全国高中数学 优秀教案 直线与平面垂直教学设计

1.2.3 直线与平面垂直

【教学内容解析】

本节课是苏教版教材必修2中第一章第二节的内容，属于新授概念原理课.其中直线与平面垂直的概念、判定定理的形成是教学重点.

这是直线与平面垂直在本节中的位置.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.线面平行研究了定义、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，且后续内容如：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、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．

【教学目标设置】

1.学生通过对实例、模型的观察、抽象,概括出直线与平面垂直的定义，发现、猜想、归纳直线与平面垂直的判定定理．

2.在定义、定理的探究活动中，学生通过独立思考和合作交流，发展类比、归纳等合情推理能力、逻辑思维能力和空间想象能力．

3.学生运用特殊化、类比、化归等数学思想，体验了研究空间关系的一般方法.

4.在探究线面垂直的定义和判定的过程中，体会数学的严谨、简洁之美，体验探究发现的乐趣，培养善于观察、勇于探索的良好习惯.

【学生学情分析】

1.学生已有的认知基础

学生能够感知生活中有大量的线面垂直关系，已经掌握了线线垂直、线面平行的相关知识，从而具备了研究空间位置关系的经验，也体会了立体几何中化归的数学思想方法.

2.达成标所需要的认知基础

要达成本节课的目标，这些已有的知识和经验基础不可或缺，还需要整体上把握本节课的研究内容、方法和途径，能运用类比、化归等数学思想，同时具备较好地观察发现、空间想象、合情推理、抽象概括等能力，以及独立思考、合作交流、反思质疑等良好的数学学习习惯.

我校为普通高中，招收的学生大部分基础薄弱，自主学习能力差.进入高一，虽然能领悟一些基本的数学思想与方法，但还没有形成完整、严谨的数学思维习惯，对问题的探究能力也有待培养.

3.难点及突破策略

难点：

1.运用类比、化归等数学思想方法来研究直线与平面垂直的定义，突破“任意”的生成和理解.

3.探究、归纳、理解直线与平面垂直判定定理，突破“无限”与“有限”的转化.

突破策略：

1.启发学生明确研究的内容与方法，从总体上认识研究的目标与手段．

2.引导学生经过直观感知、操作确认、思辨论证的过程形成线面垂直的定义和判定定理.

3.发动学生通过问题串交流、汇报、展示思维过程，相互启发.

【教学策略分析】

根据学生已有学习基础，为提升学生的学习能力，本节课的教学，采用教法和学法如下：

1.教师创设情境，学生列举实例，形成关于线面垂直的直观感知.

2.教师启发引导，学生明确按照“定义——判定——性质”的研究程序，强化空间位置

关系的常用研究策略——降维化归.

3.教师以问题串为载体，驱动学生主动参与知识建构、合作探究.

4.教师分层设计知识应用，引导反思，学生深化理解，形成知识体系.

【教学过程】

一、创设情境、建构定义

1.回顾旧知引入课题

[问题1]直线和平面有几种位置关系？

[问题2] 已经掌握了直线和平面平行的哪些内容？

[问题3]直线与平面相交中最特殊的一种位置关系是什么？

[问题4] 研究关于“直线与平面垂直”的什么内容？

[问题5] 怎样研究“直线与平面垂直”呢？

师生活动：通过问题让学生复习了已经学过的知识，让学生利用手中的工具摆出“线面相交”的情形，并指出其中最特殊的情况，并进行命名.学生能说出研究“线面垂直”的哪些内容和怎样去进行研究.

设计意图：简单回顾直线与平面的三种位置关系和线面平行的研究内容、研究方法，引出直线与平面相交时的特殊情况——“直线与平面垂直”及其研究内容.

2.创设情境启发定义

情境1 “直线与平面垂直”在我们的生活中有许多直观的感知，请举例.几何体中“直线与平面垂直”形象吗？请举例.

情境2 有没有与地面不垂直的建筑物呢？请举例.

[问题6] 为什么感觉斜塔与地面不垂直？

[问题7] 关于“垂直”我们已知的是什么？

[问题8] 能不能用已知的“线与线的垂直关系”来刻画未知的“线与面的垂直关系”呢？

师生活动：学生能够从直观感知入手，通过教师的追问，引起学生思考，何刻画出斜塔与地面不垂直的原因，进而抓住线面“垂直”就是平面内找不到与它不垂直的直线.

设计意图：旨在让学生直观感知“线面垂直”.学生自由举例，列举生活中，几何体中“线面垂直”的例子.大量丰富的正面例子有助于学生观察不同的例子所具有的共同特征，形成关于线面垂直的直观感知.再从反例——“比萨斜塔”，借助“比萨斜塔”的“斜”启发定义.正反例的对比中更容易抓住事物的本质与核心.

3. 验证猜想建构定义

[问题9] 一条直线真的能与一个平面内的所有直线都垂直吗？有这样的实际模型吗？

师生活动：通过教师提问：“圆锥的轴所在的直线与底面内所有的直线都垂直吗？”学生独立思考，小组交流，汇报.教师再用几何画板演示，进行说明猜想的合理性.

设计意图：对于定义合理性的解释、猜想正确性的检验，直观演示能起到不可替代的效果.因此通过圆锥的实例，说明一条直线与平面内的所有直线都垂直的状态是存在的，也让学生的认知结构中拥有了关于概念的实际模型.

4.认识定义巩固深化

[问题10] 你能给“直线与平面垂直”下个定义吗？

师生活动：通过辨析定义——“‘任意’的含义是什么？等价于‘所有’吗？等价于‘无数’吗？”；通过三种语言表示定义；通用利用定义证明例题1——“求证：如果两条平行线中的一条垂直于一个平面，那么另一条也垂直与这个平面.”等多个环节进一步认识定义，体会定义中“双向叙述”的功能.并在作图的同时介绍垂线，垂面，垂足等概念.

设计意图：对定义进行多角度和深入理解，对数学思维方法的渗透和对研究问题的方法的指导能在教学中达到事半功倍的效果.例题1的教学，在学生独立思考后，让学生板演展示和相互评价，让学生得到充分的训练和表达，同时对证明格式提出规范性要求.证明之后，再对此题重新深刻理解，从直观的判断变为理性的思考，符合学生的认知规律.定义的认识和例题的证明中多次使用三种语言转换，也有助于学生空间想象能力的培养.