让学生真正经历数学学习的过程

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  【摘要】北师大版“§64多边形的内角和与外角和(1)”在整个教材编排体系中起着承上启下的作用,所蕴含的转化、从特殊到一般等思想,为学生更好地学习各种特殊四边形、圆的相关内容提供了重要的思路和方法.因此,把这节课设计成一节探索活动课,通过将多边形问题转化为三角形问题,体会转化的数学思想,并掌握由特殊到一般的学习方法,探索求得多边形内角和公式,从而让学生经历知识与技能形成与巩固过程,经历数学思维的发展过程,经历应用数学能力解决问题的过程,进而形成积极的数学情感与态度.
  【关键词】多边形内角和;数学思想方法;探索活动设计
  目前,在教学中仍有不少教师囿于教材,按教材内容分配的课时进行教学.但新课程理念强调:教材不仅仅是知识的载体,更重要的是成为促进学生全面发展的一种工具、方式和途径.因此,教师要创造性地用教材,要对教材知识进行重组和整合,要以“学生发展为本”的教学理念来设计教学活动,让学生真正经历数学学习的过程.2015年6月25日,笔者随牡丹区名师团队送课下乡,牡丹区第二十一中学的田云老师在李庄中学执教了一堂公开课,执教的内容是“§64多边形的内角和与外角和(1)”(北师大版《义务教育教科书·数学》八年级下册),田老师正是秉承了这样的教学理念,创造性地把这节课设计成了一节探索活动课,通过将多边形问题转化为三角形问题,让学生体会转化的数学思想,并掌握由特殊到一般的学习方法,探索求得多边形内角和公式,从而让学生经历知识与技能形成与巩固过程,经历数学思维的发展过程,经历应用数学能力解决问题的过程,进而形成积极的数学情感与态度.
  教材分析
  “§64多边形的内角和与外角和(1)”(北师大版《义务教育教科书·数学》八年级下册),它是在学习了三角形的概念以及三角形的内角和的基础上,拓展研究多边形的内角和.它起着承上启下的作用,为后续学习平面镶嵌、各种特殊四边形、圆的相关内容以及工程技术中的应用打下基础.
  学情分析
  学生已经学完三角形的内角和,对内角和的问题有了一定的认识,加上八年级的学生好奇心、求知欲强,互相评价、互相提问的积极性高.因此对于学习本节内容的知识条件已经成熟,学生参加探索活动的热情已经具备,所以把这节课设计成一节探索活动课是切实可行的.
  教学目标
  知识技能:能够利用多边形的内角和公式进行简单的计算.
  数学思考:经历探索多边形内角和的过程,在活动中进一步发展学生的合情推理能力.
  问题解决:通过将多边形问题转化为三角形问题,体会转化的数学思想,并掌握由特殊到一般的学习方法.
  情感态度:在数学活动中,体验成功的乐趣,养成主动探究和合作交流的习惯,体会数学的应用价值.
  教学重点
  多边形的内角和;培养学生主动探究新知识的方法.
  教学难点
  探索多边形的内角和公式;探索多边形内角和时,如何把多边形转化为三角形.
  突出重点、化解难点的措施
  1.教师自制教具,操作演示;
  2.随时总结学习几何命题的一些规律,在得出结论前“引导分析”;
  3.教学中既注重各部分知识之间的联系,又注意保持各部分知识之间相对的独立性,使其条理清楚,层次分明;
  4.利用表格使所学知识形成网络;
  5.设计有目的、有梯度、循序渐进的练习题组,强化训练.
  教学过程
  一、创设情境,激趣导入
  师:同学们,你们手上都有长方形的纸片(如图1).如果现在让你任意地剪去长方形纸片的一个角,你可以有几种不同的剪法,剪后剩下的图形是什么形状的?请大家动手做一做,然后和同学们交流自己的想法.
  (学生独立思考,操作;汇报交流)图1图2
  生1:长方形纸片剪去一个角,我认为可以得到三角形或者是梯形.请大家看.
  (学生在实物投影仪上展示自己的操作方法,如图2,3所示)
  生2:长方形纸片剪去一个角,我认为除了可以得到三角形或者梯形以外,还可能是五边形.
  (生2展示,如图4)
  师:很好!通过大家动手操作,我们发现长方形纸片剪去一个角可以得到三角形或者梯形以外,还可能是五边形.大家是否知道这些图形的共同名字?
  生众:多边形.
  师:对,这些图形就是我们前面学习的多边形.这节课我们就来学习多边形的内角和与外角和的相关问题,首先我们来学习多边形的内角和.(板书课题:§64多边形的内角和与外角和(1))
  点评利用现代化的教学手段“创设问题情境”可以有效地激发学生的好奇心和求知欲,使学生很快进人角色,同时还可以及时巩固多边形的定义和有关的概念.
