)學(xué)立體幾何解題技巧教學(xué)分析

        2022-05-30 21:49:04徐詩淇
        求知導(dǎo)刊 2022年21期
        關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)解題立體幾何教學(xué)方法

        摘 要:立體幾何知識在當(dāng)前新課改下的數(shù)學(xué)教學(xué)中有諸多應(yīng)用,將其與相應(yīng)的數(shù)學(xué)題型結(jié)合能夠獲得較好的解題效果,從而激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)欲望。文章基于這一課題,從引入立體幾何元素,培養(yǎng)學(xué)生空間思維;豐富立體幾何內(nèi)容,提升學(xué)生數(shù)學(xué)能力;優(yōu)化立體幾何教學(xué),訓(xùn)練學(xué)生的數(shù)學(xué)技巧這三個教學(xué)技巧出發(fā),對高中數(shù)學(xué)立體幾何解題技巧教學(xué)展開具體探討。

        關(guān)鍵詞:立體幾何;數(shù)學(xué)解題;教學(xué)方法

        立體幾何是高中數(shù)學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容。在該內(nèi)容的教學(xué)中,傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)形式比較枯燥,難以激發(fā)高中生的學(xué)習(xí)熱情。教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)思路,巧妙利用各種幾何元素,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)多元的立體幾何解題情境,以此獲得良好的教學(xué)效果。為了提高學(xué)生的數(shù)學(xué)感知能力,培養(yǎng)他們的空間想象力,本文從立體幾何教學(xué)出發(fā),對當(dāng)前的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)模式、教學(xué)策略做具體分析。

        一、高中數(shù)學(xué)立體幾何解題技巧教學(xué)現(xiàn)狀

        解題技巧是在解答題目過程中沉淀、總結(jié)和歸納得出的,能夠快速而準(zhǔn)確地解決問題的方式方法。解答高中數(shù)學(xué)立體幾何題有很多技巧,學(xué)生使用相應(yīng)的解題技巧,可以提升自己解答立體幾何題的正確率、解題速度等。因此,在當(dāng)前的立體幾何教學(xué)中,許多教師開始關(guān)注解題技巧的應(yīng)用,有意識地在教學(xué)中引入解題技巧;但仍然有部分教師不夠重視立體幾何題解題技巧的教學(xué),缺乏對學(xué)生空間思維、數(shù)學(xué)能力等方面的關(guān)注,這對學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力的提升是不利的。

        二、高中數(shù)學(xué)立體幾何解題技巧教學(xué)的原則

        一是學(xué)生主體原則。高中立體幾何解題技巧教學(xué)要聚焦學(xué)生主體地位,根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況來具體展開。換言之,學(xué)生主體原則是以學(xué)生為導(dǎo)向的教學(xué)模式。教育學(xué)認(rèn)為每個學(xué)生都是學(xué)習(xí)的主體,而且學(xué)生具有個性化特征,即不同學(xué)生的智力水平、學(xué)習(xí)經(jīng)歷、學(xué)習(xí)能力、基礎(chǔ)水平、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)興趣等存在一定差異。在立體幾何教學(xué)中,教師需要結(jié)合學(xué)生需求,將學(xué)生分為不同層次,在此基礎(chǔ)上為學(xué)生設(shè)計(jì)不同的立體幾何解題技巧學(xué)習(xí)方式,從而促進(jìn)學(xué)生整體的提升[1]。

        二是互動性原則,即在開展數(shù)學(xué)立體幾何解題技巧教學(xué)時,教師要做好與學(xué)生的互動。數(shù)學(xué)教師專業(yè)知識豐富,是學(xué)生學(xué)習(xí)立體幾何解題技巧的啟發(fā)者和組織者;而學(xué)生是數(shù)學(xué)立體幾何解題技巧的學(xué)習(xí)者,其能力存在一定的欠缺,這就要求學(xué)生和教師之間要建立密切的互動關(guān)系,在互動中實(shí)現(xiàn)立體幾何解題技巧的傳遞。

        三是適切性原則。適切性一方面指的是教師講解的解題技巧要與學(xué)生所學(xué)知識相匹配,學(xué)生通過學(xué)習(xí)解題技巧能夠起到查漏補(bǔ)缺、提升學(xué)習(xí)效果、增強(qiáng)解題技能的作用;另一方面,教師講解的解題技巧要與學(xué)生的基礎(chǔ)能力相符,難度適中,符合學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。唯有如此,學(xué)生才能夠產(chǎn)生學(xué)習(xí)與探究的欲望和動力,才能夠在解題技巧學(xué)習(xí)中獲得真正的提升。

