2022年高中数学“立体几何初步”教学研究 .docx
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1、精品_精品资料_专题讲座高中数学“立体几何初步”教学争论袁京生北京市朝阳区训练争论中心一、“立体几何初步”教学内容的整体把握一“立体几何初步”内容的背景分析1不同学段几何学习的特点一个同学从学校的数学课中就接触到了空间图形,由于学问和年龄的限制,他们对空间图形的熟识方法主要是大量的观看、操作,对空间图形形成肯定的感性熟识.在中学,课程支配了简洁几何体的概念及体积公式,三视图的基本学问,正方体的截面、绽开问题,建立了长方体模型概念,已初步具有平面几何基础学问及推理论证才能,总体上看,中学同学对空间图形的熟识主要是直观感知,操作确认,但平面几何的学习又出现出思辨论证等理性的特点.总之,高中以前的同
2、学对空间图形的熟识主要是对图形的整体形象的直观感知,操作确认, 这种基于直观和操作的认知的优点是简便、直观, 不需要更多的学问作基础,但不足也是很明显的, 即不能对空间图形及其内部的元素关系进行深化的分析,不能产生对空间图形本质的熟识 .当同学进入高中以后, 教材对空间图形的有了特的的介绍:立体几何 . 从历次的立体几何教材看, 无论教材怎样变化, 高中立体几何的最终目标都是要从同学可接受的理论高度来熟识空间图形 . 除了传统的综合几何外,近几年的高中大纲或课程标准仍引入了空间向量, 空间向量进入几何,使几何有了更多代数的味道,因此现行的高中几何不完全是欧式几何 .当我们回忆高校的几何学习时,
3、简洁发觉,高校的几何学习正是沿着几何代数化的方向绽开,无论空间解析几何、高等几何、微分几何等无不是通过代数的手段对几何进行争论,通过代数的形式出现几何结论.2几何争论方法的进展关于传统几何的改革,吴文俊先生说“对于几何,对于争论空间形式,你要真正的腾飞,不通过数量关系, 我想不出有什么好方法”吴文俊先生明确指出为了使几何“腾飞” , 必需实行“数量化”的方法,也就是代数化几何的处理方法可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_因此从几何的进展、几何的争论方法和几何课程的变化整体看,随着几何关系越来越复杂,用代数方法争论几何问题成为几何争论进展的大趋势,而且争论几何使用的代数的工具也是不断
4、提升 . 可以设想,假如仍旧用综合几何方法方法平面圆锥曲线的性质是多么的困难. 在空间向量进入中学几何之后,复杂的空间几何问题的解决变得如此的简洁.那么是不是在中学就应当完全抛弃综合几何,把中学的立体几何变成纯粹的代数几何了?答复是否认的, 由于尽管代数几何可以更深刻的熟识复杂几何图形的性质,但直观争论对于初级阶段没有更多学问的同学具有简洁学的特点.另一面, 几何直观在发觉问题, 查找问题的切入点等方面在几何争论中仍起着重要的作用. 正如庞加莱所说:“我们是通过规律去证明,但我们是通过直观去制造. ”从历史的视角看,欧几里德公理体系把几何与规律结合起来,几何就与演绎推理结下了不解之缘, 很久以
