摘 要:首先,笔者简要介绍了研究背景与研究意义,在浙江省即将统一全国卷的教改背景下,立体几何问题的解决方法已经成为了老师教学、学生学习的一个普遍“痛点”,由此可见,解决好这样一个难点、探究立体几何具体解题思路与方法对于教与学都有所裨益。其次,根据相关文献的具体分析着重阐述了如今的研究现状:1、综述国外研究现状,并给出了国际比较;2、在综述国内研究现状之时也将其分为微观与宏观两类分点叙述,相观而善。在阅读文献的过程之中则学习到了值得借鉴的研究思路与方法。最后,通过整理综合分析,笔者得出了当下对于高中立体几何解题方法这一领域的可行的研究方向,例如可以进一步对于试题进行定量分析、结合试题情景归纳策略应用等等;从而为下一步地正式探究做好准备。
关键词:高中数学;立体几何;比较分析;应用策略;核心素养;
绪论
研究目的
长久以来,立体几何及其相关问题牢牢占据着浙江省高考卷的第二道大题,是历届中学生一直以来学习的重中之重;与此同时,立体几何相关问题例如求线面角、证明线面垂直、联系向量求解等等方法与技巧因其独特的思考角度、不易捕捉和理解的学习方式、对于几何直观素养的高要求,也成为了中学生们头疼不已的难点之一。近年来,随着数学核心素养中直观想象这一素养的提出与重视,以及浙江省即将全面实施全国统一命题试卷的教育改革要求,教育学者们都希望能够对于立体几何这一块“硬骨头”进行更加透彻的研究与分析,为学生找到更加透彻的解决方法,为老师们找到更为可行的教学之路。这不仅对于学生解决问题取得成绩意义重大,同样对于即将走上高中教育岗位的笔者具有深度含义。基于此,笔者希望通过在对于过去十年间浙江省高中数学立体几何相关试题的研究和前人研究的基础之上,分析相关研究方法与研究结论的特性与共性,简略地找到可行的研究方向与思路。
研究背景
在浙江省的多次中学课程改革之中,对于几何课程的改革总是处于其中的“家常便饭”。在教学内容、课程安排、学习方式上都进行了与时俱进的改革。例如,在20世纪80年代,我国便对于立体几何进行了“公理化改革”。随后,在第七次课程标准改革中,为突出学生导向,进而对于当时高中立体几何内容难、繁、旧、偏的现状进行了“大换血”,最终奠定了如今立体几何解题方法的两大基调:①几何直观法②建系设点法[1]。在随后的1996 年立体几何的教学进一步落实了“代数化思想”,即通过代数解决几何问题从而化繁为简。并且,为了引领”四能“提升,提升思维品质,在教育部颁布的《2017年版课标》中明确指出:长方体的载体模型,建立空间观念;通过学习后体会平面向量向空间向量的过渡;体会空间方法和综合法的异同;感悟向量是研究几何问题的有效工具[2]。
由此可见,历年来课改中立体几何的部分变化明显,这体现了学者、数学教师、直到一线学生对高中立体几何解题方法的重视。与此对应的是,立体几何知识一向是高中内容的一个难点,教师难教,学生难学的现象屡见不鲜,对于许多学生来说,空间观念从二维转变成了三维,出现空间想象能力的缺失,推理能力的不足等基础薄弱的现象,如果再进一步运用向量法就出现思维混乱、过于程序化的现象。根据布鲁纳的认知结构理论,简言之,知识的学习就是在学生的头脑中形成一定的知识结构,这种知识结构是由学科知识中的基本概念。一定的知识结构才会形成良好的解题方法,由此解题方法也可以探知中学生的知识结构,其重要性可见一斑。
(三)研究意义
根据上述两块可知,笔者将会对于最基本的两大立体几何解题方法----几何直观法与建系向量法进行着重分析与归纳研究。关于高中立体几何解题方法的研究,不仅有利于改变学生难学、老师难教的局面,更有助于帮助探清直观想象核心素养的培养方法,为高中数学立体几何拓宽具体思路。
研究现状
为了进行本次论文写作,笔者查阅了大量古今中外的相关论文文献,共查阅文献数量49篇,希望能够了解研究现状,从而得以拓宽一定的研究视野。也期得以站在“巨人”的肩膀上,寻找到一定的创新之处,为立体几何解法提供新的见解。下面简单地罗列一下研究现状。
国外研究现状
在初等数学发展之初,最早开始研究几何的数学家便是古希腊时代的欧几里得,这一位痴迷于数学的伟大数学家开创性地对于丰富而又复杂的几何知识进行公理化演绎,并证明了465条定理,编著了传世经典《几何原本》,原本中的压轴便是立体几何知识[3]。
随后,在近代数学蓬勃发展之际,德国数学家克莱因开创性地提出了数学纲领,对于原本所代表地欧氏几何通过群论进行分析,在这一领域做了开创性工作的还有荷兰皇家数学学院的名誉院长Jan Aarts,他对于原本的公理化体系利用现代数学的度量空间等进行了再证,使得立体几何体系更加严密[4]。
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