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基于“串联”,走向“整体”,发展素养

——以《对称图形——圆》单元复习课为例

薛建彪 沈华
  
时代学习报·教研参考
2024年1期
江苏省昆山市张浦初级中学 江苏省昆山市陆家中学

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单元复习课是帮助学生复习近期所学,承载着将碎片化的单元知识结构化、系统化,数学思想方法深入化的功能。基于“串联”策略的复习课可以横纵关联,引导学生走向整体思考。笔者以《对称图形——圆》单元复习展示课为例,阐述自己的思考。

1 备课思考

《对称图形——圆》是苏科版教材九年级上册第2章内容,是继三角形、四边形之后又一个重点研究的图形,主要内容有:基本性质、与圆有关的位置关系、正多边形与圆、与圆有关的计算。虽然学生已经通过新授课进行了系统地学习,但由于圆章节教学时间长,内容繁多,容易造成知识前学后忘,知识点碎片化,“只见木不见林”。基于“串联”的复习策略,能有效帮助学生回顾旧知,逐步建构知识网络,易于形成整体认知。

2 教学目标

(1)经历运用平移变换建构知识的过程,体会知识间的整体联系,形成清晰的章知识脉络。

(2)掌握圆的基本性质,点与圆、直线与圆的位置关系的判定与性质,正多边形与圆的关系以及与圆有关的计算,在解决问题中获得解题经验。

(3)在解决与圆有关的问题中,学会有条理地思考与表达,感悟数形结合思想、转化思想、分类讨论等思想。

3 教学过程

3.1 操作活动,导入复习

活动 同学们已经学习过平移、翻折、旋转变换,请分别对圆进行翻折、旋转,并思考问题:圆具有哪些对称性?

师生活动:学生动手操作,教师通过询问“你是怎样折的?”,学生能够说出沿着直径翻折、绕着圆心旋转,从而回忆起圆具有轴对称性和中心对称性。

设计意图:通过简单地折纸操作,既促使学生自然回忆起圆的两种对称性,同时也为圆的基本性质的复习定好基调,一石二鸟。

3.2 基于“串联”,展开复习

问题1 如图1,圆心O在直线l上,已知O的半径为5,现将O沿直线l向右平移3个单位长度到M的位置,那么点O与M有怎样的位置关系?

师生活动:学生思考后回答,教师追问:如何判定点与圆的位置关系?引导学生说出用“数量关系判定位置关系”的方法。

设计意图:通过圆的初次平移,让学生总结出判定点与圆位置关系的方法,体会数形结合思想。

问题2 如图2,过点O作直线l的垂线a,你能求出图中哪些线段的长?如果要使M与直线a相切,M还需向右平移几个单位长度?说说你的理由。

师生活动:学生通过构造半径CM,运用勾股定理可求出OC长,进而利用垂径定理求出CD长。教师引导学生说出,在运用垂径定理时,通常要构造“半径、半弦、弦心距”组成的直角三角形,通过勾股定理建立方程解决问题。对于第2个问题,教师追问:“怎样判断直线a是圆的切线?有其他的方法吗?”,帮助学生厘清切线的判定方法。

设计意图:通过设计过点O的垂线,引导学生回顾垂径定理的内容与基本方法。通过第2次平移,把学生的视角自然地拉到直线与圆的位置关系上来,引导学生总结出特殊的位置关系(相切)的判定方法:①用数量关系判定位置关系;②切线的判定定理。

问题3 将M继续平移到如图3所示的位置,M交x轴于A,B两点,AB=5,连接CA,CB, ∠ACB的平分线交M于点D,你能求出哪些角的度数?图中有哪些相等的量?

追问:(1)你是根据什么知识得到∠ACB=45°的? 圆心角和圆周角之间是通过什么元素相互建立联系的?(2)“弧AD与弧DB相等”是根据什么知识得到的?

设计意图:通过第3次平移,适当添加圆周角以及它的角平分线,帮助学生回顾圆周角定理、等对等定理的内容,并通过追问,提炼出两个定理的核心思想方法。

问题4 如图4,继续平移M,使得M过点O,OA=2, 你能求出OB的长吗?

