“向量的数量积”教学案例研究

来源 :数学学习与研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:szw_jlcc
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   课堂教学不是由教师把知识简单的传递给学生,而是由学生自己建构的过程;不是学生被动接收信息,而是主动地提取、储存、转换、运用的过程,这种建构是无法由他人代替的.在教学中应让学生亲身体验、感悟知识的产生、形成、发展、迁移的过程.
  “向量的数量积”是一节有关概念的新授课,在这节课的教学中,笔者努力通过创设:认知冲突、概念创新、问题探究、问题讨论、练习应用的教学“五段”模式,使学生主动吸收信息、建构概念,培养学生创新能力和创造性思维.
  一、创设认知冲突,激发学生的学习欲望
  教师在教学中若能恰当设置认知冲突,运用认知矛盾,方能有效地提高学生的认知水平和激发学生的学习欲望.所以,笔者在“向量的数量积”这堂课的情境引入过程中提出了一个与我们的生活和学生已有的物理知识密切相关问题:“一个物体在力F的作用下发生了位移s,那么该力对此物体所做的功为多少?”接着,教师拿了一个拉杆箱往前走,并不断改变拉杆与地面所成的角度,继续问学生同样的问题,并以此设置悬念,学生对此立即产生了兴趣和求知欲.通过作图分析拉杆箱的受力情况,得出拉力所做的功W=|F||s|cosθ(θ为F和s所成的角),产生了第一次认知冲突,感悟了知识形成的背景.回忆向量的“加、减、数乘”运算,并以此再次创设认知冲突:“两个向量可以定义乘法吗?”这就是所要研究的课题:向量的数量积.这样既创设了认知冲突,激发了学生的学习情感,又使学生明确了学习目的,为后续的学习作好了充分的准备.
  二、创设知识背景,促使学生形成概念
  对概念的传授,传统的教学模式往往会掩盖概念产生的过程及其必然性与合理性,扼杀了学生的创造思维.所以,笔者由一个问题引导学生对概念进行自主建构:“力和位移都是向量,我们可否将其一般化为任意两个向量a,b,可否给出|a||b|cosθ的定义?”因为有了之前的一系列铺垫,学生已经具备了对此信息的辨别能力,之后再让学生建构出“向量的数量积”的确切定义,已是水到渠成了.
  就这样,学生完成了对外界信息的吸收、研究、整理、归纳、理解,即对知识的自主建构的过程,也进行了一次由特殊到一般的归纳抽象过程,其创造力得到一次提升,也获得了一次成功的体验,同时对本课内容“向量的数量积”定义的认识也更为深刻和强烈了.
  三、设置问题研究,强化学生自主学习的能力
  为使学生更为有效的建构知识,教师要提出适当的问题以诱导学生思考和讨论,给予学生解决问题的自主权,刺激学生的思维,提升解决问题的主动性,引导学生发现规律.为使学生探究规律,笔者在教学的第三阶段设置了两个层次的问题供学生进行研究:
  层次一:“我们刚刚在定义中所提到的θ是a,b所形成的夹角,那么向量的夹角该怎么定义呢?”此时教师用课件展示6种不同的两向量的夹角关系:(1)方向相同;(2)方向相反;(3)垂直;(4)两向量共起点;(5)两向量首尾相连;(6)两向量既不共起点也不首尾相连.经过学生的合作式学习、讨论,最终解决了问题并抓住了向量夹角概念最关键的四个字“首首相连”.
  层次二:“对于功这样一个特殊的数量积,无论力与位移如何变化,大家都会求吗?”依旧用课件展示5种不同的力与位移的关系:(1)力与位移方向相同;(2)力与位移方向相反;(3)力与位移垂直;(4)力与位移夹角为30°;(5)力与位移夹角为150°.
  以上两个层次问题的提出和解决既是对概念的注释和基本应用,同时也达到了另外两个个目的:(1)学生通过自主研究、观察,得出了两向量夹角定义中的关键点,培养了他们主动建构知识,完善对问题理解的能力;(2)学生通过已知结论,解决了实际数量积的求解,培养了他们利用已有知识解决实际问题的能力.
  四、设置问题讨论,促进师生相互交流
  在教学过程中,对于一些学生力所能及的问题,我们可以放手让学生去探索、研究,但对于一些学生自主建构起来还有一些困难的问题,还是需要师生一起进行探索与交流,交换各自对问题的认识,这样既有利于知识的形成,又能培养学生的思维和创造性.所以,当教学进行到第四阶段时,教师提出问题:观察数量积的定义,由刚刚对于功这个特殊数量积的研究,对于任意两个非零向量a,b与它们的数量积,大家有何发现与结论?
  通过以上分析归纳,学生对向量的数量积已经有了全面而清楚的了解,而且这种了解是建立在学生主动对信息的吸收和处理的基础上,培养了学生运用从特殊到一般的思维方法去发现问题的能力,也培养了他们学习的创造性和自主性,课堂气氛也显得较为热烈而融洽.
  五、设置理性练习,促进学生的知识迁移
  在这一阶段,笔者设计的练习分为三个层次:一是对概念的简单应用;二是提高层次的应用,在实际几何图形中,求一些数量积;三是对概念的迁移,需要结合数量积的运算律,利用数量积定义的变形形式求两向量的夹角.以上三个层次的练习满足了最基础的练一练,发展层次的研一研,还有了提高层次的跳一跳.使不同层次的学生都有了收获,促使学生实现其自我发展.
  六、结束语
  课堂教学在本质上都有两条线索,一是明线,即对于知识的理解与掌握;二是暗线,旨在培养学生的创新能力,强调学生的自我探索和对信息的吸收、加工、处理、批判、评价的能力.我们在关注明线教学的同时,更应该注重暗线的贯穿和引导,暗线教学本质上又是今后学生学习与发展的一条主线.这也正应了中国的一句古话:要“授之以鱼”,更要“授之以渔”.
  
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