数学归纳法教学设计

数学归纳法教学设计一．教学内容分析数学归纳法作为直接证明的一直特殊方法，主要用于证明与整数有关的数学命题。人教课标准版教科书把数学归纳法安排在选修2—2第二章推理与证明中，教学时间为2课时，此教案为数学归纳法的第一节课。在此之前，学生已通过数列一章的内容和推理与证明内容的学习，初步掌握了由有限多个特殊事例得出一般结论的推理方法，即不完全归纳法，知道不完全归纳法是研究数学问题猜想或者发现数学规律的重要手段。但是由有限个实例得出结论的推理只是合情推理，而合情推理得出的结论未必正确。因此为了弥补这一不足，我们必须学习严谨的科学论证方法——数学归纳法！它是促进学生从有限思思维发展到无限思维的一个重要载体，也是培养学生严密的推理能力和抽象思维能力的好素材！教学重点 理解数学归纳法的实质意义，掌握数学归纳法的证题步骤教学难点 数学归纳法证题有效性的理解二、学情分析学生通过推理与证明前两节的学习，已经基本掌握了归纳推理，且已经具备了一定的观察、归纳、猜想能力。通过教学方法的改革和素质教育的实施，学生已基本习惯了对已给问题的主动探究，但主动提出问题和质疑的习惯仍旧需要进一步加强。结合教学内容的特点，本节主要采用“探究式学习法”进行教学。三、教学目标依据教学大纲和对教材内容的分析，以及结合学生已有的知识基础，本节课的教学目标是：知识与技能目标：1了解“归纳法”的含意2．理解“数学归纳法”的实质；3．掌握数学归纳法证明命题的两个步骤，会用“数学归纳法”证明简单的恒等式。过程与方法目标：1．经历观察、思考、分析、抽象、概括出数学归纳法的两个步骤，初步形成归纳、猜想和发现的能力；2．经历数学归纳法解题步骤的获得和用“数学归纳法”证明简单恒等式的过程，初步理解和掌握“归纳——猜想——证明”这一探索发现的思维方法和利用“反例”否定命题的数学方法。情感、态度与价值目标：1．通过数学归纳法的学习初步形成严谨务实的科学态度和严谨的数学思维品质与数学理性精神；2．认识有限与无限的辩证关系；3．感悟数学的内在美，体会数学的博大精深四、教学过程一、创设问题情景师：本节课我们学习《数学归纳法》（板书）。在本章第一节我们学习了合情推理与演绎推理，下面请同学们思考一下，“天下乌鸦一般黑”这一结论是通过合情推理还是通过演绎推理得到的？生：“天下乌鸦一般黑”这一结论是通过不完全归纳法得到的，不完全归纳法是合情推理。师：由合情推理得到的结论是否一定正确？生：教科书上明确指出：由合情推理得出的结论未必正确。师：回答的很好，不完全归纳法得到的结论带有猜想的成分，因此推理所得的结论不一定正确（顺便指出人们已在非洲的坦桑尼亚发现三种并非全黑的乌鸦，在日本也发现了一只全身皆白的真正的白乌鸦），但是它具有猜测和发现结论、探索和提供证明的思路和方向的作用，在数学上，我们很多时候是通过观察→归纳→猜想，这种思维过程去发现某些结论的。师：我们先来探究下面一个问题：数列{}中；生：写出数列{}前几项，观察可知{}是周期为6的周期数列，所以==1。师：很好。本题是观察数列{}前几项，归纳出一般的规律，再由一般的规律写出。我们再来探究一个问题：已知数列{}的通项公式为，学生分别计算、、、的值，猜想的值，并计算的值。生甲：由此可猜想=n。生乙：甲的猜想不正确，因为。师：乙的回答是正确的，本题也是观察数列{}前几项，归纳出一般的规律，再由一般的规律写出，但结论是错误的。总结：通过前面两个例子，使我们进一步认识到用不完全归纳法得出的结论，因为只考察了部分情况，结论不一定具有普遍性。现在请同学们想一想，在以前给出的数学公式中，有没有用不完全归纳法得出的？生：有。例如等差数列通项公式的推导。师：很好。我们是由等差数列前几项满足的规律：，，，，……归纳出了它的通项公式的。等差数列的通项公式也是由有限个特殊事例归纳出来的，也可能不正确，又因为正整数有无限多个，不可能一一验证，那么该如何证明这类有关正整数的命题呢？