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幾何畫板操作簡單、功能強大,是廣大數學教師的首選教育軟件。筆者在用幾何畫板輔助教學的實踐中,深感幾何畫板的深度迭代功能十分強大。現將有關輔助教學課件的設計思想和制作步驟與大家分享,以期拋磚引玉,共同提高。
深度迭代功能
在數學上,迭代是指把某些數學結構、計算或其他操作的過程重復應用于先前的相同操作的結果。這些操作必須根據某些輸入來定義輸出,迭代則是用每一步的輸出作為下一步的輸入。幾何畫板中的迭代是按一定的迭代規則,從原象到初象反復映射的過程。原象是產生迭代序列的初始對象,通常稱為“種子”。初象是原象經過一定規則變換操作而得到的第一個象。幾何畫板中的深度迭代是一種帶參數的迭代,通過改變參數的值可改變迭代深度,從而使我們能對某些數學對象反復進行相同操作的工作變得簡單易行,可實現人機交互、動態變換。
課件制作案例
1.動態演示圓的內接與外切正多邊形
(1)設計思想
在高中數學極限的概念教學或選修課《數學史選講》中,一般都會講到我國古代數學家劉徽的“割圓術”,其體現了樸素的極限思想。在教學中我們若用幾何畫板動態演示圓的分割過程(如圖1),隨著分割的份數n的值越來越大,圓的內接和外切正多邊形越來越接近于圓,并動態計算圓周率的精確度也越來越高,這有助于提高學生的學習興趣和對極限概念的理解。
(2)制作步驟
①畫一個圓,在圓上取一點A,圓心標記為O。將角度、距離和其他的精確度設為“十萬分之一”,新建參數n,參數值為6,計算和的值。
②雙擊圓心O,將點A按標記角度旋轉得點,構造線段、,過作線段的垂線a,將點A按標記角度旋轉得點B,構造射線OB,與直線a交于點C。
③雙擊線段,選中點C,選擇“變換反射”,得點,構造線段, 隱藏直線a,射線OB,線段。
④依次選中點A和參數n=6,按住shift鍵不放,選擇“變換深度迭代”,在迭代對話框中,原象A的初象選,單擊迭代按鈕,即得圓的內接和外切正六邊形。
⑤度量O、A兩點間的距離和線段、的長度,然后分別計算內接正多邊形周長和外切正多邊形周長除以直徑的值,將其計算結果標簽分別改為“的近似值1”和“的近似值2”。
⑥隱藏點A、、C、、O的標簽,并將其點型設為稍小,隱藏無關點和一些度量值,圖1是分割份數n=9時的情形。
2.動態演示曲邊梯形的分割過程
(1)設計思想
高中數學新課程中引入了極限與微積分的基礎知識,其中定積分的概念歷來是一個教學難點。而借助幾何畫板的動態作圖(如圖2),對位于區間上,由函數與x軸圍成的曲邊梯形進行任意n等份的分割,隨著分割的份數n的值越來越大,所有小矩形的面積之和無限接近所求曲邊梯形的面積。生動形象地詮釋了分割以直代曲求和取極限的微積分基本思想,為學生理解和學習定積分這一抽象定義作了直觀形象的鋪墊與解釋.
(2)制作步驟
①繪制函數的圖像,隱藏網格,將原點標記為O,在x軸上任意作2個點A、B。新建一個參數n,值為4。計算, 選中 標簽,單擊右鍵,在屬性對話框數值頁面中,將其精確度設置為“十萬分之一”。
②雙擊點A,將點B按標記比值縮放得點,分別選中A、,度量A、的橫坐標,,并計算、,繪制,。
③過點C作x軸的平行線,交直線于點E,隱藏平行線和直線,構造線段、、、,構造四邊形內部,并度量四邊形的面積,同時選中四邊形內部和面積的度量值,再選擇“顯示顏色參數”,選擇雙向。
④依次選擇“”,點A和“”,同時按住shift鍵不放,選擇“變換深度迭代”,在迭代對話框中,原象n的初象選,原象A的初象選點,單擊迭代按鈕,即得4個小矩形。隱藏無關的點和度量值等對象,圖2是n=14時的情形。
3.動態演示用正弦線畫函數的圖像
(1)設計思想
利用正弦線畫函數
的圖像,用傳統手工畫圖費時費力,且不便展現隨意改變單位圓的等分份數及平移正弦線的動態效果。現用幾何畫板可實現動態演示單位圓的等分、平移正弦線、描點連線的作圖過程(如圖3),輸入參數n的值越大,單位圓等分的份數越多。單擊“平移描點”按鈕,動態演示單位圓的分割及將正弦線依次向右平移到相應的位置,單擊“平滑連線”按鈕,動態演示一支畫筆從左到右將點連成平滑的曲線,單擊“做圖復位”按鈕,動態演示一支畫筆從右到左將正弦線和圖像擦除。整個課件交互性、動態性、實用性強,可隨意更改單位圓的等分份數,可反復演示作圖過程,有助于學生深刻理解正弦曲線的做圖原理與過程。
(2)制作步驟
①選擇“自定義工具欄07新坐標系新坐標系工具”(幾何畫板5.06中文版),建立坐標系,在坐標系控制菜單中選三角坐標系、隱藏網格,拖動x軸上的單位點,適當放大單位長度,選中x軸兩端的控制點,構造線段,線型選細線,顏色選黑色。繪制點F(6.28,0),連接OF,在線段OF上取一點G,度量點G的橫坐標得。依次選中原點O和單位點,選擇“變換標記向量”,在x軸負半軸上取一點,選擇“變換平移”,得點,構造以為圓心,為半徑的圓,圓上任取一點H。
