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2023年10月 第10期 总第87期 (月刊,每月20日出版) 主管单位:广西出版传媒集团有限公司 主办单位:广西教育出版社有限公司 编辑出版: 《中小学课堂教学研究》 编辑部 编 委: (按姓氏拼音排列) 曹明海 曹一鸣 陈进前 程晓堂 戴启猛 戴羽明 顾之川 郭玉英 黄 伟 黄远振 蒋京丽 李 卿 李 艳 刘道义 潘小明 渠东剑 孙杰远 唐剑岚 汪晓勤 王 磊 吴立宝 吴正宪 邢红军 徐国辉 余党绪 张海银 张维忠 赵占良 郑桂华 郑毓信 主 编:石立民 执行主编兼编辑部主任:黄珍平 编辑部副主任:刘 华 潘 安 编 辑:朱晓灿 罗小荧 周彩珍 陆顺演 特约美编:杨 阳 责任技编:蒋 媛 地 址:广西南宁市鲤湾路8号 邮政编码:530022 编辑部电话:0771-5877925 5865557 投稿邮箱:zxxktjxyj@sina.com 国内统一连续出版物号:CN45-1400/G4 国际标准连续出版物号:ISSN2096-1421 邮发代号:48-179 Contents 目 次 课堂评论 …………………………………………1 1 数学教材多维解析与知识体系建构下的教学 陈晓蓉,徐章韬 课堂研究 8 指向核心素养发展的初中数学结构化教学 唐 俊,刘成龙 14 初中数学跨学科项目式作业设计的理念与路径 刘智欢,吴立宝,王子续 19 表格类英语非连续性文本阅读方法探析 唐书哲,袁 辉 24 从研学活动走向校本课程的进阶路径 ——以家乡工业研学课程开发为例 田伟才 课堂聚焦 特设专栏:三层级阅读教学理论研究与实践 ( 十八 ) 28 设计层级进阶的表现性评价任务 梅培军,周淑娴 教材教法 33 促进学生批判性思维能力发展的教材解读方法 苏香妹 38 依体施教:教出文本“这一篇”个性特征 ——以 《在马克思墓前的讲话》 为例 童志国 全科互知
印刷:广西壮族自治区地质印刷厂 发行:广西教育出版社有限公司 发行范围:国内外公开发行 订阅:广西教育出版社有限公司 《中小学课堂教学研究》编辑部 定价:15.00元 刊训 立足课堂,面向教学; 立足纸媒,面向多媒; 立足当代,面向未来; 立足全国,面向世界。 本刊声明: ·本刊倡导原创,拒绝抄袭、剽窃及 其他侵权行为,作者文责自负,本刊概不 承担任何连带责任。 ·本刊对采用稿件有文字上的删改 权,不同意删改者,请于来稿中声明。 ·凡本刊录用的稿件,如无特别声 明,即视为作者同意授权本刊对其作品行 使网络传播、汇编出版等再使用的权利; 本刊按规定向作者支付的稿酬已包括上述 各项权利的报酬。 ·为适应我国信息化建设,扩大本刊 及作者知识信息交流渠道,本刊已被 《中 国基础教育期刊文献总库》及CNKI系列数 据库收录,其作者文章著作权使用费与本 刊稿酬一次性给付。免费提供作者文章评 价统计分析资料。如作者不同意文章被收 录,请在来稿时向本刊声明,本刊将做适 当处理。 ·来稿不退,三个月未收到录用通知 者可自行处理,本刊不再另行通知。 本刊微信公众号:搜索微信号“zxxktjxyj” 或“中小学课堂教学研究” ,或扫一扫微信 二维码: 教学设计 43 基于教、学、评一体化的高三主题单元复习设计 与实施 丁雪莹,国红延 48 教学立意观照下的初中历史常态课教学设计 ——以“明朝的统治”一课为例 严立明,黎 英 53 基于UbD理论的初中数学单元整体教学设计 ——以人教版“一元二次方程”为例 何俊杰,孟志鑫 评价研究 59 语言美与言语美在高考英语试题中的体现及其 教学启示 苏克银 64 PISA阅读素养评测体系下实用类文本命题与教学的 现状及启示 何胤思 68 新高考评价体系下史料实证的考查特点探析 ——以广东2021—2023年新高考卷为例 李 晖 课堂新探 72 基于单篇阅读的小微任务群学习实践 丁长永,刘凡保 77 基于故事性思维的小学英语故事阅读活动设计 娄 甜,史 雅 课堂内外 82 云技术支持下的“一体二维四步”教师专业共同体 研修模式建构 ——以南宁市青秀区园湖学区为例 章似文,伍 恺 全科互知