5、来几何学就成为训练规律推理的素材. 然而就推理来说, 既有合情推理, 又有演绎推理,而且从数学自身进展的过程来看,即使演绎推理也并非“几何”所独有,它广泛存在于数学的各个分支中.3几何训练的改革英国闻名数学家 M.阿蒂亚曾认为,几何是直观规律,代数是有序规律.这说明,几何学不只是一个数学分支,而且是一种思维方式,它渗透到数学的全部分支.因此, 培育同学的几何直观才能、把握图形的才能就成为高中学习几何的主要目的.近几十年的国际数学训练改革中几何推理的要求发生了一些变化,在学习演绎推理的同时, 强调从具体情境或前提动身,进行肯定的合情推理.从单纯强调几何的演绎推理,转向表达几何争论特点的全面的推理
6、论证方法,只有这样的改革, 才能更全面、 精确的上表达了几何课程的训练价值,特殊是几何在进展同学空间观念,以及观看、操作、试验、探究、合情推理等“过程性”方面的训练价值.2. “立体几何初步”的学问结构与才能结构1大纲和课标中“立体几何初步”学问结构的比较大纲中的立体几何从争论是依据从局部到整体的方式出现的,这种教材结构充分表达了几何公理体系清晰的规律关系,但从认知的角度看,学习的困难较大.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于同学接触空间几何体,先感受到的不行能是点、线、面,而是实实在在的物体,因此课标从人熟识事物的基本规律入手,对其内容进行分层设计,在必修2 中,先从对空间几
7、何体的整体熟识入手,主通过直观感知、操作确认,获得空间几何体的性质,此后,在空间几何体的点、 直线和平面的学习中, 充分利用对模型的观看, 发觉几何体的几何性质并通过简洁的“推理”得到一些直线和平面平行、垂直的几何性质,从微观上为进一步深化 争论空间几何体做了必要的预备. 在选修 2-1 中,第一引入空间向量,在必修2 的基础上完善了几何论证的理论基础,在此基础上对空间几何体进行了深化的争论.因此课标几何课程的其次个整体,表达的是从更加理性的思想方法争论空间几何体,表达的是运算和推理论证的规律依据的整体到位和全面的数学思想方法及才能要求的整体到位 .由此可见,课标出现的是从整体到局部再到整体的
8、结构,这种结构虽然在学问的规律关系上做了一些模糊处理,但它关注同学的思维过程,为合情推理与演绎推理的教学创设了条件,符合同学的认知规律,更有利于同学对空间几何的熟识.2大纲和课标中“立体几何初步”才能结构的比较“立体几何初步”大纲空间想象,规律推理空间想象,规律推理课标空间想象空间想象,规律推理合情、演绎大纲中的立体几何对才能的要求除了运算才能外,教材强调公理化体系,留意逻辑推理,重点要进展同学的空间想像才能和规律推理才能 特殊是演绎推理,这两个才能在学习的一开头就齐头并进, 对同学提出很高的才能要求, 对初学立体几何的同学来说是一个较高的门槛 .课标第一支配的是对空间几何体的整体熟识,要求进
9、展同学的空间想像才能,几何直观才能,而没有对演绎推理做出要求.在“空间点、直线、平面之间的位置关系”的争论中,以长方体为模型,通过说理归纳出判定定理,不证明或简洁推理进行论证归纳并论证明性质定理,在“空间向量与立体几何”的学习中,又以几何直观、规律推理与向量运算相结合, 完善了空间几何推理论证的理论基础,并对空间几何中较难的问题进行证明.可见在立体几何这三部分中,把空间想像才能,规律推理才能,适当分开,有所侧重的、分阶段的进行培育,这一编排有助于进展同学的空间观念、培育同学的空间想象才能、几何直观才能, 同时降低学习立体几何的门槛,同时表达了让不同的同学在数学上得到不同的进展的课标理念 .3.
