王晓旭教学设计.doc

《普通高中课程标准实验教科书—数学必修（二）》人教A版
直线与平面垂直的判定
姓名： 王晓旭
单位：河南省郑州市第十一中学
《直线与平面垂直的判定（第一课时）》教学设计
郑州市第十一中学 王晓旭
一、内容和内容解析：
本节内容选自人教A版《普通高中课程标准实验教科书——数学必修（二）》第二章第三节：2.3.1直线与平面垂直的判定（第一课时），属于新授概念课.
本节课的内容包括直线与平面垂直的定义和判定定理两部分.直线与平面垂直的研究是直线与直线垂直研究的继续，也为平面与平面垂直的研究做了准备；判定定理的教学，尽管新课标在必修课程中不要求证明，但通过定理的探索过程，培养和发展学生的几何直觉以及运用图形语言进行交流的能力，是本节课的重要任务.
线面垂直是在学生掌握了线在面内，线面平行之后紧接着研究的线面相交位置关系中的特例.在线面平行中，我们研究了定义、判定定理以及性质定理，为本节课提供了研究内容和研究方法上的范式.线面垂直是线线垂直的拓展，又是面面垂直的基础，后续内容如空间的角和距离等又都使用它来定义，在本章中起着承上启下的作用.
通过本节课的学习与研究，可进一步完善学生的知识结构，更好地培养学生观察发现、空间想象及推理能力，体会由特殊到一般、类比、归纳、猜想、化归等数学思想方法.因此学习这部分知识有着非常重要的意义.
二、目标和目标解析：
《数学课程标准》中与本节课相关的要求是：
① 在直观认识和理解空间点、线、面的位置关系的基础上，抽象出空间线、面垂直位置关系的定义；
② 通过直观感知、操作确认、思辨论证，认识和理解空间中线面垂直的判定定理；
③ 能运用已获得的结论证明一些空间位置关系的简单命题.
本节课的课程标准分解如下：
（1）从认知角度进行分解：
知识分类：直线与平面垂直的定义和判定定理.

学科内涵：在直观认识和理解空间点、线、面的位置关系的基础上，抽象出空间直线与平面垂直的定义；通过直观感知、操作确认，归纳出直线与平面垂直的判定定理；能运用直线与平面垂直的定义和判定定理证明一些空间位置关系的简单命题.

认知水平与行为动词：直观认识、理解、认识、抽象出、直观感知、操作确认、思辨论证、运用、证明

（1） 从能力角度进行分解:
（2） 从能力角度进行分解：
直观感知生活中直线与平面垂直的形象，并从中抽象出直线与平面垂直的概念.