2023年第10期 总第87期 【 课堂评论 】 数学教材多维解析与知识体系建构下的教学 陈晓蓉 1,徐章韬 2 ( 1.深圳市宝安中学 ( 集团 ) 海天学校,广东深圳 518100; 2.华中师范大学 数学与统计学学院,湖北武汉 430070 ) 【 摘 要 】 人教版高中数学教材经历了多次更新换代,作为沟通几何与代数的重要桥梁——解三角形 知识在其中的编排位置也发生了一系列的变迁。由于教材编写过程中需考虑的因素众多,新教材改变了 旧教材定理推导时所用的几何法,在编排上加强了与向量的密切联系,改进了旧教材知识割裂的许多不 足。在教学过程中,教师要站在更高视角看待知识,构建简明的知识体系,让学生既感受到向量的工具 性价值又能体会几何法的优美,领悟数学独特的魅力,实现育人的根本目的。 【 关键词 】 教材;解三角形;向量;几何 【 作者简介 】 陈晓蓉,硕士,主要从事中小学数学教学;徐章韬 ( 通讯作者 ) ,博士,教授,主要从事教师教育研究。 【 基金项目 】 2022年度教育部人文社会科学规划“双减”政策落地的教师教学知识研究 ( 22YJA880068 ) 一、引言 解三角形内容在教科书上的历史编排一直都在 演变更新,既有编排在初中阶段,利用平面几何的 方式得到的,也有编排在高中阶段,利用向量法、 坐标法等方式推导得到的。有编排在三角函数章节 之下的,也有编排在平面向量章节之下的,还有单 独成章节的。这些编排的方式可以拓宽我们看待解 三角形的视野,但有的教师也会对此感到困惑:解 三角形内容究竟应当编排在哪比较合理?本文将从 教材编写的角度分析解三角形,并通过建构解三角 形的知识体系,探究解三角形的本质和定理推导, 从教学论上提出教学建议,为教材编排和教师教学 提供参考。 二、从教材编写角度分析解三角形 教材的编写往往要有全局观念,考虑的因素众 多,会遵循一些内在的逻辑:第一,知识逻辑的角 度。在各个学科领域下,知识的发生、发展以及演 变的过程会成为教材编写的内在逻辑,表现出来的 形式为教材编写遵循了顺序性原则、连续性原则、 整合性原则、关联性原则等多方面,知识由浅入 深,从易到难。第二,心理逻辑的角度。在学生认 知水平下,不断扩大其最近发展区,遵循学生思维 的自然性,让学生对接受新知识产生学习兴趣的导 向来编写教材。第三,数学史的角度。数学概念和 定理形成过程的历史脉络非常漫长,将丰富的史料 融入教材的编写中,成为课程改革的新视角。第 四,教育教学的角度。将前三者结合,这不仅考虑 到学科自身的逻辑性和科学性、知识的历史发生、 发展过程,还考虑到学生学习的认知水平。 ( 一 ) 从知识逻辑的角度看 中学的几何与代数是通过研究三角形的边角关 系来入门的,通过初步定量研究直角三角形的边角 关系,学习了锐角三角函数。初中的数学在几何图 形的研究上偏向于定性研究,只有少部分的定量研 究。解直角三角形的学习,为高中阶段进一步研究 解任意三角形奠定基础,这种编排符合螺旋式排列 方式,通过让教材内容的基本原理反复出现,又逐 步扩展,不断扩大学生的最近发展区,加强学生对 解三角形的能力。高中阶段通过进一步学习任意角 三角函数等知识,借助向量工具对任意三角形的边 角关系进行定量研究,得到正弦定理和余弦定理, 利用两个定理解决任意三角形问题,这是研究三角 1 全科互知
2023年第10期 总第87期 形内容的逻辑脉络。作为定理推导强有力的工具, 向量在教材中被编排在解三角形之前,目的是让学 生掌握平面向量的运算,培养学生用向量的眼光看 数学,用向量法解决几何问题的能力。 教材将解三角形内容编排在高中阶段并且用向 量法来推导正余弦定理,主要有两方面的原因:一是 引入向量进行推导余弦定理,不仅使推导过程更加 清晰易懂,而且比几何法更加简洁有效,同时体现 了向量与三角的密切联系。二是向量在中学数学中 具有重要的地位。在解析几何领域,通过向量的学 习,将几何与代数统一起来,实现了直观几何关系 的代数化以及抽象运算的直观化,就连坐标系的拓 展都可以依照向量基底的角度进行研究,为解析几 何与线性代数的研究提供主要工具。 作为沟通几何与代数的桥梁,三角可以看作是 向量的投影。正弦可以看作将正方形“拍扁”成菱 形时面积所打的“折扣” 。