  二、合作交流、探索新知
  师:大家学习了多边形及其有关概念,那么你知道多边形的内角和是多少吗?你能以四边形为例来说明吗?
  生3:是360°.
  师:请说明理由.
  生4:因为正方形、长方形的每个内角都是90°,所以四边形的内角和是360°.
  生5:不对,正方形、长方形都是特殊的四边形,这不能说明所有的四边形的内角和都是.
  师:你真能善于明辨问题.我们小学学过的长方形和正方形,它们的内角和都是360°,由此我们猜测一般四边形内角和也是360°.这个结论是否正确呢?我们要从理论上加以验证.
  点评以小学学过的长方形、正方形每个内角都是90°为依托,猜想一般四边形内角和的度数.向学生渗透由具体到抽象、由特殊到一般的数学思想方法.
  师:我们知道处理复杂问题普遍实用的方法,就是把未知转化为已知,用已有知识研究新问题.所以,研究四边形的问题可转化为已学过的知识去解决.   生众:转化为三角形问题来解决.
  师:对!同学们回答的非常好!把四边形问题转化为三角形知识解决.
  师:转化的关键?
  生众:作辅助线.
  点评研究四边形的问题可转化为三角形知识去解决,向学生渗透“化归”的数学思想方法.
  师:请同学们考虑说明的方法.
  (学生动手画图,教师巡视,发现不少同学都给出了把四边形分割成几个三角形的办法,归纳起来,有三种,如图5,6,7)图5图6图7
  师:请三位同学(代表三种不同的分割方法)到黑板上利用实物投影仪展示,并说明探索思路.
  生6:如图5,把四边形分成两个三角形,可得四边形的内角和是360°.
  生7:如图6,把四边形分成四个三角形,可得四边形的内角和等于四个三角形的内角和减去一个周角的度数,也是360°.
  生8:如图7,把四边形分成三个三角形,可得四边形的内角和等于三个三角形的内角和减去一个平角的度数,也是360°.
  师:很好,同学们对四边形内角和问题的解决已经有了三种方法.请同学们观察图6,点O是AC与BD的交点,点O自由吗?如果让这个点动起来,结论还成立吗?(打开几何画板如图6的图形)让我们观察点O动起来的情况(把点O拖动至如图8).图8图9
  生众:仍然成立,这与图6的情况是一样的.
  师:点O不在线段AC上可以吗?(拖动点O,如图9)
  生众:可以,还是与图6的情况是一样.
  生9(像是有了重大发现,激动地):点O可以是四边形内部的任意一点.
  师:对,看来点O还是很自由的,那么点O的自由度有多大呢?它还能运动到别的地方去吗?请同学们先独立思考,再交流讨论.
  (学生讨论交流后,纷纷举手)
  生10:点O可以运动到四边形的边上,就是图7的情况,点O也可以与四边形的一个顶点重合,像图5的情况.
  师:好,同学们对四边形内角和的研究又深入了一步.以上我们研究了点O在四边形的内部和边上运动的情况,点O能否冲破“禁区”运动到四边形的外部呢?
  众生犹豫不决.
  师:请同学们先思考,再讨论.(教师拖动点O,如图10)
  (学生思考,讨论)
  生11:在图10中,△AOD、△DOC、△COB三个三角形内角和减去△AOB的内角和就是四边形ABCD的内角和也是360°.
  生12:点O还可以再运动,点O在边DA的延长线上时,只有两个三角形了(教师拖动点O,如图11),这时也能说明四边形的内角和是360°.
  师:你的想法完全正确,先别忙回答,让同学们先想一想好吗?
  (思考、讨论后,有很多学生举手.)
  师(对学生12):这种情况是你先发现的,老师知道你能正确地说明理由,能否发扬一下风格,让其他同学说说理由.
  生12(高兴地):当然可以.
  生13:△OCD与△OCB的内角和共是360°,但这中间不包括四边形ABCD的∠DAB,而∠AOB与∠ABO又不是四边形ABCD的内角,但根据三角形的一个外角等于与它不相邻的两个内角和可知∠DAB=∠AOB ∠ABO,这样就可以得出四边形ABCD的内角和是360°了.
  (在生12的带领下,学生一起鼓掌)
  生14(急切地):老师,点O也可以是AD与BC延长线的交点(教师拖动点O,如图12),这时∠O ∠A ∠B ∠ODC ∠ADC ∠OCD ∠BCD=540°,再减去△ODC的内角和,就可以得出四边形ABCD的内角是360°了.
  (学生又一次自发地鼓掌)
  师:生14回答得很精彩,点O的确很神奇,它点到哪里都成金啊!以上,同学们发现了探究四边形内角和的八种方法,这些方法有什么共同特点吗?
  生众:都是把四边形分割成了三角形.
  师:也就是把未知转化成了已知.转化是研究数学问题最常用的方法.
