(一)概念及其解析
这一栏目的要点是:阐述概念的内涵;在揭示内涵的基础上说明本课内容的核心所在;必要时要对概念在中学数学中的地位进行分析;明确概念所反映的数学思想方法。在此基础上确定教学重点。
概念
描述周期现象的数学模型,最基本而重要的背景:匀速圆周运动。
定义域:(弧度制下)任意角的集合;对应法则:任意角α的终边与单位圆的交点坐标为(x,y),正弦函数为y=sinα,余弦函数为x=cosα;值域:[-1,1]。
概念解析
核心:对应法则。
思想方法:函数思想——一般函数概念的指导作用;形与数结合——象限角概念基础上;模型思想——单位圆上的点随角的变化而变化的规律的数学刻画。
重点:理解任意角三角函数的对应法则——需要一定时间。
(二)目标和目标解析
一堂课的教学目标是教学目的的具体化,是教学活动每一阶段所要实现的教学结果,是衡量教学质量的标准。当前,许多教师没有意识到制定教学目标的重要性,他们往往只从“课标”或“教参”上抄录,而且表述目标时,“八股”现象严重。我们主张,课堂教学目标不以“三维目标”(知识与技能、过程与方法、情感态度价值观)或“四维目标”(知识技能、数学思考、解决问题、情感态度)分列,而以内容及由内容反映的思想方法为载体,将数学能力、情感态度等隐性目标融于其中,并用了解、理解、掌握等及相应的行为动词经历、体验、探究等表述目标,特别要阐明经过教学,学生将有哪些变化,会做哪些以前不会做的事。
为了更加清晰地把握教学目标,以给课堂中教和学的行为做出准确定向,需要对教学目标中的关键词进行解析,即要解析了解、理解、掌握、经历、体验、探究等的具体含义,其中特别要明确当前内容所反映的数学思想方法的教学目标。
教学目标:
理解任意角三角函数(正弦、余弦、正切)的定义。
目标解析:
(1)知道三角函数研究的问题;
(2)经历“单位圆法”定义三角函数的过程;
(3)知道三角函数的对应法则、自变量(定义域)、函数值(值域);
(4)体会定义三角函数过程中的数形结合、数学模型、化归等思想方法.
(三)教学问题诊断分析
这一栏目的要点是:教师根据自己以往的教学经验,对学生认知状况的分析,以及数学知识内在的逻辑关系,在思维发展理论的指导下,对本内容在教与学中可能遇到的困难进行预测,并对出现困难的原因进行分析。在上述分析的基础上指出教学难点。
教学问题诊断和教学难点:
认知基础
(1)函数的知识——“理解三角函数定义”到底要理解什么?——三要素;
(2)锐角三角函数的定义——背景(直角三角形)、对应关系(角度 比值)、解决的问题(解三角形)——侧重几何特性;
(3)任意角、弧度制、单位圆——在直角坐标系下讨论问题的经验,借助单位圆使问题简化的经验。
认知分析
(1)三角函数是一类特殊函数,“三角函数”是“函数”的下位概念,用“概念同化”方式学习,要理解“三要素”的具体内涵,其中核心是“对应法则”;
(2)从锐角三角函数到任意角三角函数,一种“形式推广”,载体要从直角三角形过渡到直角坐标系,其核心是要明确用坐标定义三角函数的思想方法;
(3)体会将“任意点”化归到“单位圆上的点”的意义——求简的思想。
教学难点
(1)先要在弧度制下(用单位圆的半径度量角)实现角的集合与实数集的一一对应,再实现数到坐标的对应,不是直接的对应,会造成理解困难;
(2)锐角三角函数的“比值”过渡到坐标表示的比值,需要从函数角度重新认识问题;
(3)求简到“单位圆上点的坐标”,思想方法深刻,学生不易理解。
(四)教学过程设计
在设计教学过程时,如下问题需要予以关注:
强调教学过程的内在逻辑线索;
要给出学生思考和操作的具体描述;
要突出核心概念的思维建构和技能操作过程,突出思想方法的领悟过程分析;
以“问题串”方式呈现为主,应当认真思考每一问题的设计意图、师生活动预设,以及需要概括的概念要点、思想方法,需要进行的技能训练,需要培养的能力等。
另外,要根据内容特点设计教学过程,如基于问题解决的设计,讲授式教学设计,自主探究式教学设计,合作交流式教学设计等。
教学过程设计
1.复习提问
请回答下列问题:
(1)前面学习了任意角,你能说说任意角概念与平面几何中的角的概念有什么不同吗?
