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虽然数学知识是数学学习的基石,但是数学思维、数学思想和解决数学问题的能力更能反映一个学生的数学核心素养。而数学问题是激发学生学习兴趣,开启学生数学思维,培植学生数学思想方法的平台和载体,在一个个精心设计的问题教学中,学生的数学思维和数学能力才能不断提升和优化。下面笔者以苏科版数学教材八年级下册“矩形、菱形、正方形”第一课时为例,阐述问题教学在数学课堂上的应用。
一、教学实录与分析
1.基于情境引入的问题教学。
师:前几节课学习了平行四边形,哪位同学说说我们是从哪些角度来研究平行四边形的?
生1:平行四边形的概念、性质、判定、应用。
师:请同学们拿出事先准备好的 Rt[△ABC]纸片([∠B]=90[°])、图钉和白纸,在白纸上描出Rt[△ABC]的形状,再绕斜边AC的中点O旋转180[°]后描下旋转后三角形的形状。以小组为单位讨论并回答下列问题:
问题1 前后图形拼成的形状是平行四边形吗?
问题2 如果是,它与我们之前所学的平行四边形有什么不同的地方?
生2:请大家看图1,我们由[∠BAC]=[∠DCA],[∠BCA]=[∠DAC](或AB=CD,AD=CB)可证得这个四边形是平行四边形。
生3:它与我们之前所学的平行四边形不同的地方是一个内角为直角,其他三个内角也为直角,可以利用平行四边形的性质证明。
问题3 通过刚才的分析,你能用一句话描述一下这个图形吗?
生4:有一个角是直角的平行四边形。
(教师板书矩形定义:有一個角是直角的平行四边形叫作矩形。矩形通常也叫长方形。)
【设计意图】笔者设计的操作活动,让学生回顾了平行四边形的相关知识,认识到平行四边形和矩形的联系,进而得到矩形的定义。学生通过操作活动,体验从旧知到新知的过程,让新知生长在已有知识点之上。
2.基于知识类比的问题教学。
师:从定义可以看出,矩形是特殊的平行四边形,其肯定具有平行四边形的性质。那么我们研究平行四边形的性质时,是从哪些方面研究的呢?具体是什么呢?
生:边、角、对角线、对称性……
师:通过类比思想,我们也可以从对边、对角、对角线、对称性来研究矩形。请同学来分析一下。
生5:对边——平行且相等,角——相等且全都是90[°],对角线——互相平分且相等。
师:为什么对角线相等?
生5:只要证[△ABC]≌[△DCB],即可得AC=BD。
生6:对称性——中心对称、轴对称性。矩形是特殊的平行四边形,具有平行四边形中心对称的性质。同时,我们沿着上下对边的中点连线所在直线折叠,发现左右两边重合,说明矩形是轴对称图形,而且有两条对称轴。
师:我们一起来归纳提炼。
【设计意图】通过类比思想,学生明确研究方向,从而对矩形的性质有了更深层次的理解和认知。同时,这样的数学问题教学为学生研究数学提供了途径和方法,促进了学生数学知识的有效内化。
3.基于例题深化的问题教学。
教材上本课时内容只有一个例题,如何用好此例题是关键。为此,笔者设计了问题串,旨在激发学生的课堂思维,发展学生自主探究的能力。
例 如图2,矩形ABCD的对角线AC、BD相交于O。
问题4 在此题设条件下,[△AOB]是等腰三角形吗?
生7:由矩形对角线互相平分可得AO=[12]AC,BO=[12]BD,且AC=BD,则AO=BO,所以[△AOB]是等腰三角形。
问题5 增加条件AC=2AB,则[△AOB]是什么三角形?(此问源于教材。)
生8:[∵]AC=2AB,[∴]AB=[12]AC。[∵]AO=[12]AC,BO=[12]BD,AC=BD,[∴]AO=BO=AB,[∴][△ABC]是等边三角形。
问题6 图中被对角线分割而成的三角形中还有等腰三角形吗?
生9:只要将上面的证明调整一下,由矩形可得AO=CO=BO=DO=[12]AC=[12]BD。因此,[△AOB]、[△DOC]、[△AOD]、[△BOC]都是等腰三角形。
问题7 对图中被对角线分割的三角形,你还有什么认识吗?
