高中三角函数数学小论文

对数量积性质的新认识 【摘 要】：教学活动要遵循内在规律，只有当一切外在事实（知识）通过教师的主导作用，最后被主体（学生）认识之后，这外在东西才会为主体真正占有，这种转化只有在参与实践中才能体会并重新构建、形成知识体系。我们的教材中的好多知识表面上是孤立的，若我们的的教师在引领学生认知这些内容的同时，有“意识”的揭示这种“知识链”，内化我们学生的理解，让学生对知识的构建“水到渠成”！这不失为一种有效教学的好途径。【关键词】：数量积 向量 角度 距离作为新课程改革，高中数学教材的两个显著变化就是“向量和导数”的引入。其目的也很明确：为研究函数、空间图形，提供新的研究手段，即充分体现它们的工具性。但这种“工具性”，只有在深刻理解的基础上才能用好，而要想用活，这又需要我们在实践中不断“开发”新的认识，丰富知识网络，形成较完善的“认知模块”、“知识体系”。例如全日制普通高级中学教科书《数学•第二册（下B）》P33¬中，关于空间向量的数量积有这样三条性质：（1） ，（2） ，（3） 。作为“工具性”，性质（2）（3）比较明显，会立即得到充分的应用。可是对于性质（1），当时，在上新授课时我总认为：这条性质没有什么“本质上”的用处，有点像“房间里的摆设”——配角。但是随着时间的推移，笔者发现了她的奥妙之处：在后继的有关空间问题中的“三大角度”和“三大基本距离”的坐标法的研究中有着奇妙无穷的用途，并带来意想不到的“知识链”反应，极大地丰富了关于空间向量的“数量积”这一运算的“认知模块”的内涵。本文便梳理和佐证这一认知，以飨读者。（一）性质的产生与内含已知向量 和轴l， 是l上与l同方向的单位向量，作点A在l上的射影 ，作点B在l上的射影 则 叫向量 在轴l上或在 方向上的正射影，简称射影。 可以证明得， （证明略，图如下所示。）此性质的内含理解有四点：①结果是一个数量（本身含正负号）；②其正负号由向量 所成角的范围决定；③加上绝对值 便是一条线段长度（这里 刚好组成一个直角三角形的两条直角边）；④可以推广为求一条线段在另一条直线上的正射影（此线段所在直线与已知直线的位置关系可以异面直线）。（二）性质的“知识链”对教材引进空间向量的“坐标法”来解决空间中“三大角”问题，我们的学生可以说是欣喜若狂啊，因为学生觉得这种方法好！可操作性强！（只要能建系，有坐标就行！）但在实际应用中，学生觉得这些结论不易理解，加上这些结论只能逐步形成和完善，靠死记硬背吧，今天记了明天又忘了！等到用时，仍是“生硬、呆板”，甚至张冠李戴。如何突破这一问题？我认为其根本原因是：在学生的认知结构里，这一性质未能如愿地形成“知识链”。那么，这一性质是怎样与相关问题产生“对接或联系”的呢？（1）它是空间三大角（即线线角、线面角、二面角的平面角）用向量法求解的“对接点”。1．1线线角 的求法的新认识：我们把这两条线赋予恰当的两个向量，问题就化归为两个向量的夹角（两个向量所成的角的范围为 ），即 ,我们能否加以重新认识这个公式呢？如图，，此时OB1可以看作是 与 方向上的单位向量 的数量积 ，这就是由数量积这条性质滋生而成的；故此结论重新可以理解为： （这里刚好满足三角函数中余弦的定义：邻边比斜边）。1．2线面角 的求法的新认识： （其中 为平面 的一个法向量），此结论重新可以理解为： ，此时OP又可以看作是 在 上的投影，即 与 方向上的单位向量 的数量积 ， ，故 （这里刚好满足三角函数中正弦的定义：对边比斜边）。1．3二面角的平面角 的求法的新认识： = （其中 是两二面角所在平面的各一个法向量）此结论重新可以理解为： （这里刚好满足三角函数中余弦的定义：邻边比斜边）。