(2)引进象限角概念有什么好处?
(3)在度量角的大小时,弧度制与角度制有什么区别?
(4)我们是怎样简化弧度制的度量单位的?
(设计意图:从为学习三角函数概念服务的角度复习;关注的是思想方法。)
2.先行组织者
我们知道,函数是描述客观世界变化规律的重要数学模型。例如指数函数描述了“指数爆炸”,对数函数描述了“对数增长”等。圆周运动是一种重要的运动,其中最基本的是一个质点绕点O 做匀速圆周运动,其变化规律该用什么函数模型描述呢?“任意角的三角函数”就是一个刻画这种“周而复始”的变化规律的函数模型。
(设计意图:解决“学习的必要性”问题,明确要研究的问题。)
3.概念教学过程
问题1对于三角函数我们并不陌生,初中学过锐角三角函数,你能说说它的自变量和对应关系各是什么吗?任意画一个锐角 α,你能借助三角板,根据锐角三角函数的.定义找出sinα的值吗?
(设计意图:从函数角度重新认识锐角三角函数定义,突出“与点的位置无关”。)
问题2 你能借助象限角的概念,用直角坐标系中点的坐标表示锐角三角函数吗?
(设计意图:比值“坐标化”。)
问题3 上述表达式比较复杂,你能设法将它化简吗?
(设计意图:为“单位圆法”作铺垫。学生答出“取点P(x,y)使x2+y2=1”后追问“为什么可以这样做?)”
教师讲授:类比上述做法,设任意角α的终边与单位圆交点为P(x,y),定义正弦函数为y=sinα,余弦函数为x=cosα。
(设计意图:“定义”是一种“规定”;把精力放在定义合理性的理解上。)
问题4 你能说明上述定义符合函数定义的要求吗?
(设计意图:让学生用函数的三要素说明定义的合理性,以此进一步明确三角函数的对应法则、定义域和值域。)
例1 分别求自变量π/2,π,- π/3所对应的正弦函数值和余弦函数值。
(设计意图:让学生熟悉定义,从中概括出用定义解题的步骤。)
例2 角α的终边过P(1/2, - /2),求它的三角函数值。
4.概念的“精致”
通过概念的“精致”,引导学生认识概念的细节,并将新概念纳入到概念系统中去,使学生全面理解三角函数概念。这里包括如下内容:
三角函数值的符号问题;
终边与坐标轴重合时的三角函数值;
终边相同的角的同名三角函数值;
与锐角三角函数的比较:因袭与扩张;
从“形”的角度看三角函数——三角函数线,联系的观点;
终边上任意一点的坐标表示的三角函数;
还可以引导学生思考三角函数的“多元联系表示”,例如,把实数轴想象为一条柔软的细线,原点固定在单位点A(1,0),数轴的正半轴逆时针缠绕在单位圆上,负半轴顺时针缠绕在单位圆上,那么数轴上的任意一个实数(点)t 被缠绕到单位圆上的点 P(cost,sint).
5.课堂小结
(1)问题的提出——自然、水到渠成,思想高度——函数模型;
(2)研究的思想方法——与锐角三角函数的因袭与扩张的关系,化归为最简单也是最本质的模型,数形结合;
(3)归纳概括概念的内涵,明确自变量、对应法则、因变量;
(4)用概念作判断的步骤、注意事项等。
(五)目标检测设计
一般采用习题、练习的方式进行检测。要明确每一个(组)习题或练习的设计目的,加强检测的针对性、有效性。练习应当由简单到复杂、由单一到综合,循序渐进地进行。当前,要特别注意摒除“一步到位”的做法。过早给综合题、难题有害无益,基础不够的题目更是贻害无穷。题目出不好、练习安排不合理是老师专业素养低的表现之一。
本课习题只要完成教科书上的相关题目即可,这里从略。