(東北師范大學附屬中學)
同類項的概念、合并同類項的法則.
本節(jié)課是華東師大版《義務教育教科書·數(shù)學》七年級上冊(以下統(tǒng)稱“教材”)第三章第四節(jié)“整式的加減”的第1課時,是在學生已經(jīng)經(jīng)歷了有理數(shù)及其運算、代數(shù)式的概念、整式的概念學習的基礎上,進一步研究整式的加減運算的第一步.
整式的加減運算是數(shù)與代數(shù)領域中最基本的運算,它是學生今后學習整式乘除、因式分解、分式和根式運算、方程,以及函數(shù)等知識的重要基礎,而同類項及合并同類項的法則是學習整式加減運算的基礎.整式的運算與數(shù)的運算具有一致性,由于整式中的字母表示數(shù),因此數(shù)的運算性質和運算律在式的運算中仍然成立.本節(jié)課由數(shù)的運算出發(fā),通過類比研究,得出同類項的概念、合并同類項的法則,讓學生體會數(shù)式通性,為后續(xù)數(shù)與式的學習打開思路,指明研究方法.由有背景的數(shù)字運算,到抽象掉背景的數(shù)字運算,再擴充到式的運算,這是代數(shù)發(fā)展的歷程,本節(jié)課將引領學生經(jīng)歷這一歷程.
本節(jié)課學生的學習重點為同類項概念及同類項法則.學習難點為感受數(shù)式通性及類比、抽象方法.
(1)理解同類項的概念;
(2)掌握合并同類項的方法;
(3)經(jīng)歷通過抽象、類比數(shù)的運算探究合并同類項法則的過程,從中體會數(shù)式通性和類比的方法.
同類項的概念是判斷同類項的依據(jù),所含字母相同,相同字母的指數(shù)也相同是同類項的本質特征.
達成目標(1)的標志是學生會用概念判斷同類項,會在一個多項式中找到同類項.合并同類項的依據(jù)是分配律,合并是指將同類項的系數(shù)相加所得的結果作為結果項的系數(shù),保持同類項的字母和字母的指數(shù)不變;達成目標(2)的標志是能準確合并同類項,能通過合并同類項進行多項式的化簡.
目標(3)是本節(jié)課所蘊涵的數(shù)學思想方法.學生將經(jīng)歷由實物到數(shù)的抽象、由數(shù)的運算到整式加減的擴充過程,體會數(shù)與式的運算是統(tǒng)一的,其并不是孤立的.
由于七年級學生的抽象概括能力和知識遷移能力還有待提高,故在教學時會遇到以下問題.
問題1:由數(shù)到式的轉換需要一個過程,學生往往會將之前數(shù)的知識與整式的知識孤立起來,不對二者進行類比.
問題2:不能真正理解數(shù)式通性的意義,不知道該怎么運用數(shù)式通性.
問題3:在判斷同類項時,對“字母相同,但順序不同”和“字母相同,但指數(shù)不同”的兩類問題產生疑問.
在教學時,引導學生從最基本的數(shù)的運算開始分析,體會數(shù)的運算原理,從而類比到同類項的合并,體會數(shù)與式運算原理的一致性,便于學生進行數(shù)與式的類比,進而解決問題1和問題2.
在歸納得出同類項的概念后,引導學生運用概念辨析所給例子是否是同類項.由于字母表示數(shù),字母與數(shù)字作用相同,字母可以像數(shù)一樣參與運算,因此數(shù)的運算律對字母同樣適用,引導學生使用結合律概念來辨析,進而解決問題3.
本節(jié)課的授課對象是東北師范大學附屬中學七年級的學生.在本節(jié)課教學之前,學生已經(jīng)掌握了有理數(shù)的運算,了解了用字母表示數(shù)的意義,掌握了整式的概念.根據(jù)本節(jié)課的學習內容和授課對象的特點,課上將進行黑板和多媒體的結合使用,這樣既能展示整個研究過程,將重點內容在黑板上突出、留存,又能有效節(jié)省課堂時間、提高課堂效率.
問題1:1個蘋果和1個梨,能相加嗎?1個水果和1個水果呢?
師生活動:在學生發(fā)表看法后,教師進行總結:1個蘋果和1個梨的物理屬性不同,一個是蘋果,一個是梨,所以不能合并相加;1個水果和1個水果的物理屬性統(tǒng)一,所以可以合并相加.由此可以看出物理屬性是否相同的重要性.
【設計意圖】在實際問題中,不同類別的實物無法合并.此環(huán)節(jié)的設計意圖在于讓學生體會實物歸類的前提為物理屬性相同,為分析數(shù)量的運算做好鋪墊.
師生活動:在學生充分發(fā)表看法后,教師進行總結:數(shù)量的本質應當是多與少,要衡量數(shù)量的多少需要一個公共單位作為橋梁,類似于問題1中的物理屬性.整數(shù)運算時這個公共單位是1;進行的運算時,這個公共單位是運用分配律計算51×99-49×99時,公共單位是99.
【設計意圖】真正的知識來源于感性的經(jīng)驗,是通過直觀和抽象而得到的.此環(huán)節(jié)的設計意圖在于讓學生體會數(shù)的運算的基礎是存在公共單位作為橋梁,這與實際問題是相通的,數(shù)量的運算抽象于實際生活,但是更具有普適性,這將為由數(shù)推廣到整式做好鋪墊.
問題3:有理數(shù)能夠運算的基礎是什么?
師生共同總結,得出數(shù)能夠運算的基礎是存在一個公共單位作為橋梁,不同的運算,選取的公共單位可能不同(以后可以擴充到復數(shù),包括無理數(shù)的運算、虛數(shù)的運算).
【設計意圖】引導學生歸納思考的結果,讓規(guī)律更加明晰.
