几何画板与学生自主学习的整合毕业论文(1).doc 19页

'分类号________________论文选题类型师范类教育研究UDC编号本科毕业论文（设计）题目几何画板与学生自主学习的整合1 华中师范大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在_____年解密后适用本授权书。2、不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）学位论文作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日 目录摘要1关键词1Abstract1Keywords21.引言31.1几何画板的介绍31.2几何画板的使用现状及推广意义32.几何画板给学生自主学习带来的变化42.1预习多样化42.2动态演示图像42.3立体图形清晰直观53.几何画板与学生自主学习案例整合63.1三角函数图像变换案例设计73.2函数交点问题案例设计114.对几何画板与学生自主学习整合的几点思考145.结论14参考文献:15 摘要：几何画板作为计算机辅助教学的一种，它以文本、图像、动画、视频、声音等多媒体形式传达教学信息,为学生提供一种新奇的教学环境，通过动态的形式展示教学内容，不仅直观、形象，而且可以激发学生的兴趣和好奇心。可以说它给教学方式、教学手段、教学内容带来了深刻的变革。利用几何画板,可以使静态的图形动态化,抽象的概念形象化,枯燥的内容有趣化；可以更好地揭示知识的本质以及知识与知识之间的内在联系,暴露知识发生、发展的过程;可以让学生进行操作、观察、分析,从而提高学生学习的主动性。论文主要分为五部分，首先介绍了几何画板及其使用现状和推广意义，然后通过案例展示几何画板给学生自主学习如预习、课后习题解答及概念、数学问题的深入探讨及拓展带来的影响，接着是本文的重点内容,主要是透过案例阐明如何把几何画板与学生学习进行整合，最后总结，为了适应社会发展的需要,教师需要合理高效的把信息技术运用到教学中来。但是,我们不能盲目的使用信息技术,用它来取代教师在教学活动中的地位。教学活动的核心,是师生之间的情感互动交流过程,这个过程是信息技术无法取代的。关键词：几何画板学生自主学习探究数学实验Abstract:Geometrydrawingboardasakindofcomputerassistedinstruction,itwithtext,images,animation,video,audio,andotherformsofmultimediateachinginformationcommunicated,toprovideanovelteachingenvironmentforstudents,throughtheformofadynamicdisplayteachingcontent,notonlyintuitive,image,butalsocanstimulatestudents"interestandcuriosity.Cansayittoteachingmethods,teachingmeans,teachingcontenthasbroughtprofoundchanges.Geometrydrawingboard,canbeusedtomakethegraphicsofthestaticdynamic,abstractconceptofvisualization,boringcontentinteresting;Canbetterrevealthenatureofknowledgeandtheinnerlinkbetweenknowledgeandknowledge,exposingknowledgeoccurrenceanddevelopmentprocess;Canletthestudenttocarryontheoperation,observation,analysis,soastoimprovestudentslearninginitiative.Thesismainlyisdividedintofiveparts,firstofallintroducesthegeometrysketchpadandusepresentsituationandpromotion,andthenthroughcaseshows16 