10、 “立体几何初步”中的推理论证方法渗透公理化思想,提倡合情推理和演绎推理相结合可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1正确熟识立体几何中的推理教学课标在内容的设计上不是以单纯的论证几何为主线绽开几何争论的,而是让同学在自主探究的过程中, 懂得有关数学概念, 体会数学思想方法,将合情推理与演绎推理有机的结合在一起 .所以外表上看,课标对线面平行、线面垂直的判定不作证明,只要求操作确认, 好像减弱了立体几何的规律推理与证明,但课标的理念特别清晰,就是分步到位,因此立体几何教学不应无视推理与证明的训练,应第一使同学在特殊情境下通过直观感知、操作确认, 对空间中的点、线、 面之间的位置关系有
11、肯定的感性熟识,在此基础上进一步通过直观感知、 操作确认, 归纳出有关空间图形位置关系的一些判定定理和性质定理,并对性质定理加以规律证明,通过上述数学活动培育同学的空间想象力和规律推理才能.2既要讲推理,更要讲道理在没有充分供应推理论证的理论依据的前提下,讲道理也是培育推理论证才能的一种方式, 将合情推理与演绎推理有机结合,做到既要讲推理,更要讲道理,在合情推理与演绎证明中间找到一个适当的平稳点,防止了仅仅靠操作确认,直观判定的低层次思维.3表达几何课程的训练价值几何教学中的基本思想方法和思维方法表达了数学强大的训练功能,合情推理、演绎推理、公理化思想对于人的科学思想和世界观的形成有庞大的影响
12、力,因此在几何教学中,有意识的培育同学把握图形的才能,培育同学合情推理、 演绎推理的才能, 渗透公理化思想,可以表达几何课程的训练价值.二“立体几何初步”教学内容的重点、难点以及争论方法1. 重点:空间几何体的结构特点:柱、锥、台、球的结构特点的概括.空间几何体的三视图与直观图:几何体的三视图和直观图的画法.空间几何体的外表积与体积:明白柱、锥、台、球的外表积与体积的运算公式. 空间点、直线、平面的位置关系:空间直线、平面的位置关系.直线、平面平行的判定及其性质:判定定理和性质定理的归纳.直线、平面垂直的判定及其性质:判定定理和性质定理的归纳.2. 难点:空间几何体结构特点的概括:柱、锥、台球
13、的结构特点的概括.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_空间几何体的三视图与直观图:识别三视图所表示的几何体. 空间点、直线、平面的位置关系:三种语言的转化.直线、平面平行的判定及其性质:性质定理的证明.直线、平面垂直的判定及其性质:性质定理的证明.3. 争论方法:直观感知,操作确认,思辨论证,度量运算.二、“立体几何初步”的教学争论与建议一“空间几何体”的教学争论与建议“空间几何体”的内容包括:“空间几何体的结构”、“空间几何体的三视图和直观图”、“空间几何体的外表积与体积”三个部分,它们分别从几何体的结构和概念、几何体的空间图形和正投影图形、几何体的度量三个视角刻画了几何体的特点
14、.学习“空间几何体”是培育同学同学空间想象才能的大好时机,是“空间点、线、面的位置关系” 学习的学问基础与才能基础,缺乏对空间几何体的熟识才能不仅“空间几何体” 的相关内容学不好,而且对于“空间点、线、面的位置关系”的学习影响很大空间想象能力与推理论证才能相互影响.1关于“空间几何体的结构”的教学建议1搭建学习的基础“空间几何体的结构”中的几何概念是通过 “线、面”来刻画的, 不同的是这里的 “线、面”是用空间几何体中的线段和围成几何体的面多边形,这样的处理使得同学在具体的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_几何体的学习中更简洁懂得具体的“线、面”,为将来学习抽象的点、线、面供应初
15、步的经验,因此,应抓住时机渗透通过具体懂得抽象和用几何元素刻画几何对象的思想方法.2几何概念的懂得应留意归纳和辨析几何概念的教学中应留意通过假设干几何图形的观看与提炼共性的方式概括某一类几何体的特点.另一面应通过文字或图形让同学对几何概念从文字及空间图形等方面进行辨析,深化对概念的懂得.例:有两个面相互平行,其余各面都是平行四边形的几何体是否是棱柱? 分析:对比定义“一般的,有两个面相互平行,其余各面都是四边形, 并且每相邻两个四边形的公共边都相互平行,由这些面所围成的多面体叫做棱柱”,缺少“每相邻两个四边形的公共边都相互平行”,反例如图 .例:每个面都是平行四边形的几何体是否是棱柱?分析:由