直观认识和理解

直线与平面垂直
的定义

影子实验

抽象出

巩固练习

探究如何化无限为有限，探寻
判定直线与平面垂直的方法

直观感
知、操
作确认、
归纳出
直线与平面垂直
的判定定理
认识和理解

折纸活动、实际应用

巩固练习

巩固练习
空间位置关系的
简单命题
证明

运用

根据《课程标准》，依据教材内容和学生情况，确定本课时的学习目标为：
（1）在直观认识和理解空间点、线、面的位置关系的基础上，抽象出直线与平面垂直的定义；
（2）通过直观感知、操作确认，归纳出直线与平面垂直的判定定理；
（3）能运用直线与平面垂直的定义和判定定理证明一些空间位置关系的简单命题.
针对本节课的学习目标，我设计了如下的评价任务：
评价任务一：能否从生活现象中直观感受到直线与平面垂直的形象，并将其抽象出直线与平面垂直的概念；
评价任务二：学生积极参与，通过影子实验，在动手操作、思考、归纳等一系列活动中完成探索.
评价任务三：能够从正反例中，通过对比归纳出直线与平面垂直的定义，并用自己的语言描述定义内容.
评价任务四：能够根据定义得到直线与平面垂直时，直线与平面内任意一条直线垂直的结论，并写出符号语言，了解定义的双向叙述功能.
评价任务五：能够利用将无限转化为有限的思想，寻找判定直线与平面垂直的可能性假设.
评价任务六：能在实验操作中，确认直线与平面垂直的判定定理，能用自己的语言叙述出定理内容并写出相应的符号语言.
评价任务七：能够用定义和判定定理解决空间位置关系的简单命题.
三、教学问题诊断分析：
1、学生已有基础：
学生已经学习了两条直线互相垂直的位置关系，学习了直线、平面平行的判定及性质，有了“通过观察、操作并抽象概括等活动获得数学结论”的体会，有了一定的几何直观能力、推理论证能力等，具备学习本节课所需的知识.
2、学生面临的问题：
高一学生仍保留着初中生许多学习特点，能力发展正处于形象思维向抽象思维转折阶段，但更注重形象思维.认识到这点，教学中要控制要求的拔高，关注学习过程.因此我确定本节课的难点为：
直线与平面垂直的定义的生成，操作确认直线与平面垂直的判定定理.
因此，在教学过程中我抓住学生好奇心强，学习积极性较高的特点，我让学生以小组为单位进行合作，通过动手操作，观察、思考、归纳总结，发现直线与平面垂直时，直线与平面内的直线有怎样的位置关系；再通过操作，反向验证，当直线与平面内的直线具有上述位置关系时，能否得到直线与平面垂直，让学生在实验中自然生成直线与平面垂直的定义.
在探究直线与平面垂直的判定定理时，让学生从寻找合理假设出发，通过操作验证假设的正确性，从而获得直线与平面垂直的判定定理.由于学生对这种用“有限”代替“无限”的过程，在形成理解上的可能会有思维障碍，所以强调关于定理的证明，会在后续学习中获得.
四、教学策略分析：
新课程标准明确指出：数学教学活动应激发学生兴趣，调动学生积极性，引发学生的数学思考，鼓励学生的创造性思维.因此本节课在“目标导引教学”这一理念的指引下，主要采用的是引导发现教学法.教学中，我利用学生感兴趣的图片引出直线与平面垂直的形象，抽象出直线与平面垂直的概念.让学生在分析操作过程发现规律特点，从而自发地生成定义；接着让学生在实际应用中自觉提出判定直线与平面垂直是否有更简洁方便的方法，通过折纸活动，让学生在游戏中学习，在活动中获得知识.我设计了分组探究等实践活动，通过活动引导学生进行观察、思考、操作、归纳、应用，使学生始终处于积极、主动、有趣的学习状态中，深刻体会到了“做数学、学数学”的乐趣，最终达成了本节课的学习目标.
五、课前准备：
多媒体课件、三角形纸片（多种形状）、三角板、手电筒、彩色手环、笔（表直线）、纸（表平面）等.
六、教学过程：
学习环节
学习目标
学习评价
学习活动
设计意图
生活现象引入新课

目标1

观察学生摆出的线面关系是否正确.
判断学生是否积累大量生活中对直线与平面垂直的形象.
引入：
让学生用笔和纸摆出直线与平面的三种位置关系；
通过引导，让学生摆出直线与平面相交时最特殊的情况，带领学生进入直线与平面垂直关系的学习.
请大家列举生活中常见的直线与平面垂直的例子并展示图片.
引导学生数学学习过程中从一般到特殊的研究规律.
主动探索
抽象概念

