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第15章 规律一新课引入趣味化(15)

点评:这个题目的变形由浅入深,由易到难,层层深入,符合学生认识事物的规律。让学生进一步学习数学基础知识和基本技能,培养学生的运算能力,逻辑思维能力和空间想象能力,逐步形成运用数学知识来分析和解决实际问题的能力。培养对数学的学习兴趣,培养良好的学习习惯,激励学生为实现四个现代化学好数学的积极性,培养科学的态度和辩证唯物主义观点。

案例26不同层面,不同效果

李芳

在立体几何的章节复习课中,安排了一道典型例题:

如图35,AB是⊙O的直径,PA⊥面⊙O,C是圆周上的任意一点,求证:面PAC⊥面PBC。

在教学时,从如下三个思维层面进行研究。

一是应用层面:

(1)四面体各面中最多含有多少个直角三角形?

(2)四棱锥各侧面中最多含有多少个直角三角形。

二是变式层面:

(1)“圆”改“直角△ABC,∠C=90°;

(2)原题中,求二面角A—PC—B的余弦值;

(3)原题中,求证:S△PAB+S△ABC=S△PAC+S△PBC。

三是深化层面:

(1)原题中,A在PC、PB上的射影为M、N,

求证:MN⊥PB;

②求证二面角A—PB—C的平面角为∠AMN;

③若∠ANM=α,∠BAC=β,∠APB=60°,求证:tanα·tanβ=2。

(2)原题中,PB的垂直平分线交AB于D,交PB于E,PA=AC=a,BC=2a,①求证:PB⊥面DEC。②求面DEC与面BDC的二面角的大小。

(3)在ACB的另一侧取一点D,连PD、BD,则P、A、B、C、D五点共球。

通过此题的纵横多方位的研究引申,不仅可获得一些重要结论,更重要的是通过变换、引申等手段,充分发挥了该题的智能价值,从而可以调动学生学习的积极性,激励学生思维的创造性。

案例27主导还是指导

张谦谦

在舍费尔德的解题表上,我们思考这样三个问题:舍费尔德的解题舞台上的主角是谁?教师在组织学生进图36

行课堂教学活动中的作用是什么?是主导作用还是指导作用?一字之差,反映了教学观念上一次质的飞跃。

下面以高中《数学》第二册(下A)第46业习题9.7第8题为例,对作业后的讲评习题设计案例,为如何发挥教师的指导作用提供一个基本的思路和直接的启示。

一、注重因人施教,让学生学有个性

(电脑投影)

例1:正方体的棱长为a,点C,D分别是两条棱的中点。

试证:A,B,C,D在同一平面内;并求出截面ABCD的面积。

教师:这是我们的一题作业,同学们做得很漂亮,大家回忆9.3直线与平面平行的判定和性质中例2的锯木料怎样,变换条件与结论,使此题加深难度,更上一层楼呢?

学生A:(迫不及待地)

探索1:如图37正方体的棱长为a,C是棱B1E1的中点,求过A,B,C三点的截面的面积。教师:好!应如何解呢?

学生B:(“兴奋型”气质)跟我们的作业答案是一样的,只不过需添辅助线作出截面罢了!我还有变换法:

探索2:如图37正方体的棱长为a,过AB有一截面与底面ABE成的角为arctan22,(1)截面是何形状?(2)这个截面的面积是多大?学生C:(不爱发言“抑郁型”气质)答案也是一样的!

此时,在座的学生纷纷各抒己见,小声地讨论,有几个平时喜欢积极发言又常丢三落四的“活泼型”气质学生,已耐不住性子,喊起来:我们把arctan22可改成30°,45°,60°不都可以吗?

教师(乘着大好机会):截面的形状相同吗?(加强语气)

学生D:(“安静型”气质)不一样,截面分别是三角形,三角形,梯形。

教师:太好了!

(电脑投影)

探索3:如图38,正方体的棱长为a,过AB有一截面与底面ABE成45°角,截面是何形状?这个截面的面积是多大?

