高中数学《几何概型》教学设计.doc

几何概型教学设计一、教学内容解析几何概型是苏教版高中教材必修三第3章第3节的内容,安排在随机事件及其概率和古典概型两节之后，是在学生学习了概率的统计定义和等可能定义之后学习的.本小节大致安排教学两课时，本节课是第一课时，是一节概念新授课.几何概型是在古典概型基础上的进一步发展，是继“古典概型”之后的第二类等可能概率模型，是等可能事件的概念从有限向无限的延伸.学好几何概型，对学生全面系统地掌握概率知识及辩证思想的进一步形成具有重要作用.几何概型的关键是寻找合理的几何模型，通过建立无限个等可能基本事件与几何模型中特定区域的对应关系，用几何区域的测度刻画无限个等可能基本事件，达到求解相关概率问题的目的，体现了抽象概括建立模型的思想方法和数形结合的思想方法，是概率问题与几何问题的一种完美结合.教学中通过让学生对丰富而具体的实例的观察、分析、归纳、抽象，亲历几何概型的概念建构过程,使学生经历对事物从特殊到一般，从具体到抽象，从感性到理性的认知过程，逐步养成透过事物的表象把握本质的思维方法，培养学生的理性思维能力、抽象概括能力和数学建模能力，增强学生的辩证唯物主义世界观，进一步树立科学的人生观、价值观.本节课的教学重点:几何概型概念的建构和建立合理的几何模型进行简单的几何概率计算.二、教学目标设置结合普通高中数学课程标准对高中数学课程的总目标以及对几何概型的教学要求“初步体会几何概型的意义”，我将本节课的具体教学目标确定为以下三点：1.通过对具体实例的观察和分析，了解几何概型的两个基本特点，并会判断实际问题中的概率模型是否为几何概型.2.经历几何概型的概念建构过程,感受数学的拓广过程， 体会从感性到理性的思维过程，提高数学归纳能力和数学抽象能力.3.会通过建立合理的几何模型进行简单的几何概率计算,注重建模过程，体会数形结合思想.三、学生学情分析初中教材中已涉及到个别简单的几何概型问题，学生凭借直觉与生活经验能把问题的结果计算出来，但缺少从数学的内部对问题的理解.本节课的教学目的也正是在学生已有认知的基础上对概念的完善与系统化.在本章中，学生已经学习了概率的统计定义和古典概型，掌握了两种计算事件发生概率的方法:一是用频率估计概率；二是用古典概型的公式来计算概率.在古典概型一节中学生已经会把事件分解成等可能基本事件，知道它的两个特点是等可能性和有限性，并经历了从基本事件的角度建构了古典概型的定义和概率计算公式.类比古典概型，通过分析基本事件，学生容易知道几何概型中基本事件的特点是等可能性与无限性.但学生对无限个等可能基本事件的量化具有困难，需要教师引导.在运用公式解决实际问题时，选择合适的模型，将实际问题转化几何概型问题对学生来说比较困难.我校为农村普通高中，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.本课教学难点：几何概型概念的建构及解决实际问题时如何从背景中确定特定几何区域及其测度.为突破难点，在概念建构过程中我结合分析内容形成框图，利用框图直观的表示无限个等可能基本事件与几何模型中特定区域的对应关系，有助于学生理解概念，并为在实际应用中合理建模打下基础.而在应用阶段，我通过适当改造和增补例题与练习，分步化解难点，逐步提高思维的层次，深化学生对概念和公式的理解，培养学生的思维能力，提高学生的建模能力.四、教学策略分析根据以上分析，本节课结合启发式教学原则，采用学生探究与教师讲授相结合的教学方法，结合多媒体辅助教学.教学的过程，是一个再加工，再创造的过程，是把已经浓缩为结论的这一本来富有生命力的知识的形成过程重新演绎的过程.依据几何概型的发生发展过程和学生的思维规律，我通过设置情境导入，复习回顾，探究分析，概念建构，数学应用，回顾总结六个环节来开展教学.