探索·验证·应用——关注问题提出的“垂径定理”的教学实践论文_高磊

(萧山区瓜沥镇党山初中,311245)

摘要:课堂教学中,教学模式不是一成不变的,它是多样化的,但不管是何种模式的构建,都是为了更好地服务于课堂。“问题提出”式教学能有效服务于课堂,在课堂知识不断生成的过程中,通过“问题提出”能更好地对知识、技能进行巩固与拓展。同时,教师能从“问题”中了解学生的掌握情况和思维层次,并根据实际情况调整教学内容,提高教学的有效性。本文将尝试着从自身的教学实践出发,以浙教版初中数学九年级上册3.3垂径定理为例,阐述笔者在初中数学的教学中些许做法及思考,力求提高学生的学习品质和数学素养。

关键词:教学模式;问题提出;问题意识

一、折叠猜想,概括垂径定理

在圆的初步认识时,学生已经认识到圆是一个轴对称图形,有具体的图形时,能够利用轴对称猜想出边、角之间的关系。

1、课前给每个学生下发一张圆形纸片,提问:你能找到圆形纸片的圆心吗?(垂径定理的本质对称,是本节课的铺垫)

生(1):将圆对折,所得的半圆再对折即可找到圆心;

生(2):将圆对折得到直径,打开后再将圆对折得到另一条直径,两直径的交点就是圆心;

生(3):利用三角板,作两直角三角形得到两条直径,两直径交点即是圆心。(知识点所属3.5圆周角一节,部分学生已经自学,能简单运用,此时应赞赏与鼓励)

追问:圆是______对称图形,对称轴是______.

此环节的设计,学生通过探索、呈现、交流,给学生提供动手实践的机会,并积累数学实践经验,对已学知识进行实践运用,培养学生动手获知能力,同时对圆的轴对称性进行复习,为后面的教学作下铺垫。

2、在圆O中,已知AB是圆O的一条弦,任意作一条弦CD使所得的图形仍是一个轴对称图形,请学生在学案上作图,并将所作的图进行分类。

本环节的设计,学生经历作图的过程,感受圆内直径与弦的位置关系的多样性。教学中通过学生的画一画,增强学生对圆的轴对称性的理解,给后续垂径定理的推出埋下伏笔,主要指向垂径定理所需的弦需要满足的条件。

3、基于学生已有的知识,不难发现图中的一些结论,对于学生给出的结论,只要言之有理都给予肯定。通过这个环节培养学生的几何直观,能够大胆地从图形中发现线段、弧之间的数量关系、位置关系,这是学生们通过合情推理、猜想而发现的。从图形中,抽象出它的本质,是数学研究几何问题的一般思维过程,让学生们自然而然发现问题。

二、凸显推理,归纳证明定理

合情的猜想需要严谨的说理论证作为依托,才能作为定理运用于现实,为证明我们的猜想,归纳出垂径定理的内容并将之证明。垂径定理的题设和结论如下:

推理思想是数学教学中最基本也是最重要的数学素养,定理的证明是本节课的教学难点,方法二的证明也可以用三角形的全等进行说理,后续弧的相等也可以用对称说明,垂径定理的给出也带出等弧、弧的中点概念。

三、深入探究,编题丰富定理

问题提出是从一个简单问题(或题设)引入,层层挖掘,逐步演绎,是一个探究、创新的过程。课堂上关注学生的问题提出,有助于培养学生的高阶思维,也有助于提高他们的学习兴致,加深对所学知识的理解与深化,培养学生的创新思维,提升自主探究的能力。

1、基于基本图形的拟制题

以垂径定理为基础,对其进行一定的改编后得到的题目,有垂径定理可得平分弦,勾股定理可以知道半径、半弦、弦心距(解决问题过程中引入弦心距概念,预设学生可以设计出相关问题,实际中也的确是学生提出的)之间的数量关系,此时,对于此类问题及时进行小结:已知半径、半弦、弦心距中的两个量就可以求出第三个量。

也有思维比较活跃的同学,结合直线外一点到已知直线上所有点的连线中垂线段最短,给出以下问题,同时在问题解决过程中引出垂径定理的运用时并不一定是直径,也可以是直径的一部分,将问题推向更深层次。

2、基于反向思维的逆命题

学生思考:如果将垂径定理的题设与结论互换,是否可以编制出新的问题,这也是问题发现的一种方式。当然,题设结论互换后所得的问题不一定是真命题,是否正确可以由已学的基本事实、定义、定理等进行证明,因此编题也是一个对问题再思考的过程。

这让我很惊喜,这不就是垂径定理的推论吗?相信只要给学生们足够的时间,他们总会给你得到意想不到的惊喜,在随后的小组讨论、全班讨论中,变化题设和结论可以得到更多的推论:

(1)平分弦(不是直径)的直径垂直于弦,并且平分弦所对的两条弧.

(2)弦的垂直平分线经过圆心,并且平分弦所对的两条弧.

(3)平分弦所对的一条弧的直径,垂直平分弦,并且平分弦所对的另一条弧.

......

归纳结论:只要得到以下五个条件中的任意两个条件就可以推出其他三个结论

①垂直于弦 ② 过圆心 ③平分弦 ④平分弦所对的优弧 ⑤平分弦所对的劣弧

四、结合实际,建模解决问题

数学来源于生活又反哺于生活,细心观察不难发现生活中的数学问题。也有学生在考虑问题时结合了实际背景,从实际问题中抽象出了数学问题。至此,学生对于垂径定理以及其逆定理有了一定的了解,此时给出一个实际的背景-----拱桥(可近似看成圆的一部分),这也是有关圆问题中常见的背景,让学生以此为背景结合生活情境、垂径定理有关知识设计问题。

在本次教学中,同学们思维非常活跃,各种思维的碰撞。同时,垂径定理中所包含的知识点都淋漓尽致地展现在学生的题目中,这堂课我有被感动到,感觉数学课就应该如此开展问题意识是创新的基础,是我们现代教育需要关注和培养的。在教学中,往往因忽视学生对于问题的发现,而使学生的思维停步在某一个节点,运用“问题提出”式教学,能有效地解决这类问题,在掌握知识技能的同时培养学生的高阶思维,提升学生的核心素养。

模式探究是一个长期的过程,也是需要与时俱进的。这一年来对该模式的探究有一定的收获,这不是句点,而是一个新的起点。在下一学年中,我们将一如既往、勇于实践、大胆研究,逐步完善“问题提出”这一教学模式在初中数学课堂中的运用。

论文作者:高磊

论文发表刊物:《知识-力量》2019年12月60期

论文发表时间:2020/3/4

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