②新建3個參數,n=12,表示等分份數,m=1,表示迭代次數,x=0,表示迭代初始點的橫坐標。將角度的單位改為弧度,計算弧度除以n,并將計算結果標簽改為p,得弧度。計算的值,得,在迭代次數m=1的標簽上單擊鼠標右鍵,選編輯參數,計算弧度的值,得到新的m的值,即為迭代次數。
③雙擊點,將圓上點H按標記角度弧度旋轉得點。度量點H的縱坐標,繪制點。構造線段,線型為實線、細線,顏色為黑色,構造線段HK,線型為虛線。分別過點K、H作x軸的垂線,構造垂線段并隱藏垂線。
④依次選中H點,x=0和迭代次數m=11(m的值隨G點改變)的標簽,按住shift鍵不放,選擇“變換深度迭代”,在迭代對話框中,H點的初象選,x=0的初象選,單擊迭代按鈕。
⑤選中點H,選擇“編輯從圓分離點”,再選中點,選擇“編輯合并點”,將點H與點合并,隱藏點K、,隱藏坐標系控制菜單和迭代產生的表格。
⑥計算弧度,將結果標簽改為angle,雙擊圓心,將按標記角度angle旋轉得點M,過M點作x軸的垂線段MN,線型為實線、中等,顏色為紅色。計算的值,繪制點,構造線段LG。
⑦在線段OF上取一點P,度量點P的橫坐標,計算,繪制點 依次選中點P、Q,選擇“變換自定義變換”,名稱取默認值,構造線段OQ,選擇“變換PQ的變換”,并將線段OQ隱藏。
⑧標記向量OF,依次選中點G、F,選擇“編輯操作類按鈕移動”,所得按鈕標簽改為“移線描點”,依次選中點P、F,選擇“編輯操作類按鈕移動”,所得按鈕標簽改為“平滑連線”,修改點Q的標簽,輸入英文狀態下的“!”,字型為“windings2”,字號為“48”,加粗,顏色為深綠色,這時點Q的標簽為一支畫筆。
一、班級文化建設的內涵及功能
作為校園文化組成部分的班級文化是指在班級生活中逐漸形成的、以師生共同認可的價值觀為核心的群體意識、群體精神氛圍和群體行為規范,是班級所有成員在班主任的引導下,在朝著班級共同目標不斷邁進的過程中,用智慧和實踐所創造出的物質財富和精神財富的總和。
隨著新課程改革在我區的全面啟動,以及與之相適應的課程標準、課程結構的調整,教育理念教學方法的變革,尤其是建立在學生個性基礎上選課制的實施,使現行的班級組織結構和管理方式正面臨著前所未有的挑戰。如何加強班級建設,配合新課程改革的實施,成為廣大一線班主任的現實難題。積極良好的班級文化具有無形的教育功能、凝聚功能、激勵功能、制約功能,這些功能一旦形成就會產生巨大的力量,可以引導學生形成正確的人生觀、價值觀,培養學生良好的學習和生活習慣,促進一個班級快速健康地發展。因此,適應新課改要求,建設好班級文化,是當前德育教育所面臨的重大任務。
二、班級文化建設的內容和實施途徑
(一)物質文化是基礎――以智慧的教室文化陶冶人
教室是學生在學校學習、生活的主要場所,是學生學習知識、發展品德、提高素質的主要陣地。班級文化建設首先要抓好教室的環境布置。正如前蘇聯教育家蘇霍姆林斯基所說:“無論是種植花草樹木,還是懸掛圖片標語,或是利用墻報,我們都將從審美的高度深入規劃,以便挖掘其潛移默化的育人功能,并最終連學校的墻壁也在說話。”
新安縣第二高級中學校長林保健曾專門為青年班主任寫過培訓教材《教室里的細節》,從門窗、黑板、課桌、地面,到墻報、標語、氣氛、聲音,都做了精細的闡述。人創造環境,環境反過來塑造人,從優美的環境中培養出的是文明、儒雅、嚴謹的學生。
在追求規范、精細化管理的同時,教室布置也應體現班級特色,有所創新。比如我曾帶過的07屆學生在后黑板旁邊布置了一塊“心愿墻”,把同學們激勵自己的話、學期目標等寫在小紙條上集中展示出來,這個創意雖簡單,卻達到了增近師生間的相互了解,增強班級凝聚力的效果。
(二)制度文化是保障――以人性的制度文化規范人
馬卡連柯認為:“紀律是達到集體目的的最好方式,紀律可以美化集體。”班級制度文化指班級全體成員共同認可并遵守的班級規章制度、公約、行為準則等形成的文化形態,包括學生的儀容儀表、值日制度、作業檢查、兩操評比、課堂紀律等等,它既是班級文化的表征,又是班級文化的有效保障。
班級事務方面,我本著“事事有人做,人人有事做”的宗旨,讓學生積極自主參與班級的管理;在監督檢查方面,我推崇“讓制度遵從人性的召喚”,不說教,少批評,用事實說話。從2007年開始,我嘗試把大學中的綜合測評制度引入高中班級管理,從一日生活規范中的各個方面如出勤、值日、儀表,到各級各類活動,每一項都制定了詳細的加分減分規則,每個同學每學期總評一次,總評成績與學校每年開展的評優工作掛鉤。這項制度不僅有效提高了學生的自我約束能力,還鼓勵了學生積極擔任班干部,積極參加各種文體活動、學科競賽,對學生全面提高自身能力起到了推動作用。再如令很多老師頭疼的遲到問題,我的做法是既不批評也不罰站,而是在記錄本上寫下遲到幾分鐘并簽字,記錄遲到幾分鐘是灌輸時間觀念,簽字是強調責任意識。事實證明,對年齡接近成人的高中生來說,合理人性化的制度遠比說教更讓人信服。