若将这种“折扣”的观 念运用到向量的分解上,就可以将正弦和余弦看作 向量在两个坐标轴上的投影在向量模长上所打的 “折扣” [ 1 ] 。在空间的各种性质中,对称性和平直性 是两个最基础也最重要的性质,是立体几何学习的 起点和基础,体现在平面几何中就是投影,即点在 直线上的射影、三视图等都是投影形成的。以此作 为支架看待两个定理可以发现其中的联系。投影的 概念与向量在三角形边上的分解运算异曲同工。若 在此观点上看待三角学,则可以看出向量与三角有 着千丝万缕的联系。 从知识的整体性来看,正弦定理和余弦定理是 向 量 应 用 的 典 型 案 例 。 c 2= ( a- b ) 2=|a| 2 + |b| 2- 2|a||b|cosC,将向量看作数就是余弦定理,当C为直 角时就是勾股定理。因此,将解三角形内容编排在 平面向量之下,不仅加强了几何与代数相关内容 的紧密联系,而且在建立起向量运算的体系后, 将几何问题转化为向量问题进行解决,丰富了向 量的运用,让学生体会从“形”到向量的过程, 为后续解决平面几何和立体几何问题打下基础。由 此可见,将解三角形内容编排在平面向量之下是不 错的选择。 ( 二 ) 从心理逻辑的角度看 在人教版数学教材的历史变迁中,可以发现早 期的教材中解三角形的内容很多,包括了正切定理 和半角定理等知识,有用对数表来推导正弦和余弦 公式的情况,对“ASA”和“SSS”两种情况解三 角形的证明都介绍了两种方法。后来,教材的解三 角形内容逐渐减少,仅保留了解三角形的基础知 识,只介绍正弦定理和余弦定理两个定理,不做其 他定理的介绍,并且两个定理的推导方法都仅介绍 了一种。教材的这种编排方式考虑到了正弦定理和 余弦定理的重要性以及定理之间的互相推导过程, 教材的编写更趋于简洁扼要,更加突出核心重点知 识,同时也考虑到学生学习的认知发展规律。正切 定理和半角定理的知识内容对学生而言,难度很 大,在解决一些常见问题上,两个定理的运用并不 频繁。为了减轻学生学习的负担,让学生掌握简洁 有力的重要工具,教材最终精简成只介绍正弦定理 和余弦定理。 新教材在编排上将余弦定理排在前面,正弦定 理排在后面。从两版教材的编排顺序差异中,也可 以看出新教材编写对心理逻辑的考虑。通过三角形 全等的判定可知,余弦定理主要解决的是“SAS” 和“SSS”的问题,而这两类问题都是确定的,都 有唯一解。正弦定理解决的问题中“已知两边及一 边对角”这种情况的解并不是唯一的。新教材按照 先确定性再不确定性的思路编写,更加符合学生的 心理认知发展规律。另一方面,向量法推导正弦定 理比余弦定理的难度更大,步骤更多,为了适应学 生由简到繁的学习心理,故将正弦定理安排在余弦定 理之后介绍。 ( 三 ) 从数学史的角度看 在所有的平面图形中,三角形是最简单、精要 的平面几何之一。三角学有着悠久的历史,作为可 以反映三角形边与角关系的两个定理——正弦定理 和余弦定理的历史发展过程也十分漫长 [ 2 ] 。将丰富 的史料与基础知识进行融合,可以使学生在回顾历 史中深入思考,更好地理解数学过程和思想方法。 起初,希帕克斯将三角形作为某个圆的内接三 角形,从而三角形的边就成了圆上的弦,于是研究 边就可以转化成研究弦所对的弧。后来托勒密编制 了精度高但复杂的弦表,随后正式提出了正弦的概 念。阿拉伯学者阿布·瓦法最早提出了正弦定理, 并用球面三角形加以证明。纳绥尔丁·图西则利用 平面三角形来证明正弦定理。1571年,韦达利用外 2 全科互知
2023年第10期 总第87期 接圆的方法来证明正弦定理。1748年,欧拉将正弦 定理与外接圆相脱离,从不同视角呈现出正弦定 理。后来,正弦定理证明方式开始多样,包括“辅 助直径法” “解析几何法”等 [ 2-3 ] 。目前旧教材中的 正弦定理由作高法推导,新教材则采用向量法。从 正弦定理证明方法的历史发展来看,用几何法推导 更加自然。 余弦定理的起源则要追溯到欧几里得的《几何 原本》中,著作命题给出了钝角和锐角三角形的三 边之间的关系,利用勾股定理推导出余弦定理。之 后,韦达借助圆给出了证明余弦定理的另一种几何 形式,并首次提出余弦定理。19世纪的数学家们推 导余弦定理主要有四种:利用几何命题、欧几里得 法,利用射影公式法以及利用和角公式与正弦定理 推导。