探索4:如图37,过AB的截面与底面成60°角。(1)截面是何形状?(2)这个截面的面积是多大?

二、发展学生能力,让学生学有创见

学生F:(“沉思型”气质)那什么时候是三角形?什么时候是梯形呢?(自言自语)

学生F的同桌G:这还不简单!(小声嘀咕)

教师(顺水推舟、电脑投影):这个问题很多同学可能想到了?(不少同学点头赞同)

探索5:如图38,正方体的棱长为a,过AB有一截面,截面与底面ABE成的二面角多大,截面形状是(1)三角形?;(2)梯形?学生G:(自告奋勇)突破口关键在于找出截面是三角形与梯形的分界面,并求出二面角E1-AB-E的大小。(大家都会意的点了点头)

三、激发学习兴趣,让学生学有动力

学生H:我们只要找三角形面积的最大时截面与底面ABE所成的二面角即可。

马上有人反驳:是否三角形面积最大时即可呢?还是要讨论呢?

教师:那么大家先来讨论下面一个问题

探索6:在探索4所述的截面中,有无面积最大的三角形面积?若有,求出最小面积;若没有,说出理由。学生:……(继续思考)

学生H:当点H在棱EE1上时,截面是三角形,并且当点H由点E沿EE1方向移动时,EH,OH都逐渐增长,当H与E1重合时,三角形面积取最大值,为32a2。

教师:思路巧妙,不仅回答了探索5,也回答了探索6。(给了这位学生充分的评价)

学生I:(灵机一动):那么找梯形面积最小时截面与底面ABE成的二面角也可以吗?

教师:是否可以呢?谁能先回答下面的问题

探索7:在探索4中的截面中,有无面积最小的截面?若有,求出面积最小的截面面积;若没有,说明理由。这时,下面一片寂静。

教师:刚才……(发现还有学生踊跃举手,小声讨论,心想,或许大家碰到难题了)

学生I:老师,我的想法不对,梯形面积是无最小值的,可设CD=c·a,x(0,2)则S梯形ABC=12a2x44+22+3易得S梯形ABCD在区间(0,2)上随x的缩小而缩小,由于x∈(0,2)这个开区间,所以梯形面积无最小值。

教师:I同学自己提出了设想,自己解决了问题,又让大家开了眼界。(一片赞许声)

四、加强学法指导,让学生学有钥匙

不知不觉下课铃响起,伴随着铃声,这时,冷不防一位平时不爱发言的同学冒出了一句(似乎猛然觉醒,深刻体会,不知觉地):老师,我悟出了一条规律:“提出一个问题比解决一个问题更重要”以后我每做一题,都要从不同的角度去看问题,把相同类型的题目归类,以不变应万变,今天所讨论的问题在平时似乎都碰到过,只是不会在凌乱中总结规律,导致做数学题象走进了蜘蛛精的盘丝洞,剪不断理还乱,今天我终于明白了:“要善于总结规律,找相同点和不同点”。

话音一落,同学们纷纷把目光转向了这位难得在课堂上发言的同学。

“这条规律太妙了”。我及时表扬道。并带头鼓起了掌,对他的发现表示祝贺。

接着全班同学都鼓起了掌,此时,我的心情只能用“满意”两字来形容,对我今天的课堂效果感到欣慰。

案例28火花,在碰撞中爆发

张谦谦

1.疑问,从结果不同的“解法”中产生

请思考以下问题:

(2004全国重庆卷·文)已知盒中装有3只螺口和7只卡口灯泡,这些灯泡的外形与功率都相同且灯口向下放着,现需要一只卡口灯泡使用,电工师傅每次从中任取一只并不放回,则他直到第3次才取到卡口灯泡的概率为()

A2140B740C310D7120

很快便有同学A给出了一个解法:

P(A)=mn=C23·C17C310=740选B。

师:是否正确呢?