(三)精神文化是核心――以高尚的精神文化凈化人
班級精神文化建設是一個班級文化的靈魂和紐帶,它主要包括班級成員共同認定的價值取向、道德準則、行為方式、價值觀念等方面的內容,其中班級的共同價值取向是班級文化的主旋律。而價值整合是班級文化最基本最重要的一種功能,只有價值一致,才有結構與行為的協調。隨著新課改的實施,班級的組織和管理將越來越需要尊重學生的個性特點,但這并不妨礙培養學生們的共同價值取向。共同的價值取向是學生尋求班級認同感的基石,是激勵學生不斷進取的內在動力。
1.美好的班級情感文化
在管理學中有“情感管理”這樣一個概念,是指以真摯的情感,增強管理者與被管理者之間的情感聯系和思想溝通,滿足被管理者的心理需要,形成和諧融洽的學習和工作氛圍的一種管理方式。班級情感文化的構建與之有異曲同工之妙。比如班級組建之初,我班學生就選定班歌《愛因為在心中》,利用班會時間學唱:“當我睜開雙眼每一天,都會記得大家的笑臉,明白心中勇敢又多了一點……”三年當中,班歌成為同學們的心靈密碼,每逢恰當的情景全班同學總會唱響班歌,共同陶醉在濃濃的師生情誼中。
2.多樣的班級文化載體
實踐是第一性的,精神是第二性的,一定的精神文化只有通過一定的實踐形式才能形成:班刊、班會、班級日志乃至內容廣泛、形式多樣的活動……開展豐富多彩的(下轉第37頁)
(上接第40頁)
實踐活動能讓班級精神文化不斷地強化和弘揚。例如利用每周班會時間或上班主任課,或由學生自主組織開展主題班會。再如我班堅持每人每天辦一期手抄班級日報,每學期形成合訂本,由美術好的同學配上封面,成為全班同學的精神食糧和財富。
3.正確的班級輿論導向
班級輿論是班級精神文化的風向標,它從內心深處制約著同學們的價值取向,從外在方面規范著他們的行事原則。一個班級必須有正確的輿論氛圍,班主任必須有敏銳的洞察力,用自己的言行來形成正確的輿論,并通過各種形式引導班級輿論導向,讓學生知道什么是對的,什么是錯的。
在學生辦班級日報的同時,我承擔了班級“周主題”:即每周一期哲理短文,后面附上個人心得及點評,用A4紙打印出來貼到前黑板旁邊。如改善課堂紀律――“安靜的力量”,倡導勤儉節約――“簡約生活”,三八婦女節――“禮贊女性”等等,都收到了良好的效果。
4.和諧的班級人際關系
班級人際環境是班主任、任課教師、學生之間的關系互相構成的,和諧的人際關系是班級文化的催化劑,或者從某種意義說,人際關系是一種高級形式的班級文化。如果班主任與學生,任課老師與學生,學生與學生之間都能相互理解,平等、友好地相處,那么就能形成一種使人奮發向上的氣氛。形成一種平等、互助、探究的學習氛圍,有助于更好地發揮班級整體效應,有助于同學們找到班集體的歸屬感。
準備材料。在辦理材料頁面會詳細列出需要的材料,其中有些材料提供了空表表格下載,可以下載下來,其他未提供的空白表格的,多是自行準備的。
保存資料。可以把辦理材料清單復制下來保存,以備準備資料核對。然后可以打他們提供的咨詢電話,咨詢清單中每一項的具體要求。其中很多自行準備材料,比如股東會決議、公司章程之類的他們會有一定的要求,運氣好的話,可以讓對方把他們的標準版通過郵箱發你(運氣好的話),如果對方不方便郵箱發你,只能去現場找他們要了。
前往辦事大廳。資料初步準備好后,在正式簽之前,先帶上材料去辦理業務的行政服務大廳找工作人員先審核一下,他們會幫你指出哪里需要修改,根據他們的意見做相應修改,然后再正式簽。
陳萬林
對“幾何畫板”的認識,是在一年前,開始我認為它只是一個數學教學輔助軟件,只是替代了直尺、圓規的一個畫圖工具而已。但在自己的教學和制作課件過程中,認識到了它的強大功能以及特有的隨機計算能力和交互能力,使我為它的魅力所折服。
“幾何畫板”的特點一:簡明。它的制作工具少,制作過程簡單,學習掌握容易。“幾何畫板”能利用有限的工具實現無限的組合和變化,將制作人想要反映的問題表現出來。學習掌握它較為容易,不需要花很多的精力和時間來學習軟件本身,而強調軟件對學科知識的推動和理解。不能否認目前也有許多優秀的課件制作工具軟件,但這些軟件往往較難掌握,或者制作過程與學科本身知識相差很遠,只是對某一問題的模擬再現。“幾何畫板”制作過程較為簡單,對問題的反映是在對學科知識理解基礎上,甚至是利用學科知識本身來解決問題,因而使用“幾何畫板”制作出的課件更符合學科知識本身的要求。
“幾何畫板”特點二:樸素。它的界面清爽干凈,僅一塊白板而已,制作出的課件也沒有過多華麗的裝飾,只是體現出制作者想要表達的主題。也正是因為它的樸素,從而使它對問題的反映顯得直接而清楚,使課件本身對問題的闡述、剖析及對難點的突破顯得有效而又有針對性,使課件的作用發揮到了極限。這正是一個好的教學輔助軟件所必備的條件——針對性。