students"autonomouslearning,suchasthegeometrysketchpadpreview,homeworkproblemstosolveandconcepts,mathematicalproblemsdeeplyexploreandexpandtheimpactoffollowedbythemaincontentofthisarticle,mainlythroughcasetoclarifyhowthegeometrysketchpadandintegratingstudents"learning,andfinallyconcluded,inordertomeettheneedsofthedevelopmentofthesociety,teachersneedtoreasonableandeffectivetoapplyinformationtechnologytotheteaching.However,wecannotblindlyuseofinformationtechnology,usingittoreplacethestatusofteachersinteachingactivities.Thecoreofteachingactivities,istheemotionalinteractionbetweenteachersandstudentsexchangeprocess,thisprocessisinformationtechnologycannotbereplaced.Keywords:ThegeometricsketchpadStudents"autonomouslearningToexploretheMathematicsexperiment16 1引言1.1几何画板的介绍几何画板（TheGeometer’sSketchpad），它的全名是《几何画板——21世纪的动态几何》，由KeyCurriculumPress美国发行,1995年3.05版由人民教育出版社引人我国并汉化。它的最大特色是动态性,并能展示在变化状态下保持不变的几何关系，是一个十分优秀的教育软件。它既可以用于平面几何、解析几何、三角函数、立体几何等内容的教学或学习中，也可以用于化学、物理等课程的教学中。几何画板作为计算机辅助教学的一种，它以文本、图像、动画、视频、声音等多媒体形式传达教学信息,为学生提供一种新奇的教学环境，通过动态的形式展示教学内容，不仅直观、形象，而且可以激发学生的兴趣和好奇心。可以说它给教学方式、教学手段、教学内容带来了深刻的变革。利用几何画板,可以使静态的图形动态化,抽象的概念形象化,枯燥的内容有趣化;可以更好地揭示知识的本质以及知识与知识之间的内在联系,暴露知识发生、发展的过程;可以让学生进行操作、观察、分析,从而提高学生学习的主动性。1.2几何画板的使用现状及推广意义目前国内外对几何画板技术的研究相对较多而且较深入,也涌现了很多优秀的教师,他们对推进几何画板与数学的整合起着重要的作用。然而在制作、运用几何画板课件方面也存在着以下不足：（1）老师重视演示现象,传授知识,却往往忽视了揭示知识形成的过程、知识的本质教学,及对学生们能力的培养。表现在老师把几何画板作为教师教学课堂演示的工具，在图形的运动变化多、快,学生不能亲自参与其中，也没有充分的时间思考背后的数学本质;（2）注重教师的“教”,忽视学生的“学”。表现在教师按照自己的思路设定好一定的程序,上课时按部就班地播放,表面上是“启发式”教学,实际上对学情分析不到位以及对学生可能遇到的学习困难估计不足，导致学生对所学知识理解不到位。（3）16 老师时间的投入与产出不成正比,投入多,产出少.表现在教师在制作几何画板上花费了大量时间,但学生只看到老师制作成果，却不能自己亲自动手研究，无法在这过程中发现问题、提出问题、解决问题，从而无法很好地体现几何画板的使用价值。因此，让学生了解几何画板、学会运用几何画板，让几何画板不仅仅是教师的教学应用软件，也是学生自主学习数学的软件工具是十分有必要的！随着计算机的普及大部分学生对电脑的操作都已很熟练，让学生们自己操作几何画板进行数学问题研究是可行的。这将进一步发挥学生的主观能动性也将极大培养学生解决问题的能力和创新意识。2几何画板给学生自主学习带来的变化几何画板给教师的教学注入了新的活力，同时也可以给学生自主学习如预习、课后习题解答及概念、数学问题的深入探讨及拓展带来了巨大的变化。2.1预习多样化在传统教学中，学生较多的是通过阅读课本、做课后习题和阅读参考资料来预习新内容，然而有了几何画板学生就可以用它在预习时进行简单的自主探索，利用几何画板演示过程，化抽象为形象。