生B:我认为不对p=mn=A23·A17A310=7120,故选D。

面对两个不同的结论和解释,教室内的气氛一下热烈了,同学们便不由自主地讨论起来,有的拥护A,有的认为B有道理。

2.疑点,在讨论的过程中突兀而出

无序的讨论没有什么效果,这时需要将讨论引向问题的实质。

师:“大家将讨论集中一下。先请A,B分别解释一下他们的解题思路,看看谁能说服大家。”

生A:根据题目条件这些灯泡的外形与功率都相同,分母是总共10只灯任取3只即C310,分子是3只螺口灯任取2只即C23,再从7只卡口灯中任取1只即C17。所以是P(A)=mn=C23·C17C310=740。

生B:我把灯泡看作是不同的,分母是总共10只灯任取3只的排列数即A310,分子3只螺口灯任取2只即A23,再7只卡口灯任取1只即A17。

所以是p=mn=A23·A17A310=7120

疑点之一:应该用排列还是组合?

师:“两位同学对自己答案的解释,好像都有道理,但结果却不同,究竟谁对呢?请大家继续思考。”

生C:“这个问题有更简单的解释,但题目思考情景改变:一排放10只灯,3只相同螺口灯,7只相同卡口灯的不同放法。分母10个位置选3个放螺口灯即C310,分子为前三位置故螺口灯,螺口灯,卡口灯,后7位置任选一位置放螺口灯为C17,分子分母情景一致,排螺口灯即P(A)=C17C310=1120。

疑点之二同学C的解释合理否?

师:“同学C又给出了一个解法,答案也是D,看来是B对了。”

生D:我同意概率是7120,但B的解释中,为什么可把灯炮看成不同来解,在这一点上A的说法似乎更合乎情理。”

生E:“但A的解释思想存在问题:改变思考情景:分母考虑10个灯取3个,无顺序,而分子考虑时卡口灯必须放第三个,有顺序,这里的道理我想不通。”

同学E的发言已触及到问题的要害,的确没有同学再接下去了。讨论进行到这里陷入了僵局,多数同学露出百思不解的神情。一方面直觉到概率应是7120,另一方面从实际情况考虑A的说法也有道理。现在是教师发挥作用的时候了。但如果直接给出结论不会有好效果,这样做的结果常常是“一听就懂,过后就忘”。

师:“我们小结一下刚才讨论过程中的要点:

同学C的解答没有人提出疑问,直觉上概率应是7120。

讨论的焦点集中在用C还是用A,上面谁对谁错,错因何在?

注意同学E指出的同学A的解法中的一个疑问:“分母考虑10个灯取3个,无顺序,而分子考虑时卡口灯必须放第三个,有顺序”。

3.教材,释疑解难的出发点与归宿

“让我们回到教材!看看等可能事件的概率定义中有什么被我们忽视了。”

随着翻书的声音渐息,教室安静下来,外在的热烈讨论气氛转化为紧张的内在智力活动。

几分钟后,同学B要求发言。

他说:“我的计算是正确的,题目条件是要求‘直到第3次才取到卡口灯泡’一次试验,则n=A310,m是事件A包含的结果数。由定义可知这个‘结果’应是n中的一部分。所以计算m,应该也是排列,即A23A17,所以计算时分母是10只取3只的组合,而分子是组合和排列的混合,m不是n的一部分。”

许多同学听了这个解释仍表示不理解,主要是对“一部分”的意义的不理解。

“皮球”又踢回到教师的脚下,你又有什么高招,让至今仍处在疑虑之中,朦胧之中的学生,能似拨开乌云见青天的豁然开朗,得到真正的理解?