        三、高中數(shù)學(xué)立體幾何解題技巧的教學(xué)對策

        (一)引入立體幾何元素,培養(yǎng)學(xué)生的空間思維

        空間思維能力的培養(yǎng)具有重要的意義和價值,它是解答立體幾何題的關(guān)鍵,也是每個學(xué)生應(yīng)該加強(qiáng)的思維能力。具體而言,立體圖形需要學(xué)生用一定的空間思維能力對其進(jìn)行想象和分析,通過對點(diǎn)、線、面的透徹理解和分析,找到更簡便的解題方式,從而得出答案。在立體幾何教學(xué)中,每個學(xué)生的思維方式不同,而立體幾何元素也是多種多樣的,這需要教師在教學(xué)過程中引入各種類型的數(shù)學(xué)例題,在數(shù)學(xué)例題中融入立體幾何元素,并切合不同學(xué)生的興趣點(diǎn),兼顧不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。當(dāng)學(xué)生完成例題解答后,教師要進(jìn)行多角度評析,對學(xué)生的結(jié)果給出反饋性評價,尤其是要對學(xué)生常見的錯誤進(jìn)行講解和分析,總結(jié)錯誤根源,查找學(xué)生的解題漏洞,這樣才能進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對知識的掌握與運(yùn)用,加強(qiáng)學(xué)生的論證能力,降低他們解答立體幾何題的難度,增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的自信心。

        例如,在立體幾何“點(diǎn)、線、面”章節(jié)的教學(xué)中,考慮到點(diǎn)、線、面都是比較抽象的元素,單純依靠教師的語言講解或書面解釋,學(xué)生很難透徹地理解點(diǎn)、線、面的本質(zhì)。為了提高學(xué)生對點(diǎn)、線、面的認(rèn)識,數(shù)學(xué)教師可以給出一個四棱錐P-ABCD(圖1),讓學(xué)生展開相應(yīng)探究,如描述四棱錐P-ABCD的點(diǎn)、線、面,探討四棱錐P-ABCD的點(diǎn)、線、面之間有什么關(guān)系,等等。教師通過引導(dǎo)學(xué)生在由四棱錐P-ABCD建構(gòu)的立體幾何空間中探索知識,培養(yǎng)他們的空間思維能力。比如,教師可以提出問題:線段AB垂直于線段AD,線段PA垂直于底面ABCD,點(diǎn)E在邊AD上,請利用數(shù)學(xué)知識證明線段CE垂直于平面PAD。通過圖像分析,學(xué)生可以得知,線段CE和線段AB是相互平行的,即CE∥AB,這是解題的突破口。學(xué)生再由CE∥AB推出CE垂直于AD,而AD與PA兩條直線相交于點(diǎn)A,最后得出線段CE垂直于平面PAD。在這一過程中,數(shù)學(xué)教師充分運(yùn)用了立體幾何的空間特征,激發(fā)學(xué)生的思維,讓學(xué)生在四棱錐P-ABCD建構(gòu)的幾何情境中思考和探究空間關(guān)系,最終獲得對問題的正確解答。學(xué)生在這一解題過程中,能不斷積累立體幾何圖形運(yùn)用技巧與解題思路,提高解題能力[2]。

        (二)豐富立體幾何內(nèi)容,提升學(xué)生的數(shù)學(xué)能力

        豐富的立體幾何內(nèi)容能夠提高學(xué)生的知識整合能力、思維能力和解題能力。在實(shí)際的立體幾何題解題過程中,我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生能通過解讀立體幾何信息來獲得解題能力的鍛煉和提升,其中,函數(shù)思維非常關(guān)鍵。在解答立體幾何題時,學(xué)生需要具備一定的函數(shù)思維,根據(jù)題目構(gòu)建相關(guān)的函數(shù)關(guān)系式,再通過計(jì)算函數(shù)模型求出問題答案。雖然這一解題思路比較明確,但部分學(xué)生在將其應(yīng)用于解決實(shí)際數(shù)學(xué)問題時還存在一定的不足,教師要重視引導(dǎo)學(xué)生對這一思路進(jìn)行實(shí)踐和應(yīng)用。比如,有一道立體幾何題:已知在球O(圖2)中,點(diǎn)P是球O的直徑AB上的動點(diǎn),PA=x,過點(diǎn)P且與AB垂直的截面面積記為f(x),請利用立體幾何的數(shù)學(xué)知識來表示y=f(x)的表達(dá)式。這一題目需要學(xué)生利用函數(shù)思想來解答,屬于綜合類知識考查題目。

