莊素端
直觀想象素養(yǎng)是基于幾何直觀與空間想象感知事物的形態(tài)與變化,利用圖形理解和解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的過(guò)程,是高中數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的重要構(gòu)成部分。在當(dāng)前大力提倡培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)背景下,在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的直觀想象素養(yǎng)自然引起了廣大教師的廣泛關(guān)注。為獲得預(yù)期培養(yǎng)效果,教學(xué)中應(yīng)總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),尋找高效的培養(yǎng)途徑,為提升學(xué)生的直觀想象素養(yǎng)素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。
一、借助空間形式,認(rèn)識(shí)位置關(guān)系
高中數(shù)學(xué)中有很多與空間相關(guān)的知識(shí)點(diǎn),如立體幾何內(nèi)容。為培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)直觀想象素養(yǎng),一方面,結(jié)合高中數(shù)學(xué)中常見(jiàn)空間立幾何圖形,引導(dǎo)學(xué)生繪制不同視圖下的圖形,尤其鼓勵(lì)其通過(guò)想象,對(duì)立體幾何圖形進(jìn)行分解與重組,使其在頭腦中形成對(duì)空間立體幾何圖形以及不同空間形式的深刻認(rèn)識(shí)。另一方面,結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生根據(jù)不同視圖下的圖形還原對(duì)應(yīng)的立體幾何圖形,構(gòu)建各視圖中平面幾何與立體幾何體形狀與位置關(guān)系。
例如,在講解立體幾何知識(shí)時(shí),可創(chuàng)設(shè)以下情境:已知某空間幾何體的三視圖如圖1所示,若該幾何體的體積為24π+48,則該幾何體的表面積為( )
A、24π+48
B、24π+90+6
C、48π+48
D、24π+66+6
該情境通過(guò)給出三個(gè)視圖,要求學(xué)生想象空間幾何體的形狀進(jìn)行計(jì)算。顯然想象出幾何體的形狀成為解題的關(guān)鍵。根據(jù)學(xué)生所學(xué)的立體幾何知識(shí),可得出該立體幾何體的形狀如圖2所示。認(rèn)真觀察圖2可知,該幾何體是一個(gè)組合體,左邊為底面半徑為3r,高為4r的四分之一圓錐。右邊為底面為直角變成為3r的等腰直角三角形,高為4r的三棱錐。根據(jù)已知條件可知×π(3r)2×4r+××3r×3r×4r=24π+48,則r=2。最終不難算出該幾何體的表面積為24π+66+6,正確結(jié)果為D選項(xiàng)。
二、借助數(shù)形關(guān)系,構(gòu)建數(shù)學(xué)直觀模型
高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出:構(gòu)建形與數(shù)的聯(lián)系,構(gòu)建數(shù)學(xué)問(wèn)題的直觀模型是直觀想象素養(yǎng)的表現(xiàn)之一,因此,教學(xué)中,一方面,增強(qiáng)數(shù)形關(guān)系的認(rèn)識(shí)。立足教材,結(jié)合具體實(shí)例,為學(xué)生講解數(shù)形之間的關(guān)系,如深入講解解析幾何方程與其圖像知識(shí)。另一方面,結(jié)合具體情境,引導(dǎo)學(xué)生借助數(shù)形關(guān)系,構(gòu)建數(shù)學(xué)直觀模型。
例如,在講解向量與圓相關(guān)知識(shí)時(shí),可結(jié)合學(xué)生所學(xué)以及如下情境進(jìn)行教學(xué):已知a,b是單位向量,a·b=0,若向量c滿足|c-a-b|=1,則|c|的取值范圍是()
A、[-1,+1]
B、[-1,+2]
C、[1,+1]
D、[1,+2]
該情境的題干較為簡(jiǎn)單,但如果不能深入理解數(shù)形關(guān)系很難得出正確結(jié)果。經(jīng)分析借助
數(shù)形關(guān)系,構(gòu)建數(shù)學(xué)直觀模型進(jìn)行求解,可獲得事半功倍的解題效果。根據(jù)題干可設(shè)a=(1,0),b=(0,1),c=(x,y),則c-a-b=(x-1,y-1),則|c-a-b|=1==1,即,(x-1)2+(y-1)2=1,所以,(x,y)在以C(1,1)為圓心,1為半徑的圓上,而|c|=表示圓上的點(diǎn)到圓點(diǎn)的距離,如圖4所示,顯然|OC|-1≤|c|≤|OC|+1,即,-1≤|c|≤+1,A項(xiàng)正確。
三、結(jié)論
高中數(shù)學(xué)教學(xué)中,應(yīng)做好直觀想象素養(yǎng)內(nèi)容的學(xué)習(xí),明確課標(biāo)中對(duì)培養(yǎng)學(xué)生直觀想象素養(yǎng)的具體要求,將其融入到具體教學(xué)內(nèi)容中,使學(xué)生習(xí)得數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí),直觀想象素養(yǎng)得以顯著提升。本文通過(guò)研究得出以下結(jié)論:
1.培養(yǎng)學(xué)生直觀想象素養(yǎng)時(shí)應(yīng)做好充分的理論學(xué)習(xí),充分把握直觀想象素養(yǎng)涉及的內(nèi)容,吃透其含義,為更好的落實(shí)到教學(xué)實(shí)踐中奠定基礎(chǔ)。
2.培養(yǎng)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合相關(guān)問(wèn)題情境的分析與解答,使學(xué)生加深對(duì)直觀想象素養(yǎng)的認(rèn)識(shí)與理解,促使學(xué)生從單純的數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)向關(guān)注與提升自身的直觀想象素養(yǎng)轉(zhuǎn)變。