“幾何畫板”的特點三:短小。(1)投入人力少,在使用“幾何畫板”制作課件時,一個教師花十幾分鐘,最多一、二個小時就能制作出一個好的課件,教師只要利用一些零星時間就能開發制作課件;(2)投入財力少,“幾何畫板”對計算機的要求不高,目前一般學校的條件都能滿足;(3)占用空間小,一個用“幾何畫板”制作的課件只不過幾KB而已,大的也不過幾十KB,而其它軟件制作的課件往往上百KB,甚至上幾MB,這也使“幾何畫板” 制作的課件便于攜帶和交流,也使制作過程變得隨機性,上課也變得簡單,不再需要拿硬盤或刻錄光盤來上課。
【關鍵詞】幾何畫板 高中數學 教學 應用
“幾何畫板”是一個優秀的教育軟件,全名為“幾何畫板——21世紀的動態幾何”。1996年我國教育部全國中小學計算機教育研究中心開始大力推廣“幾何畫板”軟件,以幾何畫板軟件為教學平臺,開始組織“CAI在數學課堂中的應用”研究課題。幾年來,幾何畫板軟件越來越多的在教學中得到應用。它具有能準確地繪制幾何圖形、在運動中保持給定的幾何關系、使用簡便、易于學習及占用內存小等諸多優點。以下將結合教學實踐分析幾何畫板在高中數學幾何教學中的應用[1]。
1 幾何畫板概述
幾何畫板的工具箱中提供了“選擇箭頭工具”、“點工具”、“圓規工具”、“直尺工具”、“文本工具”和“自定義畫圖工具”幾種工具,和一般的繪圖軟件相比,用戶會不會感覺它的工具是不是少了點?幾何畫板的主要用途之一是用來繪制幾何圖形,而通常繪制幾何圖形的工具是用直尺和圓規,它們的配合幾乎可以畫出所有的歐氏幾何圖形。因為任何歐氏幾何圖形最后都可歸結為“點”、“線”、“圓”。這種公理化作圖思想因為“三大作圖不能問題”曾經吸引無數數學愛好者的極大興趣,并在數學歷史上影響重大,源遠流長。從某種意義上講,幾何畫板繪圖是歐氏幾何“尺規作圖”的一種現代延伸。因為這種把所有繪圖建立在基本元素上的做法和數學作圖思維中公理化思想是一脈相承的。
2 幾何教學存在問題
2.1 幾何畫板條件下學生角色的定位問題
目前我國關于幾何畫板環境下教師角色的研究教多,而對學生角色的研究相對教少。面向未來的人才必須學會生存、學會學習和創造。隨著幾何畫板的迅速發展,數學教學軟件的操作逐步走向“傻瓜化”。就數學課來說,它所解決的問題越來越復雜,但操作卻越來越簡單。所以,我們的幾何畫板教育決不能停留在技術層面,更多的應該培養高中生利用信息工具獲取信息、分析信息、加工信息、表達信息和創造信息的能力。幾何畫板教育可以通過專門的幾何畫板課來進行。但有限的課時無法保證幾何畫板教育目標的實現。所以,幾何畫板教育更多的應該是融入數學課教學之中進行[2]。
2.2 學生體驗時間不夠
由于高中學習安排時間緊,在數學幾何教學中實驗上機時間比較少,一般是通過幾何老師在上課時進行演示,學生操作的相對時間少,因此學生對幾何畫板掌握的熟練程度也少。
2.3 學生后期軟件學習不系統
當前教材的習題,大都是封閉式的,這類習題條件完備,結論確定,形式嚴格,基本上是為使學生鞏固知識,引起認知結構同化而設計的,容易使學生在學習過程中以死記替代主動參與。為改變這種狀況,可采用編擬一些開放題的方法,使數學教學更多地體現探究性。由于高中生家庭經濟原因,不能保證每個學生家里都能有電腦來安排幾何畫板這款軟件,因此學生在課余對學校所學習到的幾何畫板操作在數學中的應用知識不能進行復習和反復訓練,對幾何畫板在學習的應用有一定的影響。
3 幾何畫板在高中數學幾何教學中的應用
3.1 用圖形創設情境
建構主義認為,學習應該在與現實情境相類似的情境中進行,正應了句古老的格言:人是環境之子。在實際情境下進行學習,可以使學習者利用自己原有的認知結構中的有關經驗,去同化和索引當前要學習的新知識,從而獲得對新知識的創造性的理解。幾何畫板可以幫助我們營造一個良好的數學環境。
例1:“兩條直線被第三條直線所截而成的角,即‘三線八角’”
這個幾何問題可以利用幾何畫板設計一個簡單的課件,通過課件中設計的數學情境可形象地提示“三線八角”的規律,在這種背景下讓學生去感知,去同化,通過探索,很自然地將“三線八角”的概念融入到教學中。
3.2 讓動態圖形說話
高中數學幾何學習是學生在已有數學認知結構的基礎上的建構活動,目的是要建構數學知識及其過程的表征,而不是對數學知識的直接翻版,這就要求我們在教學中,不能脫離學生的經驗體系,只重結果而偏廢過程。要讓幾何畫板中的動態圖形深刻地印在學生的腦海中。如二次函數的應用,是教材的重點,也是難點,如何突破這一難點呢?通過實例利用幾何畫板制作圖形和圖像的動畫,就可以讓學生觀察圖像的變化過程,找出規律,發現定理。同時,可借助于幾何畫板強大的測算功能觀察圖形邊長、面積的變化,從而使二次函數的應用及性質一目了然。課件設計要起到輔和針對性。要在學生不易想到,教師不易講清的重點難點知識類容設計相應的課件,用課件架起學生思維的橋梁,使課件真正起到輔助教學的作用[3]。
3.3 提供數學實驗室
