各位评委老师大家好,今天我说课的课题为“祖暅原理与柱体、锥体的体积”。中国古代数学的探索如同一幅宏伟的画卷,祖暅原理的诞生为中国数学史书写了辉煌的篇章。本节课我将在实验探究活动中,带领大家感受数学文化所带来的数学思想和方法。下面我将从五个方面对本节课进行阐述。
教材选自人教A版普通高中数学必修2第八章“立体几何初步”中的“探究与发现”。本节内容是简单几何体的延伸,也为后面研究一般几何体的体积做铺垫。
本节课的授课对象为普通高中高一学生,他们已经熟练掌握了长方体的体积公式,并且具备了基本的直观想象和逻辑推理能力,但面对复杂的立体几何图形掌握不够,数学抽象和数学建模素养不足。
本节课以数学实验为载体,利用实物模型、GGB软件、3D打印机等辅助教学,经历了立体几何教学直观感知、操作确认、思辨论证、度量运算的全过程,体现极限、构造、化归思想,渗透数学文化,培养探究精神,是将二维推广到三维的进阶之路,也是将三维降维到二维的探究之路。
基于以上分析,我确定本节课如下三个维度的教学目标,分别指向重知识、炼能力、强素养。基于以上目标分析,我确定本节课的教学重点为发现归纳祖暅原理,教学难点为理解运用祖暅原理。
本节课的实验设计思路以“四步四环”为核心,“四步”指建构、感受、转化及应用,而“四环”则是针对每一步形成创设、分析、提炼的闭环。下面我重点阐述本节课的实验教学过程。
第一环节为“木板实验,建构知识”:将所有的小木棍在木板上摆出一个平面图形,每一根小木棍与木板的长平行。学生动手操作木板凹槽内图形,无论规则与否,由于用到的木棍数量相同,所以面积不变,这是小组成果。归纳结论:平行直线间的两个平面图形,若被平行于这两条直线的任意直线截得的线段长度相等,则这两个平面图形面积相等。这是“四步”中的第一步建构,通过创设木板实验,分析提炼,开启二维平面推广到三维空间的进阶之路,自然而然过渡到第二环节。
第二环节为“三维动画,感受祖暅”:通过从二维到三维的动画展示,将第一环节中得到的三个平面图形按照相同的速度向上堆叠,形成三个等底面积、等高的几何体。猜想归纳结论:平行平面间的两个几何体,若被平行于这两个平面的任意平面截得的面积都相等,那么这两个几何体的体积也相等。从而引出祖暅原理“幂势既同,则积不容异”。介绍祖暅和卡瓦列里,渗透数学文化,在升华民族自豪感的同时,要让学生感受到用数学的语言表达世界的重要性。这是“四步”中的第二部感受,通过创设三维动画,分析提炼,感受祖暅原理,实现立德树人。
接着进入第三环节“割柱成锥,转化体积”:提出问题一,柱体的体积公式是什么?引导学生结合祖暅原理,将柱体体积的推导转化为构造一个等底等高的长方体。提出问题二,等底面积等高的锥体体积之间又有怎样的关系?引导学生利用相似比,再结合祖暅原理得到等底面积等高的任意两个锥体的体积相等。提出问题三,锥体的体积公式是什么?引导学生分组探究。
第一组学生以圆锥为实验对象,将水倒满圆锥三次,可注满圆柱,于是猜想圆锥体积为柱体体积的1/3,但他们无法证明。
