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例谈整体性教学

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一、数学整体性教学的意义

很多学生对数学学习兴趣不大,认为数学枯燥乏味。新课程理念提倡创设丰富有趣的数学情境,激发学生学习数学的兴趣,但是数学的趣味性应来源于数学知识本身,来源于在运用数学知识技能、思想方法来解决实际问题的过程中获得的成功感和认同感,领悟到数学学科本身所具有的学科特点和学科魅力。科学完善的学科知识结构体系能够帮助学生从整体上把握学科实质,方便学习的记忆和信息的提取,有利于缩小“高级知识”和“初级知识”之间的差距,同时可以促进学生“原理和态度”的迁移。所以教师的数学教学应立足于剖析知识的纵横联系,引导学生从整体上把握数学教材,形成科学完善的学科知识结构体系,领悟学科本质,激发学习的内部动机。

所谓整体性教学,是指根据教学内容的相关性,以一定的教学策略呈现知识结构和学习方法结构,形成知识整体系统,并引导学生从整体角度去分析各知识点的地位及相互关系,从而揭示事物的本质和规律。本文以整体性教学案例《乘法公式》为载体,探讨整体性教学在课堂教学中的有效性。

二、整体性教学《乘法公式》案例

(一)教材分析

平方差公式和完全平方公式是多项式相乘的特殊形式,因为结构特殊,所以结果呈现特殊的规律,经过探究归纳求证得到乘法公式后,直接运用到计算中,达到简化计算的目的。人教版教材分成两课时教学,第一课时为平方差公式,第二课时为完全平方公式。通过分析教材可知,乘法公式为两个二项式相乘的两种特殊形式,对解决多项式相乘起到简便运算,是对多项式相乘的补充,这是知识的结构体系。让学生明确学的是什么内容,有什么作用,防止就事论事,只见树木,不见森林的现象发生。通过分析教学内容可知,两个公式的结构特征存在密切的联系和区别,两个公式的学习方法和教学方法的指导思想相同。基于上述考虑,将两个公式的探究放在一节课完成,达到方法和思想上的统一,第二节课为公式运用,让学生在运用中进一步理解公式的本质。

(二)学情分析

根据以往的教学经验,学生产生的主要问题是经常用错公式,原因是对公式的结构特征辨别分析不明确。若是将两个公式放在同一节课探究,在知识的横向联系中理解知识,易于辨析知识的区别与联系,更能准确、清晰地认识事物。

(三)教学目标

经历探索平方差公式和完全平方公式的过程,进一步发展学生的符号感和推理、归纳能力。

通过比较平方差公式和完全平方公式的结构特征,能准确运用公式进行简单的计算。

经历平方差公式的学习过程,运用类比思想学习完全平方公式,提高学生的学习能力和学习方法的迁移能力,体会整体性的学习方法。

了解两个公式的几何背景,进一步体会数形结合的思想方法。

(四)教学重点、难点

教学重点:平方差公式和完全平方公式的推导及应用。

教学难点:学生自主探究完全平方公式。

(五)教学过程

活动一 先行组织

师生共同回顾多项式的乘法法则及其几何意义。回顾上位概念,提供本节课的逻辑起点,整体把握概念的从属关系,为下位概念――乘法公式的学习奠定基础。

活动二 探究公式

师:两个二项式相乘,利用多项式乘法法则运算,对于特殊性形式的多项式相乘,结果会不会呈现特殊的规律,达到简便计算的目的。这节课我们探究两个二项式相乘有哪些特殊形式,他们的结果有什么特殊规律,他们之间又有什么联系和区别。

1.观察比较

问题1:观察下列各算式,根据它们的结构特征,进行分类,并说出你的分类标准。

(1)(x+1)(x-1) (2)(a+1)2

(3)(m+2)(m-2) (4)(2x+1)(2x-1)

(5)(a-2)(a-2) (6)(a+3)2

生1:第一类(1)(3)(4)(5),第二类(2)(6),标准是第一类为两个多项式相乘,第二类是一个多项式的平方。

生2:(5)属于第二类,因为(5)可以写成平方的形式(a-2)2。

师:生2能把(a-2)(a-2)转化为(a-2)2,说明数学感知能力较强。那第一类有什么共同特征?

生3:两数和乘以两数差,字母表示为(a+b)(a-b)。

师:请同学们评价一下生3概括得是否完整严密?

生沉默。

师:(点拨)两数和乘以两数差,是否就是(a+b)(a-b)?