设计意图:通过第4次平移,使得直角顶点在圆周上,从而得到弦AB是直径,AB=10,引导学生回顾圆周角定理的推论。

问题5 如图5,将M缩小后,继续平移,使得M与x轴、y轴相切于点C,D,直线AB也与M相切,切点为E, 若AE=4, BE=6, 那么M的半径为多少?

设计意图:改变M的大小后,第5次平移,使其与直线a,l都相切,再添加一条切线AB,让M成为直角三角形AOB的内切圆。在计算内切圆半径的过程中,学生可以用勾股定理建立方程解决问题,也可以用等面积法建立方程解决问题,但两种方法都需要运用到切线长定理结论,从而自然过渡到对切线长定理的复习。

问题6 如图6,如何求阴影部分的面积?说说你的方法。

追问:怎样求不规则图形的面积?扇形的面积如何求?师生共同总结出求不规则图形面积的方法。

设计意图:在问题5的基础上对不规则图形区域阴影化处理,自然过渡到与圆有关的计算板块的复习,其中渗透转化的数学思想。这里只需厘清方法、回忆公式即可,不要求学生进行具体计算。

由以上6个问题逐渐形成以下章节脉络:

3.3查漏补缺,完善知识网络

问题7 如图7,若点O是正六边形ABCDEF的中心, ∠MON=120°,且角的两边分别交六边形的边AB,EF于M,N两点。若多边形AMONF的面积为2,则正六边形ABCDEF的外接圆的面积是多少?

追问:(1)如何转化多边形AMONF的面积为规则图形的面积?

(2)正多边形与圆有怎样的关系?如何解决正多边形问题?

设计意图:本题涉及正多边形与圆的关系、三角形全等的判定、菱形的判定以及等边三角形面积计算等知识点,学生要运用转化思想将多边形的面积转化为菱形的面积,菱形面积再转化为正三角形面积, 在解决问题的过程中,体会“等分圆得到正多边形”这一关系,教师帮助学生补齐最后一版块的知识结构:

3.4综合运用,拓展能力,提升素养

问题8 如图9,在矩形ABCD中,AB=4,BC=6.E为射线CB上一动点,以DE为直径的⊙O交AD于点F,过点F作FG⊥AE于点G。

(1)若E为BC的中点,求证:FG为⊙O的切线;

(2)若CE=m,请直接写出⊙O与线段AB的交点个数及相应的m的取值范围。

师生活动:学生先独立思考,想象相关图形,如有困难,教师展示几何画板动态演示,要求学生画出特殊位置的图形,小组讨论后填写表格。

设计意图:在已经横向“串联”构建起章知识网络的基础上,纵向提升学生分析、解决问题的能力。由于圆章节重点内容较多,这里侧重于研究直线与圆的位置的关系,引导学生感悟分类讨论思想,培养学生有条理地表达,几何直观、推理等数学素养。

4 教学反思

4.1 基于“串联”,构建知识网络

章建跃博士曾说:“教学要有贯穿课堂始终的主线,要有结构的、逻辑关联、层层递进且能启迪学生思维的问题引领……”。数学是一个整体,复习教学应引导学生把知识点连成线,织成网,在头脑中形成知识体系,这样的复习有利于学生全面认识和准确理解相关的数学知识。本节课从关联的视角重新审视复习内容,有效整合已有知识,通过5次平移进行“串联”,构建了知识网络,系统高效地复习了圆章节的大部分知识,引导学生理解性质、判定方法,提升学生分析问题、解决问题的能力。

4.2 走向“整体”,发展一般观念

《义务教育数学课程标准(2022年版)》指出,数学教学要帮助学生学会用整体的、联系的、发展的眼光看问题,形成科学的思维习惯,发展核心素养。纵观本章可以发现,研究圆的性质其实就是研究基本元素(圆心、半径)与相关要素(弦、弧、圆心角、圆周角等)之间的关系;研究点与圆、直线与圆的位置关系时都是用数量关系来刻画;研究与圆有关的计算就是研究整体(圆)与部分(扇形),平面(扇形)与曲面(圆锥)的相互依存转化关系。也就是说,圆的研究延续和发展了三角形、四边形的研究思路,这有利于学生形成对图形知识研究的整体思维和一般观念,也有利于更好地发展核心素养。

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