在这一时期,韦达定理逐渐淡出历史舞台, 取而代之的是三角形式的余弦定理 [ 4 ] 。1942年,库 尔提斯首次利用平面直角坐标系的方式来证明余弦 定理 [ 5 ] 。1951年,荷尔莫斯利用解析几何的方法来 证明余弦定理 [ 6 ] 。而后,随着向量引入中国,国内 的许多教材和著作开始使用向量法证明正弦定理和 余弦定理。目前现行的中学教材中,余弦定理的学 习就是采用向量法进行推导的。从历史发展的脉络 上看,几何法经历了更为漫长的发展过程,余弦定 理由几何而生,依赖于几何的背景。在此之后孕育 的坐标法、解析法和向量法都成为新型工具,虽然 简化了余弦定理的证明过程,是余弦定理在推导上 的改进,却缺乏了历史的厚重感,因此,教材还可 以设计课后阅读部分将此历史发展呈现出来。 ( 四 ) 从教育教学的角度看 夸美纽斯提倡,作为培养“人”的教育要遵循 自然逻辑的顺序以及学生的认知发展规律。新教材 体现了从定性到定量的刻画,教材通过“SAS”定 理的代数化,类比向量的数量积公式,从而推导余 弦定理。这种推导方式固然是“自然”且简洁的, 但在推导正弦定理时,先利用直角三角形的特殊性 猜想出正弦定理,再利用向量法来证明其一般性。 这个推导过程相对而言就没那么“自然” ,并且向 量法证明正弦定理的过程相对繁琐,这让许多一线 教师在开展教学时遇到诸多困难。 然而,教材的编写虽然要遵循“自然”原则, 但也不能作为唯一的标准。运用几何法来推导两个 定理看似“自然” ,却错失了引导学生更加熟悉向 量法、更频繁使用向量法的机会。在实际教学过程 中,教师要有发展的眼光,不能因几何法的自然就 排斥向量法的工具性价值。新课标将解三角形和平 面向量都设为几何与代数的内容,不仅加强了相同 主题知识的联系,也为向量的应用提供了一个重要 的载体。在利用向量解决几何问题的同时,构建三 角形完整的认知结构。几何视角下的三角形具有物 理力学性质,能在水平与竖直方向上进行分解,这 与向量的运算不谋而合。向量是不依赖坐标系的解 析几何,放在三角形的边角问题上可以简化运算, 引导学生运用向量法有助于学生数学素养的提升, 可以在今后解决几何问题中开拓思路。教材在编写 的过程中要兼顾各方面的因素,要考虑整体单元下 的教学模式,培养学生形成“向量”意识。从现代 数学的发展视角上看,几何法难以再有新的突破, 而解析几何、向量几何的发展方兴未艾,在此背景 下,教材力求培养学生形成向量眼光,渗透向量思 想。因此,数学教材在更新换代的过程中强化了向 量价值,在基础知识中加入向量法推导,目的是培 养学生体会向量的力量。教材是为教学服务的,教 师则要有教育的眼光,在教材的演变发展过程中, 教师也要与时俱进。新旧两版教材对正弦定理和余 弦定理的介绍是分先后进行的,并且独立推导而 成。旧教材的两个定理推导方式不同,虽然遵循了 从易到难的方式,但也在一定程度上忽视了知识的 一致性和探究性。 从一致性来看,两个定理的证明方式是一脉相 承的。从向量角度看,两个定理都可以从a=b+c这 个向量等式出发,再通过向量的数量积进行运算, 从而实现“向量”向“数量”的转化,只是具体的 运算方式不同。而利用几何法进行定理推导时,则 都可以通过作高的方式证明,仅仅是建立等量关系 的方式不同。因此,从教育逻辑的角度上看,两个 定理的证明运用同种方式可以保证知识的一致性, 增强知识内化的程度。 从探究性上看,教师在开展教学时,后面一个 定理的推导就可以仿照前一个定理推导的过程,让 学生自主探究,这样不仅可以合理地分配教学时 间,还能够培养学生知识迁移的能力,提高学生分 析问题和解决问题的能力。当然,并非运用向量法 3 全科互知