通過演示可以看出,優化數學教學,培養創造能力,必須把學生從傳統的教學模式中解放出來,提高學生的學習自主性、主動性和積極性。數學教學是學生創造性活動的過程,僅靠教師傳授,遠不能使學生獲得真正的數學知識;如果針對課本內容設計一些開放性的教學內容,為學生創造學習提供必要的素材,就能使學生在對問題的獨立思考、積極思索中達到對數學知識的靈活應用。在教學中,要給學生留下足夠的思維空間。
4 結論
總之,何畫板是全國中小學計算機教育研究中心、人民教育出版社推薦使用的教學軟件之一,它適用于數學、物理等學科的輔助教學。幾何畫板使用方便,用戶可以像使用三角板和圓規一樣使用它,但它表現出的強大功能和作用,卻遠遠超過三角板和圓規。使用它制作幾何圖形可以拖動、旋轉,但其幾何關系保持不變,這是它的最大特色,即在不斷變化的幾何圖形中,反映不變的幾何規律。通過構造工具可以構造線段、垂直線、平行線和角平分線等幾何教學中相當實用的功能。本文通過實踐調查分析和實例講解,探討了幾何畫板在高中數學幾何教學中的應用,為高中數學幾何教學提供一定的理論參考和實踐價值。
參考文獻
[1] 張愛民.借助“幾何畫板”輔助圓錐曲線統一定義教學[J].數學通訊,2010.3:65-66.
一、幾何畫板的特點
1.幾何畫板最大的特點是“動態性”:即:可以用鼠標拖動圖形上的任一元素(點、線、圓),而事先給定的所有幾何關系(即圖形的基本性質)都保持不變,這樣更有利于在圖形的變化中把握不變,深入幾何的精髓,突破了傳統教學的難點。
2.幾何畫板操作簡單,易于掌握運用。只要用鼠標點取工具欄和菜單就可以開發課件。它無需編制任何程序,一切都要借助于幾何關系來表現,因此它只適用于能夠用數學模型來描述的內容--例如部分物理、天文問題等。因此,它非常適合于數學老師使用,如果有設計思路的話,用幾何畫板進行開發課件速度非常快。
3.幾何畫板還能為學生創造一個進行幾何“實驗”的環境。學習數學需要數學邏輯經驗的支撐,而數學經驗是從操作活動中獲得。離開人的活動是沒有數學、也學不懂數學的。在老師的引導下,幾何畫板可以給學生創造一個實際“操作”幾何圖形的環境。學生可以任意拖動圖形、觀察圖形、猜測并驗證,在觀察、探索、發現的過程中增加對各種圖形的感性認識,形成豐厚的幾何經驗背景,從而更有助于學生理解和證明。因此,幾何畫板還能為學生創造一個進行幾何“實驗”的環境,有助于發揮學生的主體性、積極性和創造性,充分體現了現代教學的思想。
二、幾何畫板在初中幾何教學中的應用
在初中數學教學中幾何部分內容是教學的一個難點。尤其是入門,要把學生由具體的感性思維,帶到空間的抽象思維中不是一件容易的事。 例如在七(上)數學5.2圖形的變化這一節中,點動成線,線動成面,面動成體,如何讓學生感受這些變化呢?那么用幾何畫板課件就可以輕而易舉的讓學生感受到這些變化。 如點動成線,只要追蹤點A到點B 的運動痕跡即可。線動成面,只要追蹤線段CD的運動痕跡即可。面動成體只要追蹤矩形繞其一邊旋轉的運動痕跡即可。在教學中還可以進一步利用畫板制作運動軌跡為曲線和曲面和其它幾何體,讓學生能形象的感受到圖形的變化,從而培養和發展學生的抽象思維能力。
三.幾何畫板在初中代數教學中的應用
在初中代數中,函數的圖象,一直是初中數學教學中的難點。學生學過函數的圖象后,很難理解函數與圖象的對應關系。運用幾何畫板就很容易解決。例如:在教學“二次函數的圖象及其性質”時,教師先用幾何畫板制作好二次函數“y=a(x-h) +k”的課件,設置a、h、k三個參數的值,拖動a、h、k,觀察二次函數的圖象的變化情況,再拖動二次函數的圖象觀察以上各值的變化。學生從中可以直接概括出二次函數圖象中:開口方向、開口大小與參數a的關系;對稱軸及圖象左右平移與h的關系;圖象上下平移與K的關系。
《幾何畫板》以點、線、圓三種基本圖形工具為基礎,能快速準確地繪制出各種數學圖形,能實現各種圖形變換,能精確測算出線段長度、角的大小、點的坐標等,通過參數和按鈕設置能動態改變和控制圖形,實現動畫效果,有較強的交互功能。《幾何畫板》為我們創設了一個數學實驗室,提供了一個理想的“做”數學的環境。學生可從畫面中尋求問題解決的方法和依據,并認清問題的本質。另外,其豐富的測算和參數設置功能使得對問題的觀察、試驗和歸納成為現實,是一個不可多得的學習工具。
一、課程培養目標
1.了解《幾何畫板》應用程序的基本操作、基本功能,學會制作小課件,并用來驗證一些幾何、函數中的數學結論,探究一些較為復雜的數學問題。
2.學生上網搜集資料、自主學習、合作交流,利用《幾何畫板》做數學,培養學生的直覺思維能力和數形結合思想。
3.學生通過課件的獨立制作、合作交流、專題網站的建立,體驗數學之美,增強數學學習的興趣,培養創新精神和實踐能力,強化團隊意識、資源共享意識,提高數學素養。
二、課程實施過程
1.教學設計與規劃
(1)框架問題設計
基本問題:《幾何畫板》能改變你的數學學習方式嗎?