問題4:用一個或幾個字母替換下列算式中的數(shù),構成新的算式,并將你認為可以合并的項合并.
51×99-49×99.
師生活動:學生到黑板上展示自己的成果,并闡述可以合并或不可以合并的理由,教師給予適當點評.
【設計意圖】充分調動學生的主觀能動性,讓學生在嘗試用不同字母替換數(shù)字的過程中體會哪些項可以合并,哪些項不可以合并,可以合并的基礎是什么,初步體會同類項的特征.另外,這個探究還有驗證合并是否正確的作用.
教師追問:拋開這個算式,你能再列舉一些能夠合并或者不能合并的單項式嗎?
師生活動:學生繼續(xù)舉例,教師給予適當點評,并鼓勵學生大膽提出設想,列舉出更復雜的單項式,同時兼顧正例與反例.
【設計意圖】鼓勵學生大膽提出設想,讓初步形成的同類項的特征更加清晰.
問題5:整式中的項能夠合并的條件是什么?
師生活動:學生充分發(fā)表看法后,教師進行歸納,并給出同類項的定義——所含字母相同,并且相同字母的指數(shù)也相同的項叫做同類項,含幾個常數(shù)項也是同類項.以及合并同類項的定義——把多項式中的同類項合并成一項,叫做合并同類項.
問題6:通過化簡上述多項式,你能從中得出合并同類項的方法嗎?
師生活動:師生共同總結,得出合并同類項法則——合并同類項后,所得項的系數(shù)是合并前各同類項系數(shù)的和,且字母連同它的指數(shù)不變.
【設計意圖】通過對算理的理解、辨析,逐層歸納并總結同類項、合并同類項的定義,以及合并同類項的法則.
練習1:判斷下列說法是否正確,正確的在括號內打“√”,錯誤的打“×”.
(1)3x與3xm是同類項; ( )
(2)2ab與-ab是同類項; ( )
(3)2yx2與3x2y是同類項; ( )
(4)3ab2與3ab2c是同類項; ( )
(5)32與23是同類項. ( )
【設計意圖】引導學生用概念辨析同類項,進一步鞏固同類項的概念.
練習2:找出下列多項式中的同類項,并進行合并.
3x2y-4xy2-3+5x2y+2xy2+5.
【設計意圖】讓學生經(jīng)歷歸納、化簡多項式的過程,并總結出易錯點和解決辦法.
練習3:合并下列各式中的同類項.
(2)-3x2y+2x2y+3xy2-2xy2;
(3)4a2+3b2+2ab-4a2-4b2.
交流一下:你是怎么做到又快又準地合并同類項的?
師生活動:學生到黑板上展示自己的計算方法,教師給予適當點評,并鼓勵學生大膽展示自己的方法.
【設計意圖】進一步鞏固合并同類項法則,讓學生展示自己認為好的計算方法,以便相互取長補短,同時也讓進行展示的學生體會到成就感.
問題7:總結一下,本節(jié)課你學到了哪些知識,運用了哪些方法?
師生活動:師生共同總結,得出本節(jié)課所學知識點和研究方法,得出實物的歸類合并與數(shù)字運算是相通的,數(shù)字運算與整式的運算是相通的.數(shù)與式的運算是統(tǒng)一的.
【設計意圖】引導學生從知識和方法兩個角度總結所得.在梳理、強調本節(jié)所學知識的同時,也使學生感受抽象、類比的研究方法.
教材第105頁練習題第2題.
目標檢測.
(1)下列各組中的兩項,屬于同類項的是( ).
(A)x2與x(B)-0.3xy與
(C)x2y與xy2(D)x與y
(2)若單項式-3am+1b2與單項式是同類項,則m=________,n=________.
【設計意圖】第(1)(2)兩題檢測學生對同類項概念的理解與運用.
(3)下列運算中,正確的是( ).
(A)3a+2b=5ab(B)3a2b-3ba2=0
(C)2x3+3x2=5x5(D)5y2-4y2=1
(4)化簡下列各式.
①-m+0.5m+1.5m;
②7a+3a2-2a-a2+3;
③3m2-2mn-n2+5mn;
④3x3-3x2-y2+5y+x2-5y+y2.
【設計意圖】第(3)(4)兩題檢測學生對運用合并同類項化簡多項式的掌握情況.
公共單位、數(shù)與代數(shù)這一知識模塊,是初中數(shù)學的基石,對高中數(shù)學也有一定的輻射作用.在教學過程中,筆者一直在思考數(shù)與式的運算在算理方面有哪些相通之處,后來筆者發(fā)現(xiàn)數(shù)與式運算的統(tǒng)一之處就在于它們都存在一個類似的橋梁,為了便于學生理解這一橋梁的存在,暫時稱這一橋梁為公共單位,這并不是專有的數(shù)學名詞.在準備這節(jié)課的時候,筆者特意請教了東北師范大學數(shù)學系博士生導師高夯教授,并得到了他的指點,公共單位這一概念就是他提出來的.從課堂反映來看,學生理解了它的存在,達到了預期的目的.
有理數(shù)運算的公共單位并不唯一,但是整式合并的公共單位是唯一的,二者類似,但又不完全一致.例如,這一運算的公共單位可以是也可以是的公共單位只能是ab.對于這一點,筆者在課上并沒有讓學生有足夠的體會,這對于學生對同類項概念的建立可能會造成一定的障礙.
學生的探究活動進行得不充分,教師干預的痕跡明顯.例如,讓學生自由列舉可以合并的單項式或不可以合并的單項式這一環(huán)節(jié),學生舉例并不充分,且沒有讓學生充分表達自己的看法,教師控制的痕跡明顯.
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育部制定.義務教育數(shù)學課程標準(2011年版)[M].北京:北京師范大學出版社,2012.
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