★三大角的统一理解： 、 、 、其从上述梳理完全可以看出其本质特征：这里的“空间角”的求法，完全与直角三角形中的三角函数的“正弦或余弦的定义”发生了对接——对边或邻边就是斜边的向量在此边向量上的投影，即斜边向量与对边或邻边方向上的单位向量的数量积，而理解与掌握这里的“空间角”的直角三角形的构图，学生完全可以达到“系统化”和“自主化”，因为直角三角形中的三角函数定义，他们太熟悉了！即将知识的“生长点”建立在学生认知水平的“最近发展区”，那学习就会水到渠成！ （2）它又是空间三大距离（即点线距、点面距、异面直线间距离）用向量法求解的“联系点”。空间中有七大距离（除球面上两点间的距离外）基本上可转化为点点距、点线距、点面距，而点线距和点面距又是重中之重！另外两异面直线间的距离，高考考纲中明确要求：对于异面直线的距离，只要求会计算已给出公垂线或在坐标表示下的距离。因此对异面直线间的距离的考查有着特殊的身份。教材按排中引进了向量法来解决距离问题，也给问题的解决带来新的活力！不用作出（或找出）所求的距离了。2．1点面距求法的新认识： （其中 为平面 的一个法向量），此结论重新可以理解为： ，即 在 上的投影，即 与 方向上的单位向量 的数量积 。2．2点线距求法的新认识：1）新认识之一：如图，若存在有一条与l相交的直线时，就可以先求出由这两条相交直线确定的平面的一个法向量 ，则点P到l的距离 。2）新认识之二：若不存在有一条与l相交的直线时，我们可以先取l上的一个向量 ，再利用 来解，即： ,而数量OB可以理解为 在l上的向量 的投影，也即为： 。2．3异面直线间距离求法的新认识： 从这几年的高考《考纲说明》观察，我们不难发现，对异面直线间距离的考查本意不能太难，但若出现难一点的考题，命题者又能自圆其说的新情况。实际上，这种自圆其说法归根到底在于高考考纲中的说法：只要求会计算已给出公垂线或在坐标表示下的距离。那也就是说，在不要作出公垂线（也许学生作不出！）的情况下，也可以求出它们的距离的！那就是用向量法！如图所示：若直线l1与直线l2是两异面直线，求两异面直线的距离。 略解：在两直线上分别任取两点A、C、B、D，构造三个向量 ，记与两直线的公垂线共线的向量为 ,则由 ,得 ,则它们的距离就可以理解为： 在 上的投影的绝对值，即： 。 ★三大距离的统一理解: （点面距）、 （异面距）、 （点线距之一）、 且 （点线距之二）、其本质特征是：一个向量在其所求的距离所在直线的一个向量上的投影，也即数量积此性质的直接应用。由上述的剖析过程不难再看出：空间中的三大角与三大基本距离的计算，都隐藏于这个“特定”的数量积的性质之中，体现在这个公式结构的“统一美”之中，把问题的本质揭示得“淋漓尽致”，而又不失自然！这给“立体几何” 中向量的工具性的体现，增色了几分美感与统一感！（三）性质的应用例1、（2005年山东省（理科）高考第20题）如图，已知长方体 直线 与平面 所成的角为 ， 垂直 于 ， 为 的中点.（I）求异面直线 与 所成的角；（II）求平面 与平面 所成的二面角；（III）求点 到平面 的距离.解：在长方体 中，以 所在的直线为 轴，以 所在的直线为 轴， 所在的直线为 轴建立如图示空间直角坐标系；由已知 可得 ， ，又 平面 ，从而 与平面 所成的角为 ，又 ， ， ，从而易得 （I） 因为 所以 ，易知异面直线 所成的角为 （II） 易知平面 的一个法向量 ，设 是平面 的一个法向量， 由 即 所以 即平面 与平面 所成的二面角的大小（锐角）为 （III）点 到平面 的距离，即 在平面 的法向量 上的投影的绝对值，所以距离 = 所以点 到平面 的距离为 例2、（2005年重庆（理科）高考第20题）如图，在三棱柱ABC—A1B1C1中，AB⊥侧面BB1C1C，E为棱CC1上异于C、C1的一点，EA⊥EB1，已知AB= ，BB1=2，BC=1，∠BCC1= ，求：（Ⅰ）异面直线AB与EB1的距离；（Ⅱ）二面角A—EB1—A1的平面角的正切值. 