2023年第10期 总第87期 证明两个定理就意味着将其他的证明方式舍弃,教 材是承载知识的半成品,还需要教师结合实际情 况,设计合适的课堂活动。向量法简洁直接,具有 发展性,而几何法更具直观性,因此,教师可以合 理引导学生课后探究多种证明方法。 三、知识体系下解三角形知识与教学 课程教材的选择、组织要考虑诸多因素。如何 在历史、逻辑、心理、原理、技术等方面综合考虑 的前提下,构建简明的知识体系,是教学需要深度 思考的问题。如果这些问题不考虑清楚,就无法有 效地提高课堂的教学效益。 ( 一 ) 关于解三角形的知识体系 1.探究解三角形的本质 三角形和圆是平面几何的重要研究对象,而从 拓扑学来看,两者是一回事。用解析的方法研究三 角形,形成射影定理、正弦定理和余弦定理;用解 析方法的方法研究圆也得到了一系列的有关结论。 那么,三角函数的知识体系和解三角形的知识之间 究竟是怎样的关系?解三角形是单列一章好,还是 与向量合为一章,或是与三角函数融为一章,作为 三角函数的应用?如果知识体系没有研究清楚,解 三角形似乎放在哪里都可以。为了使学生学得轻松 和深入,有必要重新梳理解三角形的知识体系。 只有明确了解三角形的知识体系,才能确定教 材合理的编排顺序。解三角形是平面几何中非常重 要的研究对象,可以说,解三角形就是三角形的解 析几何,构成了平面解析几何的基础,若利用投影 的角度可以得到构成解三角形的定理内容。射影定 理、正弦定理、余弦定理及两角和与差的正余弦公 式是解三角形的重要工具,从投影的角度把它们放 在一个优美的体系中。 如图 1,若将三角形的边 AB 和边 AC 都向水平 方向投影就能得到射影定理a=bcosC+ccosB。若将 三角形的两边向竖直方向投影,则能得到 b sinB = c sinC ,从而得到正弦定理 a sinA = b sinB = c sinC 。 图1 投影法解构三角形 射影定理经过变形转化,用边表示就可以得 到余弦定理,用角表示就可以得到两角和的正弦 公式。 由射影定理a=bcosC+ccosB,同理可得 三个式子左右两边同时乘等式左边的式子则 可得 从而得到余弦定理 a 2 = b 2 + c 2 - 2bc cosA 。 若对射影定理a=bcosC+ccosB,利用正弦定理 a sinA = b sinB = c sinC 将边化为角,再根据三角形内 角和定理 A+B+C= 、诱导公式 sin( ) -A = sinA , 即 可 得 两 角 和 的 正 弦 公 式 sinA=sin(B+C)= sinBcosC+sinCcosB。如果再结合两点间的距离公 式,还可将两角和的正弦公式与余弦定理相互转 化。射影定理、正弦定理和余弦定理这三者中,任 意两者相结合,都可以得到另外的一个定理,表现 出它们在逻辑上的等价性。这意味着,若以投影形 式展现,则解三角形知识可以形成一个知识体系, 如图2所示。 图2 解三角形知识的体系图 2.定理证明的方法 解三角形知识在教学中的定位应该是以三角 形为基础,通过对正弦定理和余弦定理的学习以 及实际应用,让学生建立起解决几何问题的知识 体系。学生通过从解决特殊的几何图形过渡到 解决一般几何图形的过程,形成解析几何的方 法和视角,培养数学建模的核心素养。其中, 定理的证明就是使学生建立认知系统的典范。在 定理的证明中,可以采用的方法很多,可以从几 何的角度证明解三角形的各种定理,主要有面积 法和圆法;也可以从向量的证明解三角形的各种 ì í ? ? ? a = b cosC + c cos B, b = a cosC + c cosA, c = a cosB + b cos A。 ì í ? ? ? a 2 = ac cos B + ab cosC, b 2 = ab cos C + bc cos A, c 2 = ac cos B + bc cos A, 4 全科互知
2023年第10期 总第87期 定理;还可以从坐标的角度证明解三角形的各种 定理,主要有解析坐标法、向量坐标法和复数坐 标法等。不同的证明方式体现了不一样的视角和 思想。 ( 1 ) 几何法证明 几何的证明主要表现了方和圆的张力。 “方” 法是指借助正方形的面积, “圆”法是指圆中的托 勒密定理。 ①正弦定理:由三角形面积公式 S△ABC = 1 2 ab sin C = 1 2bc sin A = 1 2 ac sin B ,各项同时除以 abc,即可得 正弦定理 a sinA = b sinB = c sinC 。 ②余弦定理:在三角形的三边上分别向外作正 方形,由点A作底边BC的高,把BC边上的正方形 分割成两个小矩形,这样就有 a 2=abcosC+accosB, 化简得 a=b cos C + c cos B,在其他两边上也如此操 作,得到余弦定理。