教学中，首先选择了初中教材选学部分涉及的一个简单几何概型问题作为先行组织材料，通过先凭直觉计算概率，再类比古典概型分析计算的合理性，最后通过试验验证结果的正确性，让学生从已有认知经验出发，从直观的计算到理性的分析来初步感受几何概型的特点.然后再提供两个不同背景的实例，让学生进行探究并交流，最后通过对三个实例的观察、分析、归纳、抽象，亲历几何概型的概念建构过程.在教学过程中，我以“问题串”为载体，以问题引领教学，以问题驱动学生主动参与知识建构、合作探究.所设置的问题让学生跳一跳就能够得到，激发学生的学习主动性.在学生探究与讨论过程中，我加入到思维能力薄弱的小组中，及时给予引导和提示，力争让所有学生都能在尝试、探索的过程中，体会数学知识的形成和发展过程.因此，我的教学理念是过程性、问题性和主体性.五、教学过程（一）问题情境情境1取一个边长为2a的正方形及其内切圆，随机地向正方形内投一粒米，（假设米粒能落在正方形内任意一点且米粒的面积不计），求米粒落入圆内的概率（人教版九年级数学上册p147试验与探究）问题1：请解答并说明解答依据.师生活动：学生用内切圆与正方形面积之比表示了概率，但无法说出这样计算的理论依据.【设计意图】创造性地使用教材，将初中教材中已出现但没有深入研究的一个简单的几何概型问题作为情境引入，学生凭直觉和经验能算出结果，但缺少理论的支撑，以此激发学生的探求欲望，促使学生由对问题的感性认识转向理性思考.（二）复习回顾问题2：我们已有哪些求随机事件概率的方法？师生活动：通过问题让学生回顾已有的计算随机事件概率的方法及古典概型的两个特点. 【设计意图】在学生无法回答情境1的解答依据时，引导他们回顾已有求概率的方法.为从数学内部研究情境1提供 “先行组织者”，给学生类比的对象和方法.（三）探究分析问题3:我们从什么角度对情境1展开分析？师生活动：通过教师追问，引起学生思考.生：我们也从基本事件角度对情境1展开分析.师：具体分析哪些问题？生：试验中每一个基本事件是什么？每个基本事件是否等可能？所有基本事件共有多少个？指定事件中有多少个基本事件？师:请大家就以上4个小问题对情境1展开分析.生：试验中的一个基本事件应该是米落在正方形内的一个点，每一个基本事件的发生都是等可能的，这样的基本事件共有无限个，指定事件含有的基本事件也是无限个.师：是古典概型吗？生：不是，古典概型中所有的基本事件只有有限个，而这里是无限个.师：那我们就无法用数值来表示基本事件的个数m和n了.那它与古典概型有相同之处吗？生：有，每一个基本事件的发生都是等可能的.【设计意图】引导学生从已有知识经验出发，类比熟知的古典概型问题，从基本事件的角度出发对问题1进行分析.通过分析发现此问题仍是一个等可能模型，不同于古典概型的是基本事件的个数由有限个变成无限个，无法用数值刻画，从而形成认知冲突.问题4：如何刻画不易计数的无限个等可能基本事件？师生活动：教师引导学生分析，每个基本事件与正方形内一个点对应，所有基本事件与正方形对应，所求事件与内切圆对应，从而将基本事件的个数之比用内切圆与正方形的面积之比合理的替代.教师在黑板上板书上述对应关系.【设计意图】通过引导学生分析得到基本事件与点对应，所求事件与几何图形对应，从而将基本事件的个数之比用几何图形的面积之比合理的替代，说明计算的合理性，让学生初步感知数形结合的思想方法，同时为后面形成几何概型形式化的定义做铺垫.问题5：你有办法验证结果的正确性吗？师生活动：学生提出验证的试验方案与试验注意点，教师多媒体演示投米粒试验，师生合作验证了计算结果的正确性.教师追问，学生思考.师：当投到正方形内的点数很多时，同学们有什么发现？生：这些点几乎把整个正方形填满了.师：对，这就用图形直观地反映了所有的基本事件与正方形相对应.这种对应反映了我们数学中的一种什么思想?生：数形结合.【设计意图】通过多媒体演示投米粒实验，用频率估计概率，进一步验证了计算结果的正确性.