單元問題:《幾何畫板》能解決哪些方面的數學問題?你能用《幾何畫板》做數學實驗嗎?其結論可信嗎?
內容問題:①你知道哪些數學實驗案例? 聽說過《幾何畫板》嗎?②你能操作《幾何畫板》嗎?能否用《幾何畫板》制作簡單課件?③你能用《幾何畫板》對數學問題的結果進行驗證或預測嗎?④遇到復雜、抽象的數學問題時,你能想到應用《幾何畫板》進行分析探索嗎?
(2)活動任務規劃
第一階段:上網搜集數學實驗案例及有關論文,并篩選整理;下載《幾何畫板》軟件及相應教程(建議最新版本4.06);觀摩演示下載的課件實例(服務器共享文件夾有提供);對照范例學習《幾何畫板》簡明教程。
第二階段:平面幾何結論驗證;高中函數圖象制作;線性規劃分析;平面解析幾何曲線繪制;立體幾何畫圖。
第三階段:小組作品展示交流;小論文創作;網站策劃與設計;共同評價。
為個別化教學所做的調整:①需要幫助的學生:分組時兼顧數學成績的好壞與計算機水平的高低,通過組內討論、教師指導幫助;②成績優秀生:布置一些具有挑戰性的任務,如迭代圖形的創建、參數的使用等,學會用《幾何畫板》研究和探索一些數學問題,創作小論文,協助建立專題網站。
2.制訂“課堂管理規定”與“課程評價標準”(略)
3.課程計劃實施進度
第一步:介紹數學實驗背景,演示、制作一些幾何畫板作品,初步領略幾何畫板的非凡功能,激發學生學習興趣;宣布“課堂管理規定”與“課程評價”。(1課時)
第二步:教師介紹單元活動,小組共同討論項目問題,組內交流后選出小組長進行小組分工。(1課時)
第三步:按分工不同,到網上查找相關資料、課件資源,并進行篩選處理;對照實例學習《幾何畫板》簡明教程。(2課時)
第四步:借用幫助,對難點問題進行攻關,能應用《幾何畫板》制作簡單課件。(2課時)
第五步:整理資料,思考、討論,達成組內共識;每組派代表展示小組作品,并進行現場示范制作。(1課時)
第六步:挑選成員進行專題網站的設計、構架,通過網頁展示各組小論文、作品。(2課時)
第七步:師生討論修改評價量規,共同評定小組成果。(1課時)
三、課程評價方式
標準:嚴格考勤,遵守規定;認真學習,主動探索;合作交流,互相幫助;思維活躍,積極創新。
個人作品(課件、小論文)創作,小組成果展示。通過組內推薦、小組互評、成果展示、教師考評,評選出優秀學員5名、優秀作品若干,在專題網站。
四、實踐后的反思
1.學生對網絡自主學習熱情高,學習興趣濃厚。能正確地引導學生,平時喜歡上網吧的同學成為學習的骨干。
2.《幾何畫板》是數形結合的有力工具,學生樂于利用“畫板”作圖、做數學實驗,以前用尺規法難以制作的三角函數圖象、圓錐曲線等都得到了很好的解決。學生對用動態精確圖象驗證分析問題也饒有興致。
3.《幾何畫板》改變了傳統的授課方式。教師考慮更多的不是講什么,而是如何地設計教學情境、組織學生實驗、組織學生交流、有效提供幫助……教師從簡單的知識傳授者轉變為學生活動和學習情境的設計師、學生學習過程中的導師和伙伴。
關鍵詞: 幾何畫板 高中數學幾何教學 應用
“幾何畫板”是一個優秀的教育軟件,全名為“幾何畫板——21世紀的動態幾何”。1996年我國教育部全國中小學計算機教育研究中心開始大力推廣“幾何畫板”軟件,以幾何畫板軟件為教學平臺,開始組織“CAI在數學課堂中的應用”研究課題。幾年來,幾何畫板軟件越來越多地在教學中得到應用。它具有能準確地繪制幾何圖形、在運動中保持給定的幾何關系、使用簡便、易于學習及占用內存小等諸多優點。以下將結合教學實踐分析幾何畫板在高中數學幾何教學中的應用。
1.幾何畫板概述
幾何畫板的工具箱中提供了“選擇箭頭工具”、“點工具”、“圓規工具”、“直尺工具”、“文本工具”和“自定義畫圖工具”幾種工具。幾何畫板的主要用途之一是用來繪制幾何圖形,而通常繪制幾何圖形的工具是用直尺和圓規,它們的配合幾乎可以畫出所有的歐氏幾何圖形。因為任何歐氏幾何圖形最后都可歸結為“點”、“線”、“圓”。這種公理化作圖思想因為“三大作圖不能問題”曾經吸引無數數學愛好者的極大興趣,并在數學歷史上影響重大,源遠流長。從某種意義上講,幾何畫板繪圖是歐氏幾何“尺規作圖”的一種現代延伸。因為這種把所有繪圖建立在基本元素上的做法和數學作圖思維中的公理化思想是一脈相承的。
2.幾何教學存在的問題
2.1幾何畫板條件下學生角色的定位問題