解：（I）以B为原点， 、 分别为y、z轴建立空间直角坐标系.由于BC=1，BB1=2，AB= ，∠BCC1= ，在三棱柱ABC—A1B1C1中有B（0，0，0），A（0，0， ），B1（0，2，0），A1（0，2， ） ，设 ； ，则 得， （令y=1），故 =1（II）由已知有 故二面角A—EB1—A1的两个半平面的法向量为 。 。通过上述几个高考题的分析，我们不难看出：立体几何中的几何法的“难在找（或作）所求的角度或距离”,通过这个数量积的性质的转化（方法的转化与知识之间的转化），其“难”渐渐地溶解于“转换与化归”之中及学生的细心地“计算”之中，从而也焕发了数量积这条性质的奥妙之处，也就更体现了“向量”这个工具在立体几何中应用的优越性、工具性。因为”程序化”的计算使我们的学生的“信心”倍增!同时让我们的学生也懂得了“知其所以然”，再也不用为记这一个“好结论”而烦恼了！参考文献：1、2005年普通高等学校招生全国统一考试大纲 （高等教育出版社）2、《浙江省高考命题解析——数学》 （浙江省高考命题咨询委员们编著）3、基础教育课程改革教师通识培训书系第二辑《课程改革发展》（中央民族大学出版社 周宏主编）

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摘要】力度空前、理念新颖的数学课程改革，有力地促进了教师角色的转换，改变了 教师的教学教研观念和方式， 更改变了学生的学习方式和精神风貌。 作为新课程推行的主体 ——教师，想迅速成长，须合理、有效地对我们教学进行反思，才能达到“在发展学生的同 时实现教师自身的提高”的目的。【关键词】高中数学新课标教学反思“吾日三省吾身”是我国古代的教育家对反思问题的最简洁表达。新课程标准颁布，为 新一轮教学改革指明了方向，同时也为教师的发展指明了道路，作为教师的我们，须认真学 习新课程标准和现代教学教育理论， 深刻反思自己的教学实践并上升到理性思考， 尽快跟上 时代的步伐。我从事高中数学教学已有一段时间，在教学中，经历了茫然与彷徨，体验了无 所适从到慢慢摸索的课堂教学组织，其间不乏出现各种思维的碰撞，而正是这些体验、碰撞 不断的引起我对高中数学教学的反思， 更加坚定了课改的信念， 并从中得到启迪， 得到成长。一、教学观念上反思课改，首先更新教学观念，打破陈旧的教学理念，苏霍姆林斯基说过： “懂得还不等于 己知，理解还不等于知识，为了取得更牢固的知识，还必须思考。 ”作为新课程推行的主体 ——教师,长期以来已习惯于 “以教师为中心” 的教学模式, 而传统的课堂教学也过分强调了 教师的传承作用，思想上把学生看做消极的知识容器，单纯地填鸭式传授知识，学生被动地 接受，结果事倍功半。新课改强调学生的全面发展, 师生互动，培养学生终身学习的能力， 学生在老师引导下，主动积极地参与学习，获取知识，发展思维能力，让学生经过猜疑、尝 试、探索、失败，进而体会成功的喜悦，达到真正的学！所以，现在教师角色的定位需是在 动态的教学过程中， 基于对学生的观察和谈话， “适时” 地点拨思维受阻迷茫的学生， “适度” 地根据不同心理特点及不同认知水平的学生设计不同层次的思考问题， “适法”地针对不同 类型知识选择引导的方法和技巧。二、关注初高中衔接问题初教高一时，深感高中教材跨度大，知识难度、广度、深度的要求大幅高，这种巨大的 差异，使刚从初中升到高中的学生一下子无从适应，数学成绩出现严重的滑坡，总感数学难学，信心不足。由于大部分学生不适应这样的变化，又没有为此做好充分的准备，仍然按照 初中的思维模式和学习方法来学习高中数学知识， 不能适应高中的数学教学， 于是在学习能 力有差异的情况下而出现了成绩分化，学习情绪急降。