直线与圆位置关系的解题教学

来源 :课程教育研究·新教师教学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haliluluya
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  [摘要]在数学学习中,学生对于概念的的获得、定理的运用通常通过解题来实现。为促进学生解题能力的形成,教师在实际教学中要善于运用解题思想进行教学。本研究利用波利亚的“怎样解题表”探究圆的标准方程,以期对教育者们有有一定的启示作用。
  [关键词]解题教学;波利亚;启发性
  【中图分类号】G633.6
  波利亚的《怎样解题》以注重研究数学解题的思维过程为特色,在解题方面是数学启发法现代研究的先驱。波利亚认为学生不需要获得解决所有问题的万能方法,他强调数学思想和方法的教学,期望学生在分析解题的过程中形成自己的模式,以便在以后的解题过程中可以运用。根据之前成功的的模式和方法,波利亚总结出了一份“怎样解题表”,表中将解决问题分为四个阶段:
  首先,我们必须了解问题,我们必须清楚的看到要求的是什么?
  其次,我们必须了解各个项之间有怎样的联系?未知数和数据之间有什么关系?为了得到解题的思路,我们应该制定一个具体的方案。
  再次,实现我们的计划。
  最后,回顾所完成的解答,对它进行检查和记忆。
  直线与圆的位置关系这一内容,蕴含着丰富的数学思想.首先,直线与圆的位置这一几何特征,是通过点的坐标和直线、圆的方程来研究,体现了数形结合的思想方法.其次,从本节课知识的研究过程来看,由“几何问题(位置关系)”到“代数问题(坐标、方程、点到直线的距离公式、联立方程组等),再到“几何问题(分析代数结果的几何含义)”,充分体现了由“形”到“数”,再由“数”到“形”的转化过程,是转化思想的具体应用.本研究中,教师借助《直线与圆的位置关系》的教学对解题表中的四个阶段进行详细阐述,以供参考。
  问题:一个小岛的周围有很多暗礁,暗礁分布在以小岛为圆心,30千米为半径的圆形区域内。现在,小岛位于轮船正西70千米处港口位于小岛正北40千米处,如果轮船沿直线回港口,是否会触礁?
  一、弄清题目
  师:在这个问题中,已知条件有哪些?要求的问题是什么?
  生:已知条件是小岛和轮船,小岛和港口的相对位置及暗礁的分布区域,要求的是轮船直线返回会不会触礁。
  师:怎么判断轮船会不会触礁?
  生:看轮船的航线与暗礁所在的圆形区域有没有交点,若有交点则会触礁,若无交点则不会触礁。
  二、拟定计划
  师:这就转化为了判断直线与圆的位置关系的问题,但是这道题里没有具体的点的坐标和圆的方程,你能把它转化为数学语言吗?
  生:建立以小岛为中心的直角坐标系,取正北方向为 轴的正方向,正东方向为 轴的正方向,则可以得到港口的坐标为 ,轮船的坐标为 ,圆的方程即为 。
  师:那我们怎么判断直线与圆有无交点呢,我们之前解决过类似的问题没?
  生:前面学两条直线的位置关系时,联立两直线的方程,看有无公共解,若有,则有交点;若无,则无公共点。
  师:我们这里要联立哪些图形的方程?
  生:轮船航线所在的直线方程和暗礁所在圆形区域的方程。
  师:我们的已知条件是否充分,若不充分,还缺少什么?你能求得缺少的条件吗?
  生:已知条件不充分,缺少航线所在直线的方程,但是我们可以通过轮船和港口的位置获得所需直线的方程。
  师:很好,有了直线和圆的方程之后,联系起来,我们就可以根据公共解的有无判断直线和圆的位置关系了,这是我们设想的计划。
  三、執行计划
  生:建立如图所示的直角坐标系,已知直线过点 和 ,则可以得到直线的方程为: ,联立直线与圆的方程:
  求解即可。
  四、回顾
  师:你能从其它角度验证你的答案是否正确吗?
  生:我们还可以求圆心到直线的距离,根据距离与半径的关系判断直线与圆的位置关系。
  师:很好,这位同学从几何的角度对这个问题做了处理,这两种方法都是可行的,同学们可以课下进行检验两种方法做出的结果是否相同。同学们思考一下,若再碰到判断图形是否相交的问题,我们怎样进行解决?
  生:求出图形的解析式,联立起来,看是否有公共解即可。
  波利亚解题表中最重视的是对学生思维的启发,主张苏格拉底的产婆式问答法。教师在教学过程中,不要基于表达自己的想法,要尽可能的使学生表达他们的想法。在这堂课中,教师使用的语言主要为提示语,如:已知条件有哪些?我们之前解决过类似的问题没?这些提示语的使用实际上是使解题者自我反思,自我诘问,有利于培养学生良好的解题习惯和反思习惯。因此,这种教学方法,无论是对激发学生学数学的兴趣,还是培养学生数学思维能力都具有重要的意义。
  参考文献
  [1]波利亚.怎样解题[M].科学出版社,1982.
  [2]施良方,崔允漷.教学理论:课堂教学的原理、策略与研究[M].上海:华东师范大学出版社,1999.
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