目前我國關于幾何畫板環境下教師角色的研究較多,而對學生角色的研究相對較少。面向未來的人才必須學會生存、學會學習和創造。隨著幾何畫板的迅速發展,數學教學軟件的操作逐步走向“傻瓜化”。就數學課來說,它所解決的問題越來越復雜,操作卻越來越簡單。所以,我們的幾何畫板教育決不能停留在技術層面,而更多的應該培養高中生利用信息工具獲取信息、分析信息、加工信息、表達信息和創造信息的能力。幾何畫板教育可以通過專門的幾何畫板課來進行。但有限的課時無法保證幾何畫板教育目標的實現。所以,幾何畫板教育更多的應該是融入數學課教學之中進行。
2.2學生體驗時間不夠
由于高中學習安排時間緊,在數學幾何教學中實驗上機時間比較少,一般是通過幾何老師在上課時進行演示,學生操作的相對時間少,因此學生對幾何畫板掌握的熟練程度也低。
2.3學生后期軟件學習不系統
當前教材的習題,大都是封閉式的,這類習題條件完備,結論確定,形式嚴格,基本上是為使學生鞏固知識,引起認知結構同化而設計的,容易使學生在學習過程中以死記替代主動參與。為改變這種狀況,可采用編擬一些開放題的方法,使數學教學更多地體現探究性。由于學生家庭經濟情況各不相同,不能保證每個學生家里都有電腦來安裝幾何畫板這款軟件,因此學生在課余對學校所學習到的幾何畫板操作在數學中的應用知識不能進行復習和反復訓練,對幾何畫板在學習的應用有一定的影響。
3.幾何畫板在高中數學幾何教學中的應用
3.1用圖形創設情境
建構主義認為,學習應該在與現實情境相類似的情境中進行,這正應了那句古老的格言:人是環境之子。在實際情境下進行學習,可以使學習者利用自己原有的認知結構中的有關經驗,去同化和索引當前要學習的新知識,從而獲得對新知識的創造性的理解。幾何畫板可以幫助我們創造一個良好的數學環境。
例1:兩條直線被第三條直線所截而成的角,即“三線八角”。
這個幾何問題可以利用幾何畫板設計一個簡單的課件,通過課件中設計的數學情境可形象地提示“三線八角”的規律,在這種背景下讓學生去感知,去同化,通過探索,很自然地將“三線八角”的概念融入到教學中。
3.2讓動態圖形說話
高中數學幾何學習是學生在已有數學認知結構的基礎上的建構活動,目的是要建構數學知識及其過程的表征,而不是對數學知識的直接翻版。這就要求我們在教學中,不能脫離學生的經驗體系,只重結果而偏廢過程。要讓幾何畫板中的動態圖形深刻地印在學生的腦海中。如二次函數的應用,是教材的重點,也是難點,如何突破這一難點呢?通過實例利用幾何畫板制作圖形和圖像的動畫,就可以讓學生觀察圖像的變化過程,找出規律,發現定理。同時,可借助于幾何畫板強大的測算功能觀察圖形邊長、面積的變化,從而使二次函數的應用及性質一目了然。
3.3提供數學實驗室
要優化數學教學,培養創造能力,必須把學生從傳統的教學模式中解放出來,提高學生的學習自主性、主動性和積極性。數學教學是學生創造性活動的過程,僅靠教師傳授,遠不能使學生獲得真正的數學知識。如果針對課本內容設計一些開放性的教學內容,為學生的創造性學習提供必要的素材,就能使學生在對問題的獨立思考、積極思索中達到對數學知識的靈活應用。在教學中,要給學生留有足夠的思維空間。如引導學生思考:求函數f(x)=x2-2(a-1)+2(a∈R)在[0,1]內的最大值和最小值。先讓學生思考,通過配方后發現對稱軸含有參數,也就是說對稱軸的位置可變,因此相應區間的最大值與最小值就可能有所不同,所以有必要分類討論(讓學生理解分類討論的必要性)。那么接下來該如何分類呢?這時,教師可以演示課件,并引導學生思考以什么為分類標準。學生通過觀察函數的對稱軸在不同范圍時,閉區間[0,1]內的最值會隨之而變化,從而由學生自己總結出應該以對稱軸的取值為分類標準。
用幾何畫板來探討含參數的函數圖像,突破了以前用黑板和粉筆所表達不了的動態圖像變換,使學生更直觀地感受到數形結合在解題中的體現。但教師的目的并不是要用計算機代替學生的思考,因此計算機的作用是輔助教學,學生利用它來探索、研究。教師可以在總結時指出,閉區間內的最值一般出現在三個地方:兩個端點或極值點,這樣就可以根據閉區間內的函數單調性判斷最值出現在哪里。幾何畫板的參數變化可以通過設置線段的長度為參數口,這樣就可以更好地看出參數連續變化的過程。
總之,幾何畫板是全國中小學計算機教育研究中心、人民教育出版社推薦使用的教學軟件之一,它適用于數學、物理等學科的輔助教學。通過構造工具可以構造線段、垂直線、平行線和角平分線等幾何教學中相當實用的功能。本文通過實踐調查分析和實例講解,探討了幾何畫板在高中數學幾何教學中的應用,為高中數學幾何教學提供一定的理論參考和實踐價值。
參考文獻:
[1]張愛民.借助“幾何畫板”輔助圓錐曲線統一定義教學[J].數學通訊,2010.3:65-66.