生10:我们通过边角边可以证得[△ABC?][△DCB][?][△BAD?][△CDA],且每个三角形面积为矩形的一半,即[S△ABC]=[S△DCB]=[S△BAD]=[S△CDA]=[12][S矩形ABCD]。
生11: [∵]AO为[△ABD]的中线,[∴][S△ABO]=[S△ADO]=[12][S△ABD]=[14][S矩形ABCD],[∴][S△AOB]=[S△COD]=[S△AOD]=[S△BOC]=[14][S矩形ABCD]。
师:哪位同学能将刚才的知识总结一下?
生12:每条对角线将矩形分成两个直角三角形,共计4个直角三角形,它们全等,每个直角三角形的面积为矩形面积的二分之一;两条对角线把矩形分成4个等腰三角形,且每个三角形面积相等,都是矩形面积的四分之一。 问题8 通过刚才的研究,请同学们观察等式AO=CO=BO=DO=[12]AC=[12]BD,还能发现什么?
生13:从这个等式中首尾两项得AO=[12]BD,背景是在矩形中,各个内角都是直角,所以可得直角三角形中斜边上的中线等于斜边的一半。
【设计意图】本环节设计的教学问题都是围绕着教材例题展开的,旨在引导学生明确研究的方向,分析在一定条件下,问题发生、发展和变化的规律,探索解决数学问题的规律,体会数学思想方法。围绕例题深化的数学问题按照一定顺序揭示规律,逐步推进深入,使得学生能够在主动构建数学知识的同时优化数学思维,归纳数学思想方法。
4.基于新知运用的问题教学。
问题9 再看图2,矩形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,请增加一个条件,使得[△AOB]是等边三角形。
……
师:同学们回答得都很好,现将同学们提出的这些条件整理为“角”“边”两类。
(教师板书。角: [∠ABO]=60[°],[∠BOC]=120[°],[∠BCA]=30[°]。
边:AB=[12]AC,AB=OA,AB=OB;CD=[12]BD,CD=OD,CD=OC。)
师:我们找其中一个条件如[∠BCA]=30[°],請一名同学加以证明。
生14:由上可知[△AOB]是等腰三角形,又[∵] [∠BCA]=30[°], [∴][∠BAC]=60[°],[∴][△AOB]是等边三角形。
师:由[∠BCA]=30[°]可得[△AOB]是等边三角形,所以AB=AO=[12]AC,这是我们学过的什么知识呢?
生15:直角三角形中30[°]角所对的直角边是斜边的一半。
问题10 再看图2,矩形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,若[∠AOD]=120[°],AB=4cm,求矩形对角线的长。
生16:由刚才的结论[△AOB]为等边三角形,[∴]AB=AO=[12]AC=4,[∴]AC=8。
生17:由[∠AOD]=120[°],得到[∠ACB]=30[°],直角三角形中30[°]角所对的直角边是斜边的一半,[∴]AC=2AB=8。
【设计意图】新知运用的问题教学有助于学生更加深刻地理解新知,认识数学的本质。学生通过这两个问题,对图中[△AOB]是等边三角形有了本质的认识,并且通过一个开放性的问题收集素材,顺利实现了对已有知识“直角三角形中30[°] 角所对的直角边是斜边的一半”的再认识,同时也对相关问题的解决明确了思路和方向。
二、基于问题教学的思考
课堂教学中的问题设计和教学设计是问题教学的前提和基础。因此,数学的问题教学需要教师对教材内容进行深刻解读,明确本节课的教学目标。教师应以数学知识的形成过程、内涵特点等方面为问题教学的切入点,精心设计一些具有一定目的性、层次性,符合学生已有基础知识、学习水平和已有探索经验的问题,让问题教学成为学生数学知识、数学思想和数学能力不断增长的根基。以数学知识的本质、数学思维的启发、数学经验的增长为基础的高质量问题,一定能激发学生深度的参与兴趣。
数学思想是数学问题教学的根,问题教学实现“知识构建”到“思想引领”的转变。问题是问题教学的心脏,是学生思维活动的发源地。基于数学思想的问题教学,将知识、方法问题化,通过问题教学唤醒学生的探究意识,引发思考,将学生从知识学习引入方法积累并走向思想升华,以此领悟知识构建的本质。
教师将数学知识、数学思想进行问题化教学,能将需要教授的内容连续化、变式化为有实质意义的数学问题,引发学生持续地辨析、思考,激发学生内在的学习动力,引导学生从多维度理解数学知识,培养学生学习的兴趣,将学生引入深度学习,培养数学学科精神,为后续的数学学习提供可持续的学习力。
(作者单位:江苏省张家港市梁丰初级中学)
一、教学实录与分析
1.基于情境引入的问题教学。
师:前几节课学习了平行四边形,哪位同学说说我们是从哪些角度来研究平行四边形的?