作为教师应特别关注此时的衔接，要 充分了解学生在初中阶段学了哪些内容？要求到什么程度？哪些内容在高中阶段还要继续 学习等等， 注意初高中数学学习方式的衔接， 重视培养学生正确对待困难和挫折的良好心理 素质，适应性能力，重视知识形成过程的教学，激发学生主动的学习动机，加强学法指导， 引导学生阅读、归纳、总结，提高学生的自学能力，善于思考、勇于钻研的意识。三、教学中反思教学中进行反思，即及时、自动地在行动过程中反思。教学过程既是学生掌握知识的过 程，发展学生智力的过程，又是师生交往、积极互动、共同发展的过程。教学中的师生关系 不再是“人、物”关系，而是“我、你”关系；教师不再是特权式人物，教学是师与生彼此 敞开心扉、相互理解、相互接纳的对话过程。在成功的教学过程中，师生应形成一个“学习 共同体” ，他们一起在参与学习过程，进行心灵的沟通与精神的交融。波利亚曾说： “教师讲 了什么并非不重要， 但更重要千万倍的是学生想了些什么， 学生的思路应该在学生自己的头 脑中产生，教师的作用在于“系统地给学生发现事物的机会” 。教学中教师要根据学生反馈 的信息，反思“出现这样的问题，如何调整教学计划，采取怎样有效的策略与措施，需要在 哪方面进行补充” ，从而顺着学生的思路组织教学，确保教学过程沿着最佳的轨道运行，这 种反思能使教学高质高效地进行。 教学时应注意，课堂回答问题活跃不等于教学设计合理，不等于思维活跃，是否存在为 活动而活动的倾向，是否适用所有学生，怎么引起学生参与教学。教师必须围绕教学目的进 行教学设计，根据学生已有的知识水平精心设计，启发学生积极有效的思维，从而保持课堂 张力。设法由学生自己提出问题，然后再将学生的思考引向深入。学生只有经过思考，教学 内容才能真正进入他们的头脑， 否则容易造成学生对老师的依赖， 不利于培养学生独立思考 的能力和新方法的形成。有时我们在上课、评卷、答疑解难时，自以为讲清楚明白了，学生 受到了一定的启发，但反思后发现，自己的讲解并没有很好的针对学生原有的知识水平，从 根本上解决学生存在的问题，只是一味的想要他们按照某个固定的程序去解决某一类问题， 学生当时也许明白了，但并没有理解问题的本质性的东西。还有，教师在激发学生学习热情 时，也应妥善地加以管理，使课堂教学秩序有利于教师“教”和学生的“学” ，要引导学生 学会倾听，并加强学生合理表达自己观点的训练。四、对学生学习方法的反思就上面讲到的初高中数学存在巨大差异，高中无论是知识的深度、难度和广度，还是能 力的要求，都有一次大飞跃。学生有会学的，有不会学的，会学习的学生因学习得法而成绩 好，成绩好又可以激发兴趣，增强信心，更加想学，成绩越拔尖，能力越提高，形成了良性 循环。不会学习的学生开始学习不得法而成绩不好，如能及时总结教训，改变学法，变不会 学习为会学习，经过一番努力能赶上去；如不思改进，不作努力，成绩就会越来越差，当差 距拉到一定程度以后，就不容易赶上去了，成绩一差会对学习丧失兴趣，不想学习，越不想 学成绩越降，继而在思想上产生一种厌恶，害怕，对自我怀疑，对学习完全失去了信心，甚 至拒绝学习。由此可见，会不会学习，也就是学习方法是否科学，是学生能否学好数学的极 其重要的因素。当前高中生数学学习方法还处在比较被动的状态，存在问题较多，主要表现 在：1、学习懒散，不肯动脑；2、不订计划，惯性运转；3、忽视预习，坐等上课，寄希望 老师讲解整个解题过程，依赖性较强，缺乏学习的积极性和主动性；4、不会听课，如像个 速记员，边听边记，笔记是记了一大本，但问题也有一大堆；有的则一字不记，只顾听讲； 有的学生只当听老师讲故事时来精神等等； 5、死记硬背，机械模仿，教师讲的听得懂，例 题看得懂，就是书上的作业做不起；6、不懂不问，一知半解；7、不重基础知识，基本方法， 基本技能，而对那些偏、难、怪题感兴趣，好高骛远，影响基础学习；8、不重总结，轻视 复习。 