如图3所示。 图3 利用正方形面积证明余弦定理 正方形面积法在代数形式上化作了勾股定理, 如果用勾股定理,有 b 2= ( c sin B ) 2 + ( a- cos B ) 2,也 可得到余弦定理。 ③两角和的正弦公式:由面积相等 S△ABC = S△ABD + S△ACD , 即 得 1 2bc sin A = 1 2bc sin C cos B + 1 2bc sin B cos C ,化简可得两角和的正弦公式。 正方形与圆之间有张力。既然“方”法能证明 上述定理, “圆”法也能证明上述定理。以下为利 用圆证明几个定理的方式。 ①正弦定理:如图 4,在圆中很容易证得,并 且有 a sinA = b sinB = c sinC =2R。 图4 利用圆证明正弦定理 ②余弦定理:如图 5,在圆中构造等腰梯形, 可得 CD = c + 2bcos ( - θ ) ,结合托勒密定理 AB · CD+AC · BD=AD · BC,易得余弦定理。 图5 利用圆证明余弦定理 ③射影定理:如图6,由托勒密定理2R · BC= AB · 2RcosB+AC · 2RcosC,即得射影定理。 图6 利用圆证明射影定理 ④两角和的正弦公式:如图 7,由托勒密定 理,AB · CD + BC · AD = AC · BD,代入相关的数 据,得到两角和的正弦公式。 图7 利用圆证明两角和的正弦公式 解三角形的相关知识其实是三角形全等的量化 表达,因此能够在平面几何的框架内得到较为圆满 的证明。 5 全科互知
2023年第10期 总第87期 ( 2 ) 向量法证明 ①余弦定理:利用三角形的内角和为 ,根据 向量的概念有    BA +    AC =    BC ,这是从几何意义的角 度利用向量刻画三角形。利用向量的数量积将两边 平方,即可得余弦定理。 ②正弦定理:一方面用向量法推导正弦定理可 以分类讨论,即人教版新教材中所给的方式,利用 单位向量和垂直向量的性质,将三角形分成直角三 角形、锐角三角形和钝角三角形的证明方式进行推 导,用高所在的向量对等式两边作点乘得正弦定 理;另一方面,根据向量叉乘的几何意义,有 | | a × b = | |b × c = | |c × a ,展开后可得正弦定理。 ③射影定理:对    BA +    AC =    BC 两边同时点乘    BC ,化简可得射影定理,或用高所在的向量对等 式两边作叉乘也可得射影定理。 向量法推导余弦定理和射影定理的方式十分简 洁,但也存在一定的抽象性,在正弦定理的推导 中,由于中学阶段未涉及向量叉乘,因此证明方式 更偏向较为繁琐的第一种方法。 ( 3 ) 坐标法证明 从坐标的角度证明,可以采用解析几何意义上 的坐标、向量意义上的坐标及复数意义上的坐标进 行证明。 20 世纪 90 年代,教材采用解析几何的坐标证 明了余弦定理和正弦定理。用距离算长度,把长度 算两次得到余弦定理,用坐标算三角形的面积得到 正弦定理。把解析坐标法稍加改造,能得到向量意 义上的坐标及复数意义的坐标证法,获得正弦定 理、射影定理和余弦定理。 由图8可知    AC = b cosA + ib sinA。 图8 利用复数的坐标法证明三个定理 由向量三角关系有    AC =    AB +    BC =c + [ acos ( -B ) +iasin ( -B ) ] =c-acosB+iasinB。 根据复数相等可得{ b cosA = c - a cos B, b sinA = a sinB, 即得 ì í ? ? ? c = b cos A + a cos B, a sinA = b sinB。 由上述两个式子即可得到正弦定理和余弦定理。 在二维平面内,向量与复数可产生一一对应关 系,上述证法可稍加改造而得到向量坐标证法。 如图9,将    BC 平移到      AD , 图9 利用向量的坐标法证明三个定理 由    BC =      AD 得{ a sinB = b sin A, a cosB = b cosA - c。 前一个式子可得正弦定理,后一个式子可得射 影定理,结合两个式子则可得余弦定理。 