  点评四边形内角和这一结论的解释说明是本节课的一个重点,添加辅助线是关键.本环节的学习中,探索了多种的说明方法,活跃了学生的思维.在教学过程中,应鼓励学生通过独立思考,不拘一格,创造性地解决问题,使学习数学成为再发现和再创造的过程.
  三、类比迁移、得出结论
  师:同学们通过探索,知道了任意四边形的内角和都是360°.那么五边形、六边形、七边形等多边形的内角和又是多少度呢?请同学们选择你所喜欢的方法进行探索,并将探索的结果填入下表,猜想n边形的内角和是多少?
  师:真了不起.人们经过多年的探究,才发现的规律,同学们在短短的一节课就解决了.不过,数学家往往愿意用字母公式来表示他们发现的规律,因为这样能把规律更简单地呈现出来,请大家也自己尝试一下,看能不能用一个数学公式把多边形内角和的规律用字母表示出来.
  生众:(n-2)·180°.
  师:对!这就是我们这节课所要学习的内容:n边形的内角和等于(n-2)·180°.(板书)
  点评从探索四边形的内角和,到五边形、六边形、七边形乃至n边形,通过增强图形的复杂性,学生借助表格,自己观察总结规律,猜想出n边形的内角和,让学生体会由简单到复杂,由特殊到一般的思想方法,再一次经历转化的过程,同时在分组交流的过程中,感受合作的重要性.
  四、应用新知,尝试编题
  师:我们已经得到n边形的内角和等于(n-2)·180°,下面我们围绕这个公式,自编自解一些习题,好吗?
  (学生情绪高涨,纷纷动起手了)
  生21:一个多边形的内角和等于1260°,它是几边形?   生22:八边形.
  生23:正五边形与正六边形的每一内角分别是多少度呢?
  生24:108°,120°.
  师(对生24):你能给出正边形的其中一个内角的度数吗?
  生24(略作思考):能,n边形内角和是(n-2)·180°,正n边形每个内角都相等,所以正n边形的一个内角是(n-2)·180°[]n[SX)].
  师:太好了!大家再想一想,如果已知多边形的内角和,看能不能求出这个多边形的边数?
  (学生思考议论,然后口述编出的题目)
  生25:已知多边形的内角和是900°,它是几边形?
  生26:七边形.
  师:看样大家对公式不但掌握熟练,而且还会灵活运用,很了不起.
  点评请学生应用公式计算,使他们体会到公式的便利作用,及应用自己研究成果的愉悦;让学生利用公式进行编题自解,这样设计不但体现新知的应用价值,而且也让使学生获得成功感.
  五、达标练习,巩固提高
  师:今天的新课已经学完了,在学案上还有一个达标练习,请同学们迅速完成,看你能达到哪一级的目标.
  A级:
  1.正五边形的每个内角分别是度.
  2.一个多边形的内角和等于1800°,那么这个多边形是边形.
  3.一个多边形的内角和可能是().
  A.270°B.560°C.1800°D.1900°
  B级:
  4.如果一个正多边形的一个内角等于150°,则这个多边形的边数是().
  A.12B.9
  C.8D.7
  5.在图13中AB∥CD,求x的值.
  C级:图13图14
  6.求图14中x的值.
  7.一个n边形除了一个内角之外,其余各内角之和是780°,则这个多边形的边数n的值是多少?
  (学生分组,比一比哪个组完成的又快又好;每个小组派代表来抽取一组题目;每个小组答完题后,派代表给其它小组讲解本组做的题目,评讲完,其它小组的同学如果有疑问可以提出,由该小组答疑)
  点评通过竞赛的方式,不但能激发学生的学习兴趣,而且还能引导他们在做练习的过程中,通过小组协作来巩固知识和获得技能.尤其是“小组答疑”这个环节,让学生从教师的角度去思考问题,对所学知识能有更深层次的理解.
  六、课堂小结,体验收获
  师:通过这节课的学习,谈谈你有什么收获?
  生27:掌握了探索多边形内角和公式的方法.
  生28:通过探索多边形内角和公式,我知道了由特殊到一般的学习方法,还了解了转化的思想.
  生29:我知道了方程的思想在几何中也有重要的作用.
  生30:通过小组合作学习,增强了我与其他同学之间的合作意识,不但掌握了知识,还学会了与他人交流,提高了自己的能力.
  师:真精彩!看来同学们今天都动了脑筋.不仅学会了转化的方法而且还能创造性地运用,同时也能把以前学过的知识运用在解决新的问题上.希望同学们在今后的学习中也能像今天这样,勤动手、多思考.
  点评鼓励学生畅所欲言,谈自己对本节课的收获和体会,有利于培养学生归纳概括的能力,让学生自主建构知识体系.