后面的追问让学生进一步体会数形结合思想在解决问题中的作用.师：将情境1中的红色区域移动位置，或改变其形状和大小，概率发生变化了吗?由此你能发现什么？【设计意图】通过对情境中几何图形的变化，引发学生对几何概型本质特征的思考，帮助学生理解“事件a发生的概率只与红色区域的面积成正比，而与其位置、形状无关”.问题6：请参照情境1的研究思路对情境2和情境3进行分析.情境2取一根长度为3m的绳子，将绳子拉直后,在绳子上随机选择一点,在该点处剪断.那么剪得两段的长都不小于1m的概率有多大？ 情境2 情境3情境3一个棱长为20cm盛满水的正方体水池中有一个病毒,病毒可能出现在水池中的任意一个位置,它距离水池底不超过5cm的概率是多少？师生活动：学生自由选择一个情境，类比情境1展开分析，给出解答并说明理由，教师予以点评.【设计意图】情境2、情境3分别是以长度之比、体积之比表示概率的，采用不同的度量量之比，给予学生更丰富的体验.在这两个问题中，我们始终将对“基本事件”的分析作为解决概率问题的着眼点，进一步从等可能性、无限性两方面来区别古典概型与几何概型，深化学生对几何概型基本特征的体会.（四）建构数学问题7：请结合前面的分析,总结三个试验具有的共同特点.师生活动：在教师的引导下，学生经过观察、分析，归纳，分三个层次总结三个试验的共同点即第一层基本事件及其特点，第二层指定事件a发生的条件，第三层指定事件a的概率的表示方法.教师结合学生的分析，完善框图，将无限个等可能基本事件与几何模型中特定区域的对应关系直观体现：师生共同完成几何概型的特点、几何概型的概念和概率计算公式的建构.【设计意图】通过让学生对丰富而具体的实例的观察、分析、归纳、抽象，亲历几何概型的概念建构过程,使学生经历对事物从特殊到一般，从具体到抽象，从感性到理性的认知过程，逐步养成透过事物的表象把握本质的思维方法，培养学生的理性思维能力、抽象概括能力.（五）数学应用例1射箭比赛的箭靶涂有五个彩色得分环.从外向内为白色、黑色、蓝色、红色，靶心是金色.金色靶心叫“黄心”.奥运会的比赛靶面直径为122cm，靶心直径为12.2cm.运动员在70m外射箭.假设射箭都能中靶，且射中靶面内任一点都是等可能的，那么射中黄心的概率为多少？师生活动：学生分析试验中的基本事件及其特点，判断该问题为几何概型，确定d，d区域及测度.教师板书示范解题过程，并引导学生归纳解题步骤：记判算答.【设计意图】例1是对所学概念和公式的一个简单应用.其形式与情境1类似，但学生对问题的认识已由感性上升至理性，开始尝试着运用所学理论从数学内部对问题展开分析和解答.解题步骤的归纳让学生体会规范的书写是思维过程的完美再现.练习在1l高产小麦种子中混入了一粒带麦锈病的种子，从中随机取出10ml，其中含有麦锈病种子的概率是多少？师生活动：学生独立完成，教师点评.学生总结解决几何概型问题的分析思路.【设计意图】练习题中的背景没有例1直观，需要学生理性分析，抽象出基本事件对应的几何区域，有助于学生养成透过事物的表象把握本质的思维方法.例2在等腰直角三角形中，在斜边上任取一点，求小于的概率例2图 变式图师生活动：师生共同分析，解答.师：请同学们比较例1和例2，哪个问题简单点？【设计意图】例2中的区域d需要学生确定，这是建模的一个难点.这里通过对两个例题的比较，提炼出“确定区域找临界”这一方法，从而突破了这个难点.变式在等腰直角三角形abc中，过直角顶点c在abc内部任取一条射线cm，与线段ab交于点m，求小于的概率师生活动：学生尝试解答，相互交流.教师多媒体演示，确定等可能基本事件及其对应几何区域.【设计意图】测度的确定也是建模的一个难点，通过对两个背景相似而基本事件不同的问题的对比研究，引导学生发现当等可能的角度不同时，测度不同，其概率值也会发生改变，从而突破确定测度这一难点.对变式的研究加强了学生对几何概型本质的进一步认识，