在这三种解析坐标法中,由于向量或复数把横 纵两个坐标同时考虑,其力量强于解析坐标法。这 也表明教材编写在与时俱进。 各种证明方法可以总结为以下的体系中 (如图 10 ) 。 图10 解三角形证明方法知识体系 ( 二 ) 教学论角度分析 数学教学要先找到一个宏观支架,才能架构 起自然的知识结构。知识结构观是布鲁纳及认知 主义的重要观点。合理的知识结构才能转化为良 好的认知结构。正余弦函数是用单位圆上的点的 坐标定义的,可分别看作是点向竖直和水平两个 方向投影而形成。而教材中对向量的介绍时也引 则 ì í ? ? ?    BC = ( ) b cos A - c,b sin A ,      AD = ( ) a cos( -B),a sin( -B) , 6 全科互知
2023年第10期 总第87期 入了投影向量的概念。更一般地,点在直线上的 射影、二视图、三视图均可看作投影。由此可 见,投影是一个非常大的宏观概念。以宏观概念 为支架,对三角形的边向水平或竖直两个方向进 行投影,就能得到正弦定理和射影定理,然后分 别用三角形的基本元素进行表达,余弦定理和两 角差的余弦公式也可以得到。在这个过程中,人 们可以真正地感受到“数学是自然的” ,也能够体 会到向量与三角定理之间的内在联系。如果不清 楚知识结构,不把知识纳入一个有机的体系中, 则会出现“虽有宝物,置措无当,则无法欣赏致 形成能力”的情况。 首先,教学要形成比较、鉴别和欣赏的眼 光。解三角形的相关知识既可用平面几何的方法 得到,编排在初中课程中,也可以用坐标的方 法、向量的方法得到,编排在高中课程的三角函 数或向量中,也可以单独成章。众多的过程处理 方法虽然开阔了我们的视野,但同时也给人们带 来了一些思考:哪种方式对学生最有意义或最有 价值?随着现代数学的不断发展,解析几何和向 量几何的工具性价值逐渐显现。在向量没有进入 高中教材之前,人们认为解析几何的坐标比平面 几何的方法更有力量,更有利于学生的发展,因 此用解析坐标法得到解三角形的相关结果。在向 量进入高中教材之后,教材就用几何形式的向量 得到了解三角形的相关结果。因此可以看出,教 材内容在不断地演化更新。作为教师,要有教学 的眼光,既不能只关注优美的平面几何方法,也 不能排斥具有工具性的向量方法。教学不同于灌 输,进入教学中的内容都是选择性的产物。教师 要厘清教学内容,了解教学重难点,分清主次, 不能不分轻重缓急,一股脑全部塞给学生,这样 会导致学生不能整合所有的知识,最后消化不 良,徒增负担,与教育的初衷背道而驰。 其次,教学要形成直观感受。平面几何的方 法虽然淡出了教材,但直观、直觉的重要性却不 能被忽视。在直觉主义看来,真正的数学是心智 活动的领域,它可以通过数学直觉而得到构造。 对学生学习而言,学习后的知识不能形成一种直 观上的认知,那么就无法在头脑中生根。形成几 何直觉就是在与凝结在符号知识后面的哲人智慧 进行深刻的对话,将公共性的知识转化为具有个 人深刻体验的知识,从而使自己更有洞察力 [7]。 几何的背后是物理,几何视角下的三角形具有力 学性质,服从力的分解与合成,对二维平面而 言,只要把水平方向和竖直方向研究清楚,就能 够掌握平面上的情况。由此,解三角形的“解” 实际就是通过在二维上的解析来把握平面上的力 学情况。教学就是要让学生通过对符号知识的学 习与理解,达到认识数学世界、自然世界和人类 精神世界的目的。从直观视角上去领悟天地万物 运行、化育之机理,学生才能有悟性,有洞察 力,才会对数学、人世的情感、态度和价值观发 生变化,才能使数学的科学价值、文化价值和审 美价值化作个体的科学力量、文化行动和审美眼 光,从而实现育人之根本 [8] 。 参考文献: [ 1 ] 张奠宙,袁震东. 话说向量[ J ]. 数学教学,2007( 9 ) : 6-9,23. [ 2 ] 张小明. 正弦定理的证明:从历史到教学 [ J ] . 数学 通报,2015 ( 7 ) :15-17,22. [ 3 ] 汪晓勤. 20 世纪中叶以前的正弦定理历史 [ J ] . 数学 通报,2016 ( 1 ) :1-5,27. [ 4 ] 汪晓勤. 20 世纪中叶以前的余弦定理历史 [ J ] . 