  总评
  在整堂课的教学过程中,田老师充分体现了“学生是学习活动的主体,教师始终扮演着组织者、合作者和引导者的角色”.在课堂上,田老师通过组织学生动手实践,在形成感性认识的同时,又培养了学生的动手能力,有助于激发学生对数学的好奇心和求知欲,为培养创造性思维和严谨的学习态度奠定基础.具体说来,本节课的特点主要体现在以下三个方面:
  1.巧妙抓住了教学活动中学生的三次突破,层层推进教学
  第一次突破:教学一开始,田老师以一个开放性的数学问题(如果现在让你任意地剪去长方形纸片的一个角,你可以有几种不同的剪法,剪后剩下的图形是什么形状的?由此,联想到剩下的图形的内角和是几度?是比原来的长方形内角和增加了还是减少了?)直接进入这节课的主题,让一个看似很容易的问题引起了学生的认知冲突,也引起了学生的探究兴趣,让学生在自觉或不自觉的状态下把眼光集中在“四边形的内角和”上,自然的实现了本节课的第一次突破.这说明田老师对数学问题本身的魅力领悟到位,问题运用合理.
  第二次突破:当学生在“合作交流、探索新知”时,把重点“锁”在四边形内角和这个焦点上的时候,田老师没有急于求成,反而引导学生先考虑起数学方法来了.田老师从数学方法入手去引导学生解决新的数学问题,这在一般的课堂教学中是不多见的.事实上,这一教学环节的关键就在引出“转化”的数学方法.对于“转化”的数学方法教师点到为止,至于如何去运用仍由学生自己去完成.这样,本节课的第二次突破也是由学生完成的,由此不难看出田老师对学生主体地位的尊重.有了这个环节方法的研究,就使接下去研究五边形、六边形、七边形等过程“有法可依”了.
  第三次突破:以四边形为研究对象,在知识和方法上有了突破之后,顺势提出五边形、六边形、七边形、八边形的内角和问题,这既是数学本身发展的需要,更是满足学生刚刚燃烧起来的探究欲望的需要,学生对教学的第三次突破也就自然不期而至了.值得注意的是:如果说对四边形的研究带有很浓的“摸着石头过河”的感觉,那么这一环节的探究就显得很开放了,学生的自主地位很明显,而这正是数学发展的必然规律,学生认知发展的规律.可以看出:“让学生经历数学发展的过程”这是田老师努力追求的.
  课堂上,当实现这三个突破后,学生还没有满足,这时田老师顺势再加“一把火”,巧妙地让学生的认识再提高一个层次.这节课的精彩也就出现了!田老师以新的具体的学习任务(求20、100边形的内角和),引发了学生新的认知冲突,而且这种冲突是由学生自己揭示出来的,当然学生解读冲突的欲望也是最强烈的.可以感受到,在这一环节的再次突破过程中,师生都是充满激情的!
  2.给学生充分的学习、思考、交流的时间,教师甘心沉默
  学生在讨论四边形的内角和时各持己见,可以看到以上这个环节,学生展开了积极的交流,交流是学生之间相互学习、相互提高、思维相互碰撞的过程,尽管交流中发现学生的想法有错误,还没有讨论出最正确的结果,但田老师始终在保持“沉默”,好一个“无声胜有声”,这样的教学等待是我们教师应该提供给学生的.教师甘心沉默才会有后来学生的精彩发言.这样的“沉默”还有好几处,比如到最后田老师要引导学生总结了,还是发现有学生要补充发言.看来在课堂教学中,全面的信息反馈、给学生充分发表自己意见的机会是多么的重要!
  3.有意识地渗透学习方法
  在此之前,学生已经积累一些说明几何问题的事实、方法和经验,为了帮助学生迅速找到新旧知识的结合点,田老师向学生传递、渗透一种信息:处理复杂问题普遍实用的方法,就是把未知转化为已知,用已有知识研究新问题.所以,研究四边形的问题可转化为已学过的知识去解决.这样容易引起学生的联想,有利于学生梳理知识,培养学生的发散思维能力.接下去对于“怎样转化?转化的关键是什么?”田老师没做更多的引导,只是提出问题.这样做,一方面是为解决问题创造一个好的情境,另一方面是指导学生通过自己的努力按既定方向将已有知识、经验和方法进行重组,从而解决问题,这样才能真正体现学生学习方法的掌握和自主运用.从课堂教学实际效果看,这个引导是符合多数学生的认知基础的,既没有超越学生的认知能力,又能促进学生积极探索.在探求结论的推导过程中,集中体现了数学转化思想的应用.在这里,教师有意识地进行了渗透,这可以使学生更加深刻地体会到这种思想方法对解决问题的作用.
  本堂课不足之处主要是因材施教、分类指导方面有待于进一步加强,在各个教学环节中后进生没有得到应有的重视,特别在练习过程中要特别注意加强对后进生的学法指导.
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