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在新课改背景下的向量教学中,高中数学教材分别设置了平面向量与空间向量两部分。受到传统向量应用教学的局限思维影响,很多教师认为向量知识主要应用于几何问题,用于简化几何问题,拓宽解题思路上。因此,向量教学也偏向于几何问题解决技巧教学,忽视对其教育价值的使用。在本文中,我们将从高中数学向量教学的认识出发,对其教育价值进行讨论。
一、向量的认识
向量具有显著的应用价值,在数学、物理及现代科技中都有着广泛的应用。
1.物理学背景
向量表示具有大小和方向的基本量,常用箭头表示,在物理学中称为矢量。矢量在重力场、电场等处有着直接应用,位移、力、速度、加速度等物理概念都具有矢量的性质。矢量的运用贯穿于物理学科发展的始终,渗透在众多物理学分支学科中。这些矢量模型都是数学向量的经典原型,为学生们今后的数学向量学习提供了丰富的物理依据。
2.几何学背景
向量具有大小和方向,而几何学的主要研究内容就是物体的形状和位置,大小可以表示几何形状,方向可以表示几何位置,这两者之间密切相关。在几何学中,直线、平面及其位置关系都可以利用向量的方向性来表示;线段长度、平面面积和几何体积则可以利用向量的大小及其运算法则表示。因此,在高中数学向量的教学中,教师必须引导学生将向量知识向几何意义方向过渡,帮助学生掌握向量与几何学的关系。
3.代数学背景
代数学的主要研究内容包括运算及其基本规律,传统的代数运算包括加减乘除等,而这些运算在向量中同样存在。向量运算除了加减乘除外,还包括向量积(点乘)、数量积(叉乘)等。这些代数运算法则及其规律赋予了向量知识新鲜血液,催生了一系列特定的向量结构。
二、向量的教育价值
1.联系其他学科,实现背景教学
向量知识不仅仅为数学学科所使用,在物理学中同样有着重要的教育价值。在向量知识的实际教学过程中,必须注重对应的学科联系性教学,帮助学生全面掌握向量知识。
例如,在必修四的向量加法运算教学中,我们可以利用位移合成的原理来导入加法运算法则。我们假设一个物体从点A运动到点B,再从B点运动到C点,则整个过程中AB与BC两端位移的位移和是从A点到C点的位移。以此为背景,我们可以导入向量加法的三角形原则和平行四边形原则。在向量数乘的教学上,我们可以利用位移的数乘来作为导入背景,通过位移数乘的直观性教学,帮助学生认识向量数乘运算法则。在向量的数量积教学中,我们利用外力做功的物理学背景进行教学。对此,我为学生们设置了如下的背景,一物体受力为F,若在θ角方向上的位移为S,试问外力做功为多少?由角度可知,在位移方向上的外力为F1,则在沿位移方向上的外力做功为F1S,则此时外力对物体做功为FScosθ。通过物理背景的融入,我们将数量积的决定因素展示给了学生们。
2.综合各类知识,实现方法教学
从我们对向量知识的认识可知,向量的教学可以有效地将几何与代数知识相联系,实现各类知识之间的联系性教学,帮助学生掌握其中的数学方法。向量作为联系代数与几何的媒介,很多向量问题可以利用代数与几何的知识来综合解决,有利于培养学生的数形结合思想。
【例题】(2012年兴化市)如下图A、B、C是直线l上的三点,P是直线外一点,若AB=BC=a,∠APB=90°,∠BPC=45°,则
一、向量的认识
向量具有显著的应用价值,在数学、物理及现代科技中都有着广泛的应用。
1.物理学背景
向量表示具有大小和方向的基本量,常用箭头表示,在物理学中称为矢量。矢量在重力场、电场等处有着直接应用,位移、力、速度、加速度等物理概念都具有矢量的性质。矢量的运用贯穿于物理学科发展的始终,渗透在众多物理学分支学科中。这些矢量模型都是数学向量的经典原型,为学生们今后的数学向量学习提供了丰富的物理依据。
2.几何学背景
向量具有大小和方向,而几何学的主要研究内容就是物体的形状和位置,大小可以表示几何形状,方向可以表示几何位置,这两者之间密切相关。在几何学中,直线、平面及其位置关系都可以利用向量的方向性来表示;线段长度、平面面积和几何体积则可以利用向量的大小及其运算法则表示。因此,在高中数学向量的教学中,教师必须引导学生将向量知识向几何意义方向过渡,帮助学生掌握向量与几何学的关系。
3.代数学背景
代数学的主要研究内容包括运算及其基本规律,传统的代数运算包括加减乘除等,而这些运算在向量中同样存在。向量运算除了加减乘除外,还包括向量积(点乘)、数量积(叉乘)等。这些代数运算法则及其规律赋予了向量知识新鲜血液,催生了一系列特定的向量结构。
二、向量的教育价值
1.联系其他学科,实现背景教学
向量知识不仅仅为数学学科所使用,在物理学中同样有着重要的教育价值。在向量知识的实际教学过程中,必须注重对应的学科联系性教学,帮助学生全面掌握向量知识。
例如,在必修四的向量加法运算教学中,我们可以利用位移合成的原理来导入加法运算法则。我们假设一个物体从点A运动到点B,再从B点运动到C点,则整个过程中AB与BC两端位移的位移和是从A点到C点的位移。以此为背景,我们可以导入向量加法的三角形原则和平行四边形原则。在向量数乘的教学上,我们可以利用位移的数乘来作为导入背景,通过位移数乘的直观性教学,帮助学生认识向量数乘运算法则。在向量的数量积教学中,我们利用外力做功的物理学背景进行教学。对此,我为学生们设置了如下的背景,一物体受力为F,若在θ角方向上的位移为S,试问外力做功为多少?由角度可知,在位移方向上的外力为F1,则在沿位移方向上的外力做功为F1S,则此时外力对物体做功为FScosθ。通过物理背景的融入,我们将数量积的决定因素展示给了学生们。
2.综合各类知识,实现方法教学
从我们对向量知识的认识可知,向量的教学可以有效地将几何与代数知识相联系,实现各类知识之间的联系性教学,帮助学生掌握其中的数学方法。向量作为联系代数与几何的媒介,很多向量问题可以利用代数与几何的知识来综合解决,有利于培养学生的数形结合思想。
【例题】(2012年兴化市)如下图A、B、C是直线l上的三点,P是直线外一点,若AB=BC=a,∠APB=90°,∠BPC=45°,则