一、《幾何畫板》對教學方法變革的影響作用
《幾何畫板》使數學教學由傳統教學模式上升為現代化的多媒體教學模式。從教學法的角度看,便于突破教學中的難點,培養學生的思維能力;從課堂教學角度看,能加大課堂教學的密度,提高學生信息吸收率。更重要的是,具有“人機”交互的智能性特點,“畫板”使教師的設計思想與軟件本身有效地結合為一個整體,并通過軟件得到完美的表現。教師只需要熟悉“畫板”的簡單的使用技巧即可自行設計和編寫應用范例,范例所體現的并不是教師的計算機軟件技術水平,而是教學思想和教學水平。
二、《幾何畫板》對學生學習方式和對思維發展的影響作用
《幾何畫板》將一些抽象難懂的概念變成具體的可觀察的動態畫面,把數學抽象的思維過程通過課件變成了生動形象的動態過程,即化抽象為具體,能使學生多種感官并用,學習積極性、自主性和合作性增強,為形成和培養學生的“動畫思維”提供了條件,同時對高密度理解知識提供了可能。
研究表明:視覺獲得知識的比率為83%,聽覺為11%,這說明視聽結合在學習中的優勢。研究又表明:視覺使注意力集中的比率為81.7%,聽覺為54.6%,這說明若視聽結合,注意集中的比率會大大提高。研究還表明:右腦對圖象有較強的接受能力,而人的右腦是左腦記憶總量的100萬倍。“畫板”直觀,能突破視覺的限制,多角度地觀察對象,并能夠突出要點,有助于概念的理解和方法的掌握;“畫板”動態反映概念及過程,能有效地突破難點;“畫板”更強的交互性,學生有更多的參與,學習更為主動,并通過創造反思的環境,有利于學生形成新的認知結構;“畫板”通過多媒體實驗實現了對普通實驗的擴充,并通過對真實情景的再現和模擬,培養學生的探索、創造能力;“畫板”教學過程的可重復性,可以有效地突破難點和克服遺忘;“畫板”具有針對性,使針對不同層次學生的教學成為可能;“畫板”大信息量、大容量,節約了空間和時間,提高了教學效率。這說明《幾何畫板》課件能發揮大腦兩半球的不同優勢而獲得較高的教學效益,培養了學生在解決問題時在大腦中構建動態模型的能力,形成數形結合的動態分析問題的能力。
三、《幾何畫板》對提高教師工作效率和工作水平的影響作用
現代教師不僅要有愛崗敬業的精神、淵博的學科知識以及先進的教育思想,還要具有運用現代教育技術進行教學與學習的能力。《幾何畫板》開創了適合數學教學的多媒體交互平臺,基于這個平臺使教師在網絡上獲得這個平臺的各種豐富的課件和資料,使教師的工作效率得到極大的提高。由于這種新工具的出現提高了教師們在網絡上的交流和溝通量,使教師取長補短,促進了教師水平的提高。
教師要擔當起三種角色:課件制作者、學習指導者、人格影響者。 教師必須了解盡可能多的新信息技術,并用這些技術來制作教學材料。教師還要參與各種合作,與教育專家、學科專家、技術專家等加強聯系,制作新課件,不斷豐富課件庫內容。 教師的主要工作是指導學生學習,為學生提供知識體系的線索和高質量課件的線索,在學習過程中,教師將監控、評估學生的學習情況,對存在的問題及學生提出的問題進行指導。教師對學生的人格形成負有責任,事實上,教師對學生的人格影響是巨大的。一批出類拔萃的人物,他們的一生中都遇到過這樣三類教師:第一類是“磁石”般的教師,學生受到他們的吸引,感到教師可親、學習有趣;第二類是“標桿”般的教師,學生以他們為榜樣,處處效仿;第三類是“指南針”般的教師,學生在專業、學術、技能上一生接受他們的指導。未來教師應該具有現代教育理念,精通教學內容,掌握現代教育技術和方法,并以健康的人格影響力和高超的教學技藝指導學生去學習。這樣的教師一般不可能直接從師范學校造就,而必須在教師的實際教學過程中造就。現代信息技術的發展周期越來越短,頻率越來越快,科技含量越來越高,很難想象,在未來,教師能用傳統的方式去應付瞬息萬變的教育變革,唯一的出路是通過不斷的重新學習,去不斷地更新觀念、充實知識、掌握方法。
四、《幾何畫板》是一座連接傳統教學方法與現代教學方法的橋梁