        面對這道數(shù)學(xué)立體幾何題,學(xué)生如果缺乏一定的空間思維能力,就會不知道從何入手,筆者在執(zhí)教時就發(fā)現(xiàn)有很多學(xué)生對這道題目一頭霧水。那么如何著手解答這一題目呢?首先,要觀察題目中給定的條件,明確題目考查的知識點(diǎn),并對其中的知識點(diǎn)進(jìn)行思考和分析?;诹Ⅲw幾何的知識概念,教師可以先簡化題目,引入函數(shù)思想,幫助學(xué)生解決問題。具體的解答過程如下:

        設(shè)截面圓的半徑為r,而球O的半徑為R。作圖,可以根據(jù)射影定理列出式子r2=-x2+2Rx,而f(x)是過動點(diǎn)P的截面圓面積,即f(x)=-π(x-R)2+πR2,這就表達(dá)出了最基礎(chǔ)的f(x)函數(shù)式,繼而可推出y=f(x)的表達(dá)式。

        這一過程中,學(xué)生的思考需要在立體幾何思想與函數(shù)思想之間轉(zhuǎn)變,分析每條信息對解題的影響和價值。這一思路并不算難,學(xué)生掌握相應(yīng)的思考流程就能很快地找到解題突破口,復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題便能迎刃而解。在具體講解中,如果學(xué)生對解題過程存在疑惑,教師需要耐心為學(xué)生解答。如在分析題目階段,教師可以創(chuàng)設(shè)簡單的導(dǎo)入情境。如提出問題:“同學(xué)們,這道題給了我們哪些條件?你可以看出這道題目都考查了哪些知識嗎?”以此幫助數(shù)學(xué)基礎(chǔ)能力較弱的學(xué)生集中精力,理解該題目。在講解的過程中,教師要及時了解學(xué)生是否能夠順利得出本題的解題思路和應(yīng)用相應(yīng)的解題技巧;在講解結(jié)束之后,教師可以邀請數(shù)學(xué)基礎(chǔ)能力較強(qiáng)的學(xué)生探討是否有更多解題技巧可以用于解答該題目。通過這種分層關(guān)注與針對性教學(xué),教師能夠全面培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng),促進(jìn)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維發(fā)展。

        為了進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對立體幾何題解題技巧的關(guān)注和應(yīng)用,教師可以給學(xué)生布置相應(yīng)的分層作業(yè)練習(xí)。如作業(yè)擬設(shè)計(jì)8道題目,其中3道是基礎(chǔ)性題目,難度中等偏下,主要是為了強(qiáng)化學(xué)生對立體幾何的理解,這些題目全班學(xué)生都有能力完成;設(shè)置3道考查學(xué)生是否能靈活應(yīng)用立體幾何解題技巧的題目,題目難度中等,旨在提升和強(qiáng)化中等及中等以上學(xué)習(xí)能力的學(xué)生的學(xué)習(xí)能力;設(shè)置2道拓展題目,以知識應(yīng)用為主,難度較大,旨在給數(shù)學(xué)基礎(chǔ)好、學(xué)有余力的學(xué)生完成,以提高他們的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。