例如：在讲解邻补角的平分线互相垂直这个命题之前可以让学生提前用几何画板进行预习，并提供适当的步骤给同学们一些提示：先画平角∠AOB，过点O任意作一条射线OC，作∠AOC和∠BOC的平分线分别是OD、OE，再用度量工具度量∠AOC、∠BOC、∠COD、∠COE，并显示在屏幕上，然后用计算工具计算∠COD与∠COE的和。并进一步拖动点C，观察当所度量的四个角的大小都发生了变化时，∠COD与∠COE的和是否发生变化。这样通过学生自己动手操作，观察这些数据的变化，有助于其发现其中的规律，加深对命题的理解。并且由于几何画板的使用课堂节奏会稍稍加快，有的同学思维节奏较慢，而让同学们学会使用几何画板，并用它来进行课前预习，同学们有了动态定量的认识作为基础，再在课堂上定性地证明也就成为一件比较容易的事了。2.2动态演示图像几何画板可以让学生参与到课堂操作中来。在以往的课堂教学中,教师讲授知识时重视定理的阐述与证明,而忽略了直观演示和实验。由此,学生变成了知识的接受机器和习题演练专家,当却缺乏动手操作能力，课堂上老师和学生也缺少了相应的互动。数学学习不应是一个被动吸收知识、呆板记忆、反复练习的强化过程,而应该是学生以一个课堂主人翁的角色积极参与课堂学习，调动原有的知识来解决新的问题,同化新的知识。而几何画板正好能给学生创造一种积极的探索问题的情境,让他们在解决问题的过程中理解并掌握抽象的概念，从而获得真正的数学经验。例如:在讲解“一元二次函数的图象性质”的新知识时,为了让学生们理解二次函数f(x)=ax216 +bx+c中的参数a、b、c对其图象的影响,我们可以利用几何画板设计一个课件，在课堂上让学生自己去动手探索,具体制作过程如下:(1)打开几何画板,首先定义一个直角坐标系,在轴上绘制三个点,并分别以这三个点为起点作x轴的垂线段,分别标记为a、b、c。(2)分别度量出垂线段a、b、c终点的纵坐标,并修改其标签为a、b、c。(3)以(2)中的度量结果为参数,构造一个二次函数f(x)=ax2+bx+c,并绘制出它的图像。(4)计算出和的值,分别以它们的值为横坐标和纵坐标绘制点,即抛物线的顶点；再过这一点作x轴的垂线，即抛物线的对称轴，如图（1）。图1通过这个探索抛物线图象性质的课件，可以让学生在课堂上自己来操作,学生移动垂线段a、b、c的终点改变参数a、b、c的大小,在改变的过程中观察并记录抛物线的变化情况,最后由教师带领学生总结归纳出最终结果，这样这堂课既有学生的参与又可以通过动态的图像、数形结合使学生获得更深刻的记忆与理解。2.3立体图形清晰直观几何画板具有平移、旋转、放缩对象，以及慢镜头的分解动作等功能，可以化抽象为具体,化复杂为简单,化隐形为显形,从而达到拓宽思维角度,降低思维坡度,化解教学难点,16 突出教学重点的目的。在数学中所涉及的立体几何知识，由于教学工具的条件限制，不仅教师在教学时头疼，学生在学习时也很费力。而如今我们可以借助几何画板形象的展现几何体的构成，以点带动线、线带动面出发，实现面的展开问题，从而把立体图形转变成平面图形，让学生在观察、探究和交流的过程中轻松地学会知识，同时培养学生的空间想象能力，避免了因为老师的表述不到位、学生的想象力不够而导致立体几何这部分内容成为大家的知识盲点。例如长方体的截面是重点又是难点。在讲解长方形的截面时，图形比较复杂，老师直接在黑板上画不准确、线条多，学生观察图像特别不方便，对于想象力不够丰富的同学学习起来有很大困难。而利用几何画板可将截面用色彩标注,如图（2)，这样方便学生观察，更主要的是可以用动态的形式将整个过程展现给学生。这种教学方式降低了理解坡度，增强学生的空间想象能力，形成空间观念。图23几何画板与学生自主学习案例整合学生自主学习的本质是将科学领域的研究方式引入到中学教学中,让学生模拟科学研究的方式进行实践学习，根据事实论据形成对问题的认识,选择工具,及时做出问题的科学解决方案。几何画板的精髓就在于图像在运动中保持给定的几何性质,这就为探究提供了有力工具。用几何画板构建问题情境,让学生根据所学的知识对现实问题作科学的判断,制定解决方案。下面给出两个实例让学生自己建立模型并解决问题。16 3.1三角函数图像变换案例设计案例一:在研究函数的图像时，老师可以组织学生进行自主探究,观察解析式中当参数变化时对函数图像的形状和位置的影响。探究如何由正弦曲线经过图像变换得到函数图像。通过学生对问题的自主探究,可以培养学生运用现代信息技术进行动手实践的能力,及培养学生团结协作共同分析问题、解决问题的能力,在对问题逐步深入的研究中唤起学生对数学知识的渴求,学会数形结合的思想方法，激发学生学习的兴趣和积极性。[实验准备](1)给网络教室的每台计算机安装几何画板软件。