二、设置问题，引导探究师：同学们小时侯放过鞭炮没有？生：（没）放过。（课堂气氛由刚才的沉思变得开始活跃）师：无论放过还是没放过，相信同学们对放鞭炮都很熟悉，下面请思考：点燃一盘鞭炮后，满足什么条件，一盘鞭炮可以全部响？生：若前一个响，则后一个也响师：这样就保证了可以递推下去，鞭炮就可以全部响了，是吗？生：不是。若第一个鞭炮不响，则一盘鞭炮也不会全部响，所以，还要有一个条件：第一个炮要响。师：大家说有了这两个条件，点燃一盘鞭炮后鞭炮是不是可以全部响呢？生：是。师：上面的同学说得很好，要使一盘鞭炮全部响应满足两个条件，第一个条件是：第一个炮要响；第二个条件是：若前一个响，则后一个也响，该条件可转化为：假设第个炮响张，第个炮一定响。学生类比鞭炮全响的原理，探究出证明有关正整数命题的方法（建立数学模型）。（1）n取第一个值(例如)时命题成立;（2）假设n=k(k)命题成立，利用它证明n=k+1时命题也成立。满足这两个条件后，命题对一切n均成立。现在你能不能利用这种思想（递推思想）来证明等差数列通项公式呢？三．方法尝试（学生共答，教师板书）证明：（1）当时，左边，右边，等式是成立的。（2）假设当时等式成立，就是，下面看看是否能推出时等式也成立，那么等于什么？生：由可得。师：看来时等式也成立，这样做对吗？生：（齐答）不对。师：用数学归纳法证明数学命题时，难点和关键都在第二步，而这一步主要在于合理运用归纳假设，即以“n=k时命题成立”为条件，证明“证时命题也成立”。这里容易出现的错误是证明中不使用“n=k时命题成立”这个条件，而直接将n=k+1代入命题，便断言此命题成立，从而得出原命题成立的结论。下面请同学们给出正确的证明过程。（学生齐答，教师继续板书）。这就是说，当时，等式也成立，大家说有了这两步，是不是就证明了等差数列通项公式的正确性了呢？生：时等式成立时等式成立时等式成立……所以取任何正整数等式都成立。师：我再补充一点：完成第一步、第二步后，必须要下结论，其格式为：根据⑴⑵可知公式对任意都成立.四、理解升华师：上面这种证明方法叫做数学归纳法，数学归纳法一般被用于证明与正整数有关的数学命题，下面请同学们总结一下用数学归纳法证题的步骤。学生交流后，共同总结，教师板书：（1）证明当取第一个值（例如或2等）时结论正确；（2）假设当（，且）时结论正确，证明当时结论也正确。根据（1）和（2），可知命题对从开始的所有正整数都正确。概括起来就是“两个步骤，一个结论。”师：用数学归纳法证题时，两个步骤各起到了怎样的作用呢？生：第一步是命题递推的基础，第二步是命题递推的根据。师：回答的很好，我再强调一点：数学归纳法证题时这两个步骤缺一不可，只有把两个步骤中的结论结合起来，才能断定命题成立.五、数学归纳法的应用师：我们已经知道，由不完全归纳法得到的结论未必可靠，因而必须作出证明。若命题是与正整数有关的，证明可考虑用数学归纳法。下面请同学们看一道例题。例1：用数学归纳法证明：本例主要由学生完成，教师适时作必要引导。这样处理有利于培养学生用所学知识解决问题的能力。教师主要引导学生参与讨论的内容是：1

当时，证明的目标是什么？2当时，能否这样证明：例2：在数列{}中,＝1,(n∈),先计算，，的值，再推测通项的公式,最后证明你的结论．本例要求学生先猜想后证明，意在使学生经历一次数学研究与发现的完整过程，并一步熟悉数学归纳法。教学中可先让学生思考3分钟，然后让两位学生在黑板上板书解题过程，最后师生共同分析两位学生的解法。六、小结（师生共同完成）（一）给出以下问题：1本节课的主要内容是什么？（数学归纳法证明命题的步骤、关键、核心，要注意的问题）2．数学归纳法与归纳法的关系（归纳法是有一系列特殊事例得出一边结论的推理方法，它属于归纳推理。而数学归纳法它是一种演绎推理方法，是一种证明命题的方法！因此，它不属于“不完全归纳法”！甚至连“归纳法”都不是！）3．从这节课的学习中你有何感