数学 通报,2015 ( 8 ) :9-13. [ 5 ] CURTISS D R,MOULTON E J. Essential of trigonometry with applications [ M ] . Boston:D. C. Heath & Co.,1842. [ 6 ] HOLMES C T. Trigonometry [ M ] . New York:Mcgraw- Hill Book Company,1951. [ 7 ] 徐章韬. 解三角形及其教育意蕴 [ J ] . 数学教学, 2009 ( 9 ) :2-4. [ 8 ] 夏基松,郑毓信. 西方数学哲学 [ M ] . 北京:人民出 版社,1986. ( 责任编辑:陆顺演 ) 7 全科互知
2023年第10期 总第87期 【 课堂研究 】 指向核心素养发展的初中数学结构化教学 唐 俊 1,刘成龙 2 ( 1.乐山市五通桥区东辰外国语学校,四川乐山 614800; 2.西北师范大学 教育科学学院,甘肃兰州 730070 ) 【 摘 要 】 《义务教育数学课程标准 ( 2022版)》首次提出了课程内容结构化,并进一步指出内容的 结构化整合是探索发展学生核心素养的路径。基于新课标要求,文章在给出结构化教学的概念和揭示指 向核心素养发展的结构化教学内涵的基础上,构建了指向核心素养发展的初中数学结构化教学的“四 化”基本框架——知识结构化、方法结构化、能力结构化、经验结构化。 “四化”的逻辑路线为“知识线 →方法环→能力群→经验域” ,最终指向核心素养发展。 【 关键词 】 核心素养;初中数学;结构化教学 【 作者简介 】 唐俊,二级教师,主要从事初中数学教学与研究工作;刘成龙 (通讯作者) ,副教授,博士在读,研究方向为数 学课程与教学论。 【 基金项目 】 四川省首批卓越教师教育培养计划改革试点项目“西部卓越中学数学教师协同培养计划” ( ZY16001 ) 一、引言 《义务教育数学课程标准 ( 2022版 )》 ( 下文简 称《标准2022》) 首次提出了课程内容结构化,并 进一步指出“对内容进行结构化整合,探索发展学 生核心素养的路径” [ 1 ]。同时,结构化成为 《标准 2022》的高频词汇,体现了新课标对结构化教学的 新要求,也表明了结构化的重要性。学术界对结 构化教学的研究也取得了一些成果:李文革强调 数学知识与核心素养的整体性、一致性和阶段 性,教学应整体设计,分步实施 [2];卜以楼基于 “生长数学”研究了结构化教学,他认为在教学中 只有创设凸显结构的思维情境,才能放大数学结 构的功能 [3];李庾南等基于“学材再建构”研究 了结构化教学,即进行知识重组,实施单元教 学,把知识点放在结构中去教学 [4];等等。这些 研究多聚焦于结构化教学的理论指导和实践策 略,几乎没有涉及基于核心素养发展的结构化教 学研究。因此,本文聚焦数学学科,探索指向核 心素养发展的初中数学结构化教学,旨在揭示指 向核心素养发展的初中数学结构化教学的内涵和 框架。 二、结构化教学概念 关于结构化教学的概念,目前学术界尚未有统 一定论。祁宁宁等 [ 5 ]认为,结构化教学指教师通 过整合丰富的教学资源,选择合适的教学方法,组 织多元的学习活动,促使学生形成知识结构,并逐 渐形成某一学科领域的基本观念,包括学科基本思 想和方法等,进而发展学生学科核心素养的教 学。吴玉国 [6]指出,结构化教学是指学生在已有 认知结构的基础上,以学科知识学习为载体,自 主经历个性化认知过程并自觉建构整体关联的一 种学习方式与方法。许金莉 [7]则认为,结构化教 学是指教师要着眼于数学知识的整体性,关注数 学的本质,基于关联对教学内容进行重组与优 化,并将优化后的数学知识作为一个相对独立完 整的结构进行整体设计与分步实施,共同达成本 部分内容的教学要求,实现学生思维的高度提 升,进而建构适合自身发展的结构。王力争等 [8] 认为,结构化教学就是依赖结构化意识、思路和 方法,促使学生思维结构层次不断提升,思维能 力有效发展的教学。 可以看出,不同研究对结构化的概念界定的 8 全科互知
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