生1:平行四边形的概念、性质、判定、应用。
师:请同学们拿出事先准备好的 Rt[△ABC]纸片([∠B]=90[°])、图钉和白纸,在白纸上描出Rt[△ABC]的形状,再绕斜边AC的中点O旋转180[°]后描下旋转后三角形的形状。以小组为单位讨论并回答下列问题:
问题1 前后图形拼成的形状是平行四边形吗?
问题2 如果是,它与我们之前所学的平行四边形有什么不同的地方?
生2:请大家看图1,我们由[∠BAC]=[∠DCA],[∠BCA]=[∠DAC](或AB=CD,AD=CB)可证得这个四边形是平行四边形。
生3:它与我们之前所学的平行四边形不同的地方是一个内角为直角,其他三个内角也为直角,可以利用平行四边形的性质证明。
问题3 通过刚才的分析,你能用一句话描述一下这个图形吗?
生4:有一个角是直角的平行四边形。
(教师板书矩形定义:有一個角是直角的平行四边形叫作矩形。矩形通常也叫长方形。)
【设计意图】笔者设计的操作活动,让学生回顾了平行四边形的相关知识,认识到平行四边形和矩形的联系,进而得到矩形的定义。学生通过操作活动,体验从旧知到新知的过程,让新知生长在已有知识点之上。
2.基于知识类比的问题教学。
师:从定义可以看出,矩形是特殊的平行四边形,其肯定具有平行四边形的性质。那么我们研究平行四边形的性质时,是从哪些方面研究的呢?具体是什么呢?
生:边、角、对角线、对称性……
师:通过类比思想,我们也可以从对边、对角、对角线、对称性来研究矩形。请同学来分析一下。
生5:对边——平行且相等,角——相等且全都是90[°],对角线——互相平分且相等。
师:为什么对角线相等?
生5:只要证[△ABC]≌[△DCB],即可得AC=BD。
生6:对称性——中心对称、轴对称性。矩形是特殊的平行四边形,具有平行四边形中心对称的性质。同时,我们沿着上下对边的中点连线所在直线折叠,发现左右两边重合,说明矩形是轴对称图形,而且有两条对称轴。
师:我们一起来归纳提炼。
【设计意图】通过类比思想,学生明确研究方向,从而对矩形的性质有了更深层次的理解和认知。同时,这样的数学问题教学为学生研究数学提供了途径和方法,促进了学生数学知识的有效内化。
3.基于例题深化的问题教学。
教材上本课时内容只有一个例题,如何用好此例题是关键。为此,笔者设计了问题串,旨在激发学生的课堂思维,发展学生自主探究的能力。
例 如图2,矩形ABCD的对角线AC、BD相交于O。
问题4 在此题设条件下,[△AOB]是等腰三角形吗?
生7:由矩形对角线互相平分可得AO=[12]AC,BO=[12]BD,且AC=BD,则AO=BO,所以[△AOB]是等腰三角形。
问题5 增加条件AC=2AB,则[△AOB]是什么三角形?(此问源于教材。)
生8:[∵]AC=2AB,[∴]AB=[12]AC。[∵]AO=[12]AC,BO=[12]BD,AC=BD,[∴]AO=BO=AB,[∴][△ABC]是等边三角形。
问题6 图中被对角线分割而成的三角形中还有等腰三角形吗?
生9:只要将上面的证明调整一下,由矩形可得AO=CO=BO=DO=[12]AC=[12]BD。因此,[△AOB]、[△DOC]、[△AOD]、[△BOC]都是等腰三角形。
问题7 对图中被对角线分割的三角形,你还有什么认识吗?
生10:我们通过边角边可以证得[△ABC?][△DCB][?][△BAD?][△CDA],且每个三角形面积为矩形的一半,即[S△ABC]=[S△DCB]=[S△BAD]=[S△CDA]=[12][S矩形ABCD]。
生11: [∵]AO为[△ABD]的中线,[∴][S△ABO]=[S△ADO]=[12][S△ABD]=[14][S矩形ABCD],[∴][S△AOB]=[S△COD]=[S△AOD]=[S△BOC]=[14][S矩形ABCD]。
师:哪位同学能将刚才的知识总结一下?