16、定义缺少“每相邻两个四边形的公共边都相互平行”, 反例如图 .3关于直棱柱、正棱柱、正棱锥等内容的教学建议由于同学仍没有学习直线与平面、平面与平面的平行和垂直等位置关系等相关学问,因此在“空间几何体的结构”中可以以“直观感知、操作确认”从直观的方式介绍给同学,严格的概念可以在“空间点、直线、平面的位置关系” 部分介绍,以到达从本质上把握这些空间几何体的特点. 所以,这部分的支配,我们认为应遵循 “ 整体局部整体” 的原就 .4直观的基础上加强思辨的训练虽然同学仍没有学习“空间点、线、面的位置关系”,缺乏推理论证的基础,但不能认为“空间几何体的结构” 的学习就是简洁的直观观看,其教学定位应当是在
17、懂得概念基础之上的空间想象与思辨的训练,这一点老师们应当给与足够的重视.例:棱长为 2 的正四周体的四个顶点都在同一个球面上,假设过该球球心的一个截面如图,就图中三角形正四周体的截面的面积是A.B.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_C.D.分析:必需明确过球心截面肯定与四周体的某一个棱垂直逻辑推理,因此正四周体ABCD中的 CBE符合题目要求,其中E 为 AD的中点 .简洁运算,所以. 应选 C.留意: 几何体的结构教学中应留意直观感知与思辨推理相结合. 2三视图教学中的问题及计策1学习三视图的必要性空间几何体的结构是对于空间几何体特定的元素的位置关系来刻画空间几何体的概念和图形
18、的, 这种对于空间图形的刻画是抽象的,而空间几何体的三视图是从三个相互垂直 的方向的正投影刻画空间几何体,是用简洁懂得的平面图形刻画抽象的空间图形,这对于帮忙同学建立空间观念,降低立体几何的入门难度是特别有利的.空间几何体的三视图供应了将空间图形转化为平面图形的重要范例和途径三垂直方向,建立了空间几何体与空间点线面位置关系的有机联系.三视图部分在空间几何体的结构与其次章点、线、面位置关系之间,起着承上启下的作用, 联系着空间图形与平面图形,三视图的学习是培育空间想象才能的重要途径,由于无论是从平面到空间合成仍是从空间到平面分解,都对于同学的空间想象才能提出了较高的要求,因此三视图部分承载的功能
19、许多. 为立体几何的后续学习打好了空间想象的基础 .2学习三视图应留意的问题强化正投影在解决三视图问题中的作用在三视图的学习中同学往往比较关注空间几何体与它的三个视图是何图形,或者机械的运用三个视图之间的数量关系来画图,而无视它们的本质.例:如右图,三棱柱的全部棱长都相等,且侧棱与底面垂直, 画出它的三视图 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_留意:同学在初学画出三视图时,往往侧视图错误较多尺寸等,其缘由主要是不懂得侧视图的形成过程,不能把握正投影的基本方法画好几何体的三视图的基础是画好线段的三视图.例如右图,在正方体ABCD- A1B1C1D1 中,点 MN分别是 BC,CC1
20、 的中点,就图中阴影部分在平面ADD1A1 的正投影为 分析:此题难度不大,在考查正投影概念的同时也考查了空间 想象才能,解题只要抓住正投影平行且垂直的特点,就易知点N的正投影是自身,应选 A.DD1 的中点,点M的正投影是 AD的中点,点 A的正投影是留意:三视图的教学中应抓住正投影不放.几何体与三视图非一一对应同学学习三视图时学会了用三视图刻画空间几何体,这时他们往往会认为空间几何体与其三视图之间永久是一一对应的,事实上这是不正确的.例墙角处有即层,每层有个正方体个相同的小正方体堆成如下图的立体图形 . 假如你准备搬走其中部分小正方体你最多可以搬走 2 个小正方体 ., 但期望搬完后, 它
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