        (三)優(yōu)化立體幾何教學(xué),訓(xùn)練學(xué)生的數(shù)學(xué)技巧

        數(shù)學(xué)解題技巧不是一朝一夕就能養(yǎng)成的,而是需要長期的引導(dǎo)與訓(xùn)練。換言之,培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力是一個循序漸進(jìn)的過程,對這一能力的培養(yǎng)應(yīng)當(dāng)滲透在日常教學(xué)中。教師要優(yōu)化立體幾何教學(xué)模式,讓學(xué)生感受立體幾何的趣味性,學(xué)會自主、自覺地感受數(shù)學(xué)空間概念。當(dāng)學(xué)生建立起完善的數(shù)學(xué)知識體系,他們在遇到數(shù)學(xué)問題時就能自主建立相應(yīng)的空間坐標(biāo)系,學(xué)會簡化數(shù)學(xué)問題。如果有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生暫時還不會構(gòu)建空間坐標(biāo)系,教師不要過于苛責(zé)他們,而是要耐心地指導(dǎo)和教育他們,并適當(dāng)降低例題難度,讓數(shù)學(xué)例題更加貼近他們的學(xué)習(xí)基礎(chǔ),避免他們出現(xiàn)學(xué)習(xí)能力止步不前的情況。立體幾何是抽象性極強(qiáng)的內(nèi)容,僅靠理論知識講解是不夠的。如果條件允許,教師可以通過多媒體教學(xué)、創(chuàng)設(shè)故事情境、設(shè)計(jì)實(shí)踐情境等教學(xué)模式,直觀、形象地呈現(xiàn)立體幾何知識,為學(xué)生營造輕松愉悅的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)氛圍,學(xué)生的思維也會更加活躍。在這一過程中,教師要循序漸進(jìn)地培養(yǎng)和提高學(xué)生的數(shù)學(xué)解題技巧,提升學(xué)生的數(shù)學(xué)綜合能力。

        例如,有一空間四邊形ABCD(圖3),已知邊AD=BD,邊CB=CA,請利用數(shù)學(xué)幾何知識,證明圖中的線段AB垂直于平面DCE,并給出證明過程。這是一道抽象性較高的數(shù)學(xué)問題,類似題型是近年高考的熱點(diǎn)考查題型。這類題目看似簡單,實(shí)則包含很多細(xì)節(jié),如果學(xué)生缺乏一定的解題技巧,就容易掉進(jìn)出題者所設(shè)的圈套,難以證明題設(shè)?;诮虒W(xué)實(shí)踐,筆者發(fā)現(xiàn)不少數(shù)學(xué)能力中上等的學(xué)生也無法很快找到該題目的解決思路與方法。為了幫助學(xué)生理解,教師可以采用多媒體進(jìn)行動態(tài)演示:取AB的中點(diǎn)E,將線段CE和線段DE連接。接著教師再分析證明過程,簡化作答流程,邀請學(xué)生來點(diǎn)評和分析多媒體動態(tài)演示這一解題方法。這樣學(xué)生在解決這一題目時就有了思路和解題的突破口,從而順利回憶起“等腰三角形底邊中線三線合一”等相關(guān)數(shù)學(xué)知識,合理解答問題,促進(jìn)自身對立體幾何的理解。教師一定要注重對學(xué)生解題思維的引導(dǎo)與啟發(fā),并與學(xué)生進(jìn)行溝通,凸顯學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位。在講解完該題目后,教師可以進(jìn)一步出示類似的題目,供學(xué)生練習(xí)和鞏固解題技巧。在學(xué)生解答的過程中,教師要給予其積極的指導(dǎo),尤其是學(xué)生遇到難以理解的問題時,教師要給予學(xué)生更多的關(guān)注和積極開展錯題歸因分析,以發(fā)現(xiàn)立體幾何教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)。

        結(jié)語

        綜上所述,數(shù)學(xué)是一門融合圖像、理論、計(jì)算等內(nèi)容為一體的學(xué)科,對學(xué)生的感官能力、解題思維、計(jì)算技巧等都有著較高的要求。特別是高中階段的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),學(xué)生若缺少對立體幾何知識的深入掌握,就難以樹立明確的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方向。在日常教學(xué)活動中,教師要注重立體幾何元素的應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生的空間思維,通過新時期的教學(xué)素材,豐富立體幾何教學(xué)的內(nèi)容。只有這樣才能不斷優(yōu)化立體幾何解題技巧教學(xué),在保證課堂教學(xué)效果的同時,全方位訓(xùn)練學(xué)生的數(shù)學(xué)解題能力。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1]陳優(yōu)厚.高中數(shù)學(xué)立體幾何教學(xué)中對學(xué)生空間想象力的培養(yǎng)分析[J].考試周刊,2020(24):43-44.

        [2]王龍,周思波.基于數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的高中立體幾何學(xué)習(xí)評價分析:以2019年全國高考文科Ⅲ卷19題為例[J].數(shù)學(xué)教學(xué)研究,2020,39(1):50-54.

        作者簡介:徐詩淇(2002—),女,南京曉莊學(xué)院。

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