对于我们面上中学，大部分是居于中等及以下的学生，基础知识、基本技能、基本数学 思想方法差， 思维能力、 运算能力较低， 空间想象能力以及实践和创新意识能力更无须谈说。 上面所谈到的学生问题表现尤为突出，因此教师需多花时间了解学生具体情况、学习状态， 对学生数学学习方法进行指导，力求做到转变思想与传授方法结合，课上与课下结合，学法 与教法结合，统一指导与个别指导结合，促进学生掌握正确的学习方法。只有凭借着良好的 学习方法，才能达到“事半功倍”的学习效果。五、对小组合作学习的反思《高中数学新课程标准》指出，教师应倡导“自主、合作、探究”的学习方式，促进学 生在教师的指导下主动、有个性地学习，促进学生能力的发展，培养学生良好的合作品质和 学习习惯。现“小组合作学习”已经成为新课标理念下的一项重要教学组织形式，但在实践 中，我们发现小组合作学习方式的实施存在着误区： (1)小组合作活动流于形式，缺乏实质 的合作。 教师为追求学习方式的多样化， 不根据教学内容的特点和学生实际盲目地采用小组 合作学习方式。(2) 合作人员搭配不合理，责任扩散和"搭车"现象时有发生， 不利于让不同特质、不同层次的学生进行优势互补、相互促进。(3)学生社交技能欠缺，之间缺乏沟通和 深层次的交流，合作效率低下，结果是优等生的想法代替了小组其他成员的意见和想法，差 生成了陪衬。(4)教师课前对合作学习的目的、时机及过程没有认真设计，也有教师在合作 学习中只是按照预定的设计，把学生往教学框架里赶。(5)合作时间给予不足。在小组合作 学习时，往往是教师呈现问题后未留给学生片刻思考的时间就宣布“合作学习开始” ，不到 几分钟就叫“合作学习停止” 。这时，有的小组还未真正进入合作学习主题，有的小组才刚 刚开始。 这样的小组合作学习不但达不到合作学习的目的， 而且很容易挫伤学生合作学习的 热情，养成敷衍了事的不良习惯，下次开展合作活动学生也懒得配合了。(6) 表面上的“假 热闹” ，实际上“活而无序” 课堂秩序混乱，学生发言七嘴八舌，听不清究竟谁的思维不 。 严密，谁的思维缺少条理性。教师对小组学习缺乏必要的计划、调控等组织技能，指导作用 没有跟上，当学生和小组面临问题时，教师无法对一些问题进行辨别、分析并对学生们进行 帮助。(7)评价体系没有跟上，三重三轻突出，小组合作名存实亡。小组代表或个别优等生 的发言多数一听就知不是代表本组意见，而是代表个人意见。合作学习结果变为：重个体评 价轻小组评价；重学习成果评价轻合作意识、合作方法、合作技能评价；重课堂随机评价轻 定期评价等。 我们应明确，合作学习这只是有效学习方式中的一种，教学中根据教学目标、教学内容 等合理的选择教学行为和学习方式，要避免“将所有的原料配料放入合作学习之盘” 教师 。 需关注学情，提前建立评价建体系，挖掘合作点，顺学而导，使学生掌握技能会合作，同时 应提供充裕的合作学习时间，激活内因真正促发展。六、对习题、试卷评讲的反思 对习题、习题、试卷评讲不能停留于指出不足、改正错误及讲解方法，而应当着眼于数学能力的 培养。要结合示例挖掘、归纳其中的思想方法，抓“通病”与典型错误，抓“通法”与典型 思路，加深学生对思想方法的认识，使其领悟思想方法实质，不断提高解题能力和纠错、防 错能力。 在数学教学中需要反思的地方很多，没有反思，专业能力不可能有实质性的提高，教师 要在数学教学过程中充分理解新课程的要求，不断地更新观念、不断探索，提高自身的学识 和身心修养，掌握新的专业要求和技能，在教学过程中只有勤分析，善反思，不断总结，以 适应新课程改革的需要，教育教学理念和教学能力才能与时俱进，全面开展素质教育。