(2)每个学生分配一台计算机,六人一组.成一个合作学习小组。[实验过程](l)探究函数参数对函数图像的影响。利用儿何画板软件在同一个坐标系中做出，，的函数图像（图3）,对各函数图像进行观察比较，思考参数A的变化对函数图像有什么影响?图316 学生得出的结论:通过在同一个坐标系中对上述各个函数图像的观察,发现随着参数A的改变,正弦曲线变换到函数的过程中，图像上所有点的横坐标不变,只是纵坐标伸长(A>l)或缩短(Ol)为原来的倍。利用几何画板软件在同一个坐标系中做出的函数图像(图5),对各函数图像进行观察和比较,思考参数的变化对函数图像有什么影响?16 图5学生得出的结论:通过在同一个坐标系中对上述各个函数图像的观察,发现随着参数的改变,正弦曲线变换到函数y=sin(x+)的过程中,图像上所有的点向左(>0)或向右(<0)平移了个单位。(2)探究如何由正弦曲线经过图像变换得到函数的图像。学生在操作过程中出现多种不同的变换方法,在这里列举其中的两种:方法l:先将函数的图像向左平移个单位,得到函数的图像；将函数图像上的点纵坐标不变,横坐标缩短为原来的倍，得到函数的图像;将函数图像的点横坐标不变,纵坐标伸长为原来的2倍,即可得到函数的图像。16 方法2:先将函数图像上的点横坐标不变,纵坐标伸长为原来的2倍,得到函数的图像。将函数图像上的点纵坐标不变,横坐标缩短为原来的倍,即可得到函数的图像;将函数的图像向左平移个单位,得到函数的图像。(3)总结由正弦曲线经过图像变换得到函数的图像有几种办法可以实现,具体步骤如何?学生归纳总结:函数的图像可以由正弦曲线经过图像变换而得到,每次变换可以改变三个参数中的一个,根据变换的顺序不同,可以有6种变换的方式。(4)思考如何由余弦曲线经过图像变换得到函数的图像?由正弦曲线经过图像变换能否得到函数的图像?如果可以,应该怎样实现?学生探究得出的结论:1、余弦曲线经过图像变换得到函数的图像的方法与正弦曲线经过图像变换得到函数的图像完全一致。2、因为正弦曲线与余弦曲线曲线的形状完全一样,因此可以由正弦曲线经过图像变换得到函数的图像,只需先将正弦曲线向左平移个单位得到余弦曲线,然后按照1的做法即可.(5)各小组之间交流各自的结论。16 3.2函数交点问题案例设计案例二:在教学中,我们经常遇到求两个函数的交点个数或一个函数的零点个数等问题,而这些函数中常常含有指数函数、幂函数、对数函数,而这些函数学生和老师们无法用笔做出精确地图像，若能巧妙地利用几何画板进行探求,就能顺利获解.例如在求解函数与(a>0且a≠1)的图像在时交点的个数时，利用几何画板就能让学生对这类问题进行自主探究。[实验准备](1)给网络教室的每台计算机安装几何画板软件。(2)每个学生分配一台计算机,六人一组.成一个合作学习小组。[实验过程]（一）探究函数与的图象在x>0时有几个交点?许多学生往往根据自己所画的局部图象,错误地认为两个函数只有一个交点，其实利用几何画板画出两函数的图象容易发现有两个交点,但是两个交点不十分明显。具体做法：由函数零点的知识,利用几何画板画出函数的图象,在x正半轴上的两个交点就十分明显,横坐标分别为2和4(图6);图6可见函数与的图象在x>0时有两个交点,坐标为(2，4)、(4,16)。（二）思考一般的函数与(a>0且a≠1)的图像在时有几个交点？16 （1）利用函数零点的知识和几何画板探求函数与x轴的交点个数的变化规律。具体做法：度量点A的坐标,绘制函数的图象；拉动点A的位置,观察两函数图象的交点的个数的变化规律。学生得出结论：(ⅰ)当0<<1时,函数的图象与x轴只有一个交点（图7）图7图8图9图10(ⅱ)当>1时,存在一个常数m≈2.72,使得当=2.72时函数的图象与x轴只有一个公共点(图8);并且当>2.72或1<<16 2.72时,函数的图象与x轴都有两个交点(图9、10)（2）利用方程的观点探求交点个数的变化规律。具体做法：设，由于，等式两边取对数得度量点A的坐标,绘制函数的图象;拉动点A的位置,观察函数图象与轴的交点的个数的变化规律。学生得出结论：函数图象与轴的交点的个数的变化规律同上，这里只画出a=2.72时的图象（图11）。图11（三）我们知道a=2.72只是一个近似值能否进一步知道其准确值？并对上述观察得到的结论给予证明。学生得出结论：由图8可知,函数与x轴相切于一点(,0),所以f()=即；又，所以;把式代入式得，得。由作图中的a≈2.72让人联想到关于a的方程的根是否会是a=e?容易验证得a=e就是方程③的根,这时=e与作图的结果一致。16 (四)各小组之间交流各自的结论并做出总结：(ⅰ)当0e或1