目标1

观察学生能否根据老师引导，正确进行实验操作，并在观察、分析中达到预设目标.
观察学生的探究活动能否在老师指导中顺利展开，是否在活动中有思考，有获得.
听学生的描述，能否准确表达出直线与平面垂直的定义.
根据学生的回答判定学生是否准确掌握定义的内涵.
思考：
如何定义直线与平面垂直的概念？
1． 关于垂直你掌握了什么？
2． 能否类比直线与直线垂直的学习中，将异面直线转化为相交直线的思路，将线面垂直的问题转化为线线垂直的问题
分组活动：
1. 将纸平铺在桌面上，将笔直立在纸面上；
2. 打开手电筒，观察笔所在的直线与影子所在的直线的位置关系；
3. 转动手电筒，观察更多影子所在的直线与笔所在直线的位置关系；
4. 归纳总结，当直线与平面垂直时，直线与平面内怎样的直线垂直？
5. 反向思考，当直线与平面内的直线具有上述特征关系时，能否得到直线与平面是垂直关系？
6. 将笔倾斜放置，观察笔所在的直线与影子所在的直线是怎样的位置关系？
7. 找出平面内与倾斜的笔垂直的影子
8. 思考，此时平面内，与倾斜的笔垂直的线有多少？在哪里？
9. 思考，直线与平面内无数条直线垂直时，直线与平面是怎样的位置关系；
10. 将笔倾斜放置，使笔所在的直线与平面不垂直，观察能否找到与笔所在的直线不垂直的影子？
11. 将笔直立放置，此时是否还能找到与笔所在直线不垂直才线？
12. 上述发现说明什么？
13. 请你用自己的语言描述直线与平面垂直的定义.
概念的生成：
如果直线与平面内任意一条直线都垂直，我们就说直线与平面互相垂直，记作.
注意：
1. 辨析任意、所有、每一条、无数的区别；
2.定义体现了由线线垂直得到线面垂直的转化.
图形语言：
画直线与平面垂直时，通常把直线画成与表示平面的平行四边形的一边垂直，如图2.3-1

图2.3-1
直线叫做平面的垂线，平面叫做直线的垂面.直线与平面垂直时，它们惟一的公共点叫做垂足.
定义辨析：
1. 当直线与平面垂直时，直线与平面内任意一条直线是怎样的位置关系？
2. 写书上述结论的符号语言

说明：
1. 定义又可以体现由线面垂直到线线垂直的转化；
2. 定义体现了线线垂直与线面垂直的相互转化.

使学生从已知推未知，学习具有关联性.
分组探究增加学生兴趣，在活动中思考，在思考中自然生成概念.
判断学生是否确实生成定义.
使学生充分掌握定义的内涵与外延.
操作确认
判定定理

目标2

根据学生对假设命题正确与否的解释，判断学生是否掌握探究问题的一般思路.
观察学生的折纸结果是否满足要求，能否在分析折叠步骤中，体会出折痕的特点，自然发现直线与平面的判定方法.
根据学生描述判断学生是否获得直线与平面垂直的判定定理.
根据学生回答判断是否掌握直线与平面垂直的判定定理的使用.
思考：
如何判定直线与平面是否垂直？
1. 定义可以作为判定直线与平面垂直的依据，但在实际操作中有困难；
2. 能否将要验证无限的转化为验证有限的？
3. 对一条、两条、无数条进行分析，从而发现需增加方向进行判定，使学生自然想到寻找相交线.
假设1, 如果一条直线与平面内的一条直线垂直，则该直线与此平面垂直？
假设2, 如果一条直线与平面内的两条直线垂直，则该直线与此平面垂直？
假设3, 如果一条直线与平面内的两条相交直线垂直，则该直线与此平面垂直？
4. 通过折纸活动，使学生思考，如何折叠与放置一张纸，可以使折痕与桌面垂直？从而寻找到判定直线与平面垂直的方法.
活动：
引导学生进行折纸环节探究：
（1）.折痕与平面垂直吗？
（2）.如何折，能够使折痕与桌面垂直？
（3）.你找的折痕有什么特点？找这样的折痕是为了实现什么目的？
（4）.如何放置？
（5）.当直线与桌面垂直时，固定折痕一侧的纸片，绕着折痕旋转另一侧纸片，观察折痕与桌面垂直吗？此时折痕与桌面内每一条直线什么关系？
5. 思考，如果直线不过两条相交线的交点，但仍然保持与两条相交线垂直，能否得到直线与两条相交线所在平面垂直？
6. 请你试着用自己的语言叙述直线与平面垂直的判定定理.
直线与平面垂直的判定定理生成：
一条直线与平面内的两条相交直线都垂直，则该直线与此平面垂直.
符号语言：

应用：
验证跨栏的支架与地面是否垂直，如何操作？

此处提问引导学生思考有没有除定义以外的判断直线与平面垂直的方法
感受数学学习过程中通过验证假设，修正假设，逐步得到真理的过程
通过动手操作、展示、分享，提高学生学习兴趣，同时为学生的进一步探究提供思考方向.
体会“转化”思想在数学研究过程中的重要作用.
判断学生是否确实发现直线与平面垂直的判定定理.
通过应用加强学生数学在生活中有用观念.