生12:每条对角线将矩形分成两个直角三角形,共计4个直角三角形,它们全等,每个直角三角形的面积为矩形面积的二分之一;两条对角线把矩形分成4个等腰三角形,且每个三角形面积相等,都是矩形面积的四分之一。 问题8 通过刚才的研究,请同学们观察等式AO=CO=BO=DO=[12]AC=[12]BD,还能发现什么?
生13:从这个等式中首尾两项得AO=[12]BD,背景是在矩形中,各个内角都是直角,所以可得直角三角形中斜边上的中线等于斜边的一半。
【设计意图】本环节设计的教学问题都是围绕着教材例题展开的,旨在引导学生明确研究的方向,分析在一定条件下,问题发生、发展和变化的规律,探索解决数学问题的规律,体会数学思想方法。围绕例题深化的数学问题按照一定顺序揭示规律,逐步推进深入,使得学生能够在主动构建数学知识的同时优化数学思维,归纳数学思想方法。
4.基于新知运用的问题教学。
问题9 再看图2,矩形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,请增加一个条件,使得[△AOB]是等边三角形。
……
师:同学们回答得都很好,现将同学们提出的这些条件整理为“角”“边”两类。
(教师板书。角: [∠ABO]=60[°],[∠BOC]=120[°],[∠BCA]=30[°]。
边:AB=[12]AC,AB=OA,AB=OB;CD=[12]BD,CD=OD,CD=OC。)
师:我们找其中一个条件如[∠BCA]=30[°],請一名同学加以证明。
生14:由上可知[△AOB]是等腰三角形,又[∵] [∠BCA]=30[°], [∴][∠BAC]=60[°],[∴][△AOB]是等边三角形。
师:由[∠BCA]=30[°]可得[△AOB]是等边三角形,所以AB=AO=[12]AC,这是我们学过的什么知识呢?
生15:直角三角形中30[°]角所对的直角边是斜边的一半。
问题10 再看图2,矩形ABCD的对角线AC、BD相交于点O,若[∠AOD]=120[°],AB=4cm,求矩形对角线的长。
生16:由刚才的结论[△AOB]为等边三角形,[∴]AB=AO=[12]AC=4,[∴]AC=8。
生17:由[∠AOD]=120[°],得到[∠ACB]=30[°],直角三角形中30[°]角所对的直角边是斜边的一半,[∴]AC=2AB=8。
【设计意图】新知运用的问题教学有助于学生更加深刻地理解新知,认识数学的本质。学生通过这两个问题,对图中[△AOB]是等边三角形有了本质的认识,并且通过一个开放性的问题收集素材,顺利实现了对已有知识“直角三角形中30[°] 角所对的直角边是斜边的一半”的再认识,同时也对相关问题的解决明确了思路和方向。
二、基于问题教学的思考
课堂教学中的问题设计和教学设计是问题教学的前提和基础。因此,数学的问题教学需要教师对教材内容进行深刻解读,明确本节课的教学目标。教师应以数学知识的形成过程、内涵特点等方面为问题教学的切入点,精心设计一些具有一定目的性、层次性,符合学生已有基础知识、学习水平和已有探索经验的问题,让问题教学成为学生数学知识、数学思想和数学能力不断增长的根基。以数学知识的本质、数学思维的启发、数学经验的增长为基础的高质量问题,一定能激发学生深度的参与兴趣。
数学思想是数学问题教学的根,问题教学实现“知识构建”到“思想引领”的转变。问题是问题教学的心脏,是学生思维活动的发源地。基于数学思想的问题教学,将知识、方法问题化,通过问题教学唤醒学生的探究意识,引发思考,将学生从知识学习引入方法积累并走向思想升华,以此领悟知识构建的本质。
教师将数学知识、数学思想进行问题化教学,能将需要教授的内容连续化、变式化为有实质意义的数学问题,引发学生持续地辨析、思考,激发学生内在的学习动力,引导学生从多维度理解数学知识,培养学生学习的兴趣,将学生引入深度学习,培养数学学科精神,为后续的数学学习提供可持续的学习力。
(作者单位:江苏省张家港市梁丰初级中学)