师:“同学们在学习中一定要注意,教材中的黑体字前后的内容和黑体字同样的重要,这些内容有助于我们更深层次的理解黑体字内容的内在含义。大家看教材,等可能事件的概率定义下面,就用集合的观点进一步阐述定义的内涵。下面我们从集合的角度来分析上述问题。

不妨设a螺b螺c螺d卡e卡f卡g卡h卡i卡j卡

教师的解释之一:同学B解答的合理性。

他把“直到第3次才取到卡口灯泡”作为“一次试验”,等可能出现的结果组成一个集合I,用不完全列举法写出集合I=a螺b螺d卡c螺e卡f卡g卡h卡i卡j卡,a螺c螺b螺d卡e卡f卡g卡h卡i卡j卡,…所以n=Card(I)=A310。

由定义,包含m个结果的事件A对应于I的含有m个元素的子集A,则A中的元素应是a螺b螺c螺其中之一在第三个位置的10个字母的排列,用不完全列举法写出集合A=a螺b螺d卡c螺e卡f卡g卡h卡i卡j卡,a螺c螺d卡b螺e卡f卡g卡h卡i卡j卡,…

所以m=Card(A)=A23A17

这就说明同学B的解答是正确的。

部分同学觉醒了;少数人仍然瞪大着眼睛,张大了嘴巴,似仍有疑惑。

教师解释之二:同学A的解答的错误原因。

他用n=C310只是组合无顺序,而m是3只螺口灯任取2只即C23,放1、2位置无顺序,而卡口灯必须放在第三个,从而有顺序。导致m不是n的子集。

违反了计算等可能事件分子与分母必须是“子集个数与全集个数”的规律,因此他的解答方案是错误的。

我们退回到简单情形研究,就看得更清楚了——这常常是解释的好手段!

有两只螺口灯和三只卡口灯即a螺b螺c卡d卡其中恰第三次摸到螺口灯的概率。用同学A解释P=C22C12C34,则集合I=a螺c卡d卡,b螺c卡d卡,a螺b螺d卡,a螺b螺c卡而恰好第三次摸到螺口灯的集合。

A=c卡d卡b螺,c卡d卡a螺显然,A并不是I的子集,因为A集合每个元素中的螺口灯必须放在第三个位置,有顺序,而I集合中的每个元素各元素间没顺序。即A中的c卡d卡b螺→I中c卡d卡b螺c卡b螺d卡d卡b螺c卡因此,I中元素应该是原来的三倍。

至此,全班学生的脸上全都转阴为晴了。

教师的解释之三:从整体全排列考虑,即,“直到第3次才取到卡口灯泡”。那么正确的解答思路是:“一次试验“确定为逐个不重复摸取,等可能出现的n个结果组成集合,Card(I)=A1010,Card(A)=A17·A23·A77,所以P(A)=A17·A23·A77A1010=7120=7120。

捕捉利用学生思维的瞬间亮点,明主开放的数学课堂,必然引发师生间思想的交锋,也必然促进学生灵感和智慧的产生。

案例29一道导数题的拓展

章艺红

新教材中增加了微积分的一些初步知识,为学生处理和解决函数切线方面的问题提供了方便。《导数的几何意义》一节中有这样一道例题:已知曲线y=13x3上的一点P(2,83),求点P处的切线斜率及方程,并配以函数图像。我在此例题讲解时,适当拓展,对一类函数的切线问题进行了类比、归纳。

拓展1、求曲线y=13x3在原点处的切线。

应用例题结论:y′=x2,所以y′|x=0=0,即切线为x轴。

拓展2、思考曲线y=x13在原点处的切线是否存在?若存在,求出方程,若不存在,说明理由。

观察函数图像,如图39,曲线y=13x3在原点处的切线为x轴,则曲线y=x13在原点处的切应为y轴。另一方面,由y′=(x13)′=13x-23,所以y′|x=0不存在,曲线在原点处的切线的斜率不存在。

拓展3、分析曲线y=x2在原点处的切线情况。

由y′|x=0=0,曲线在原点处的切线为x轴。

拓展4、分析曲线y=|x|在x=0处的切线情况。

由limΔx→0-ΔyΔx=lim|Δx|Δx=-1,limΔx→0+ΔyΔx=limΔx→0+|Δx|Δx=1,所以limΔx→0-ΔyΔx不存在,Δ曲线在x=0处的切线不存在。第四章 规律四分析思路常规化化

案例1从高斯的题目讲起

倪晓熠

一、案例描述

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