探究问题
巩固提高

目标1
目标2
目标3

关注学生是否能用规范的数学语言、符号来表述解答过程；

巩固：
例1：已知正方体ABCD-A1B1C1D1.
判断：
（1） 直线AC是否与平面CC1D1D垂直？
（2） 直线AC是否与平面BB1D1D垂直？
（3） 直线AC是否与直线BD1垂直？
C1
D1

B1
A1

D

C

A B
图2.3-2
例2：如图2.3-3，已知
求证：.

图2.3-3

评价学生对直线与平面垂直的定义与判定定理的掌握程度.

总结升华
提高素养

目标1
目标2
目标3
评价学生的分享内容，把握学生对所学知识的学习程度.

分享收获：
通过同学分享，总结大家在本节课中收获的知识与方法、数学思想等. 引领学生感受数学学习的：从生活现象抽象出数学概念，将数学概念推理完善成系统数学知识，用数学知识建模在生活中应用的一般过程.

数学学习过程的梳理有助于加深学生对数学三大基本思想：抽象、推理、建模的理解，提高和升华学生的数学核心素养.
可以让学生感受到数学来源于生活又应用于生活的重要性.
让学生在轻松愉悦的状态下结束课程.

学习环节
学习目标
学习评价
学习活动
设计意图
作业布置
课题研究
目标1
目标2
目标3
关注学生能否独立按时完成当天作业,评价作业的正确率.
布置：
1. （必做）课本67页第1、2题；
2. （选做）直线与平面垂直的性质探究；
3. （校本）查阅资料，了解直线与平面垂直的判定定理的证明
激发学生继续探究的学习兴趣，培养学生善于联系生活发现问题的习惯.
七、教学设计说明：
兴趣是最好的老师，它是学生主动学习、积极思考、勇于探索的强大内驱力.因此，本节课我在“目标导引教学”理念及“数学源于生活、又应用于生活”的理念的指引下，以激发学生的学习兴趣为出发点，设置了一系列的动手操作、自主探索的活动，引导学生通过感受、思考、交流、总结，真正对所学内容有所感悟，进而内化为己有.课堂上加入了多种探究实验与动手操作活动，增加了学生学习的兴趣；加入了影子实验、折纸环节，使学生体会到了学数学的乐趣，达到了让教学生活化、让教学活动化、让教学趣味化的目的.符合新课标中“数学教学活动应激发学生兴趣，调动学生积极性，引发学生的数学思考，鼓励学生的创造性思维，要注重培养学生良好的数学学习习惯，使学生掌握恰当的数学学习方法”的要求.
此外，在整个教学过程中，“学生是学习的主体”这一理念，“让不同的人在数学上得到不同的发展”的理念都得到了充分的体现.总之，本节课的设计使学生的情感和能力都得到了一定的发展，成长过程和长期发展也得到了一定的关注，体现了新课程的要求.
八、教学反思：
本节课的设计从理解数学、理解学生、理解教学三个维度出发，对高中数学课程结构体系及本节课教学重点的知识进行了较为系统的分析；对学生学习本节课的难点进行了深入思考，并精心设计了重点、难点知识的教学解释；评估了学生的知识理解水平等方面，以达到教学设计的科学、完整和精细，具有一定的可操作性和调控性.
本节课树立理解数学、理解学生、理解教学的观念来设计课堂教学，本质与核心是“以学生的发展为本”，这是时代发展的要求.这就要求教师在教学设计中，不仅要看到所教的学科知识，而且要看到相应的知识在学生发展中起什么作用；不仅要研究学生的发展规律，思考学习与发展的关系，而且要研究学生是如何学习的；不仅要以适合学生认知特点的方式传授数学知识，而且要在教学过程中时刻体现思想性，从而在提高学生在知识水平的同时，提高他们的素质，丰富他们的精神世界.