生4:应改为“两数和乘以这两个数的差”否则关系式可写成(a+b)(c-d)的形式。

师:对,数学用词一定要严谨。

师:第二类有什么共同特征?与第一类有什么区别与联系?

生5:第二类都是两数和乘以这两数的和,或者是两数差乘以这两数的差,用字母可表示为(a±b)2。

联系:都是二项式乘以二项式。

区别:第一类是两个二项式中其中一项相同,另一项相反;第二类两个二项式中的两项分别相同。

(说明:①学生从整体上认识存在两类特殊形式的多项式乘以多项式。②学生经历观察,比较,归纳,横向比较平方差公式和完全平方公式的适用条件的异同点。③教学不仅仅是知识的传授,应该把知识技能、能力习惯、学习方法的指导作为一个整体要求,例如学生观察归纳能力和数学语言严谨性的培养,需要在平时教学中潜移默化的渗透)

2.归纳发现

问题2:计算第一类算式的积,并思考归纳你发现的规律。

(x+1)(x-1)=x2-1

(m+2)(m-2)=m2-4

(2x+1)(2x-1)=4x2-1

生1:两数和乘以这两个数的差等于这两个数的平方差,用字母表示为(a+b)(a-b)=a2-b2。

师:哪一个数的平方减去哪一个数的平方?

生1:第一个数的平方减去第二个数的平方。

师:请同学们计算(b+a)(-b+a)。

生2:(b+a)(-b+a)=a2-b2,即正数的平方减去负数的平方。

师:请同学们再计算(-a+b)(-a-b)。

生3:(-a+b)(-a-b)=a2-b2,即公式中的a是相同项,b是相反项,是相同项的平方减去相反项的平方。

3.验证猜想

师:同学们经历了观察、比较、归纳及猜想过程后,得到了公式(a+b)(a-b)=a2-b2,经历了由特殊到一般的研究问题的方法,研究数学问题还需验证猜想成立,如何证明公式?

生1:用多项式乘以多项式证明

(a+b)(a-b)=a2+ab-ab-b2=a2-b2

师:这是从数的角度,类比多项式的乘法可以从形的角度验证猜想成立吗?

生2:构建(a+b)(a-b)(如图)。

师:我们从代数和几何两方面验证平方差公式,体现了数形结合思想。

最后师生给出平方差公式的概念

符号语言:(a+b)(a-b)=a2-b2。

文字语言:两个数的和与这两个数的差的积,等于这两个数的平方差。

4.应用公式

(1)(1+2x)(1-2x)

(2)(-1+2x)(-1-2x)

(3)(-1-2x)(1-2x)

我们课题组一直探究整体性教学模式,对平方差的教学采取的模式为“浏览概貌―重点演绎―巩固练习―反馈强化―系统小结”,整节课又采取“长程两段式教学”,其中平方差公式探究是“教结构”过程,对完全平方公式探究采取“用结构”,让学生类比平方差探究过程,自主探究完全平方公式,这是对学习方法的反馈强化,最后是整节课的系统小结。这也是体现了本节课最主要的整体性教学的内涵:运用学习平方差公式所得的学习经验、学习方法学习完全平方公式,发展学生运用类比思想自主学习能力和知识迁移能力。

活动三 辨别运用

计算(3m+2n)(3m-2n)

变式:

(3m-2n)(3m-2n)

(-3m+2n)(-3m-2n)

(3m+2n)(-3m-2n)

(3m+2n)(2n-3m)

(说明:本题设计的目的是让学生在辨别中运用,在运用中辨别,进一步理解公式的区别与联系,理解公式的本质。)

活动四 小结归纳

①知识结构

多项式乘以多项式(a+b)(m+n)

平方差(a+b)(a-b)=a2-b2完全平方公式(a±b)2=a2±2ab+b2

师:通过刚才练习发现,完全平方公式的运用很容易出现错误。我们不妨借助顺口溜:首平方加尾平方,首尾之积两倍中间放,最后比较其符号,看它相当不相当。

②思想方法

分类思想和数形结合。

(说明:利用知识结构整体上认识两个公式的联系与区别)

活动五 布置作业(略)

[参 考 文 献]

[1]叶澜,吴亚萍.“新基础教育”数学教学改革指导纲要[M].桂林:广西师范大学出版社,2009.

[2]邱瑾.数学教学中的整体教学法[J].上海中学数学,2008(10).