人教A版(2019)选择性必修第三册 6.3 二项式定理 教学设计

文档属性

名称 人教A版(2019)选择性必修第三册 6.3 二项式定理 教学设计
格式 doc
文件大小 398.0KB
资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2023-02-19 07:38:05

图片预览

文档简介

《二项式定理(一)》教学设计
一、教学设计
1. 教学内容解析
二项式定理是初中乘法公式的推广,是排列组合知识的具体运用,是学习后一章“随机变量及其分布”的基础。中学教材中的二项式定理主要包括:二项式定理的推导,通项公式,杨辉三角,二项式系数的性质等。通过二项式定理的学习,要求学生掌握“猜想-归纳-论证”的数学思想,同时在求展开式、其通项、证恒等式、近似计算等方面形成技能;进一步体会过程分析与特殊化方法等的运用;二项式定理的证明是一个教学难点.这是因为,证明中符号比较抽象、需要恰当地运用组合数的性质。本节课起到了承上启下的作用,是对之前所学计数原理的巩固,也是对之后随机变量及其分布(特别是超几何分布)作铺垫。而在高等数学中它是许多重要公式的共同基础,根据二项式定理的展开,可以得到优美的 =e≈2.718281……
2.学生学情分析
二项式定理是初中学习的多项式乘法的继续,它所研究的是一类特殊的多项式,表现为二项式的乘方的展开式,也是解决某些整除、近似计算等问题的重要方法之一。学生在初中是以多项式的乘法展开为载体,从具体式子感知多项式的展开。学生进入高中一年多的数学学习后,在数学符号化、公理化、抽象化等方面得到了有效的锻炼,逻辑推理能力、转化与化归等数学思想方法得到了训练,特别是,前一节学习了计数原理后,对该节课推导二项式定理奠定了基础。从学生现阶段的思维特点分析,大部分学生解决展开式采用的是的不完全归纳法(猜想),与初中学习的多项式的展开结合起来,从、、、……的展开式的形式特点等方面进行类比,教师可以因势利导,让学生体会从一般到特殊的数学思想方法。然而,无穷大时,能保证展开式恒成立吗?
3.教学策略分析
考虑到本节课要让学生在以下几个方面得到收获:一是掌握二项式定理的推导过程(生长性);二是基础知识,准确理解数学概念(项、项的系数、二项式系数、通项公式等),并能灵活运用数学思想方法;三是“猜想—证明——归纳”的一般规律及方法。基于学生的认知基础和现阶段的数学思维水平,故本节课从学生已有的认知作为出发点,先让学生计算 ……在繁琐的计算过程中激发学生去思考更有效的方法解决该问题。采用了数学探究式教学模式组织教学,在解决简单具体问题的基础上,抽象出解决一般问题的方法,让学生亲身经历“提出问题—解决问题—总结规律”,培养学生独立思考、自主探索、合作交流的学习意识和习惯。更是设置“问题串”,促进学生深层次思考。
在教学过程中,设置“创设问题情境,因疑惑而激趣——亲身体验,探索新知——合作探究,总结规律——典型例题分析——强化训练,巩固提升”让学生体会研究问题的方式方法,培养学生观察、分析概括的能力,以及化归意识。
教学中教师充分发挥主导作用,营造民主、平等、和谐、积极的课堂氛围,充分调动学生学习的积极性,以数学问题情境为立足点,为学生自主探索、合作交流提供足够的时间和空间,放手让学生独立思考,大胆实践,在已有知识和经验的基础上主动建构。并由此获得成功的体验,激发学生学习数学的兴趣和学好数学的信心,践行贵州师范大学吕传汉教授“教思考,教体验,教表达”的理念。
4.教学目标设置
知识与技能:
(1)理解并掌握二项式定理,能利组合思想证明二项式定理;
(2)能利用通项公式求某一项的系数。
过程与方法:
通过学生参与和探究二项式定理的形成过程,培养学生观察、分析、概括的能力,以及化归的意识与方法迁移的能力,体会从特殊到一般的思维方式。
情感、态度与价值观:
培养学生的自主探究意识,合作精神,体验二项式定理的发现和创造历程,体会数学语言的简洁和严谨。
教学重点:用计数原理分析、的展开式,推导二项式定理;
教学难点:利用计数原理分析二项式的展开过程,发现二项式形成单项式之和时各项系数的规律。
二、教学过程
1.创设问题情境,因疑惑而激趣
教师:请同学们计算下面两个题:
【教师巡视2分钟,学生用初中多项式的乘法展开,……】
教师:有的同学计算得很快哦,要不再来计算一个:
【观察学生反应:只有少部分学生用初中方法埋头苦干,大部分学生停下演算静静的思考……】
【说明:学生表示预设学生可能回答或提出的问题】
学生1:就是4个相乘,计算有点麻烦,要算到什么时候去哦!
学生2:我们应该寻求一个能代表这些式子的一个通式。
学生3:就像数列的通项公式吗?
……
教师:你能猜想的展开式是什么吗?
【设计意图:鼓励学生大胆猜想是教学生数学思考问题的开始,也许学生的猜想没有道理,甚至是错误的,但问题意识的种子却已在他们的头脑生根,慢慢发芽……】
教师:同学们,你们现在的困惑,就是牛顿当年的困惑……
那是1664年冬,22岁的牛顿在研读沃利斯博士的《无穷算术》时,引发了许多思考… 都可以用初中多项式的乘法展开,如果你是牛顿,接下来会思考一个什么问题呢?
学生4:研究这三个式子展开式的规律,得到一般的规律。
学生5:一般情形下,当时,等于多少?
……
教师:同学们很聪明啊,和伟大的牛顿当年想的一样啊。那么,研究规律的最终目的是想得到什么结论?今天,就让我们沿着大数学家牛顿的足迹,重温他探究、发现二项式定理的过程。
教师板书:二项式定理:
【设计意图】从学生的认知水平出发设置问题情境,在困惑中激发学生思考解决问题方法,让多数学生能动手动脑,不仅能激发学生学习数学的兴趣,更是调动学生学习新知识的积极性。数学不是冰冷的美丽,她是来自现实的火热思考。问题情境中渗透数学史,且紧扣本节课的主题与重点。
(点评:与数学史情境有机结合,把学生带入本课时学习主题。)
2.亲身体验,探索新知
教师:接下来我们来研究这个问题,应该从哪里入手呢?
学生6:从上面的特殊情况入手,研究、发现它们展开后的规律,再推广到这种一般情况。
学生7:好像每一项都有,只是系数不同。
学生8:不对!有一项只有,有一项只有。
教师:“从特殊到一般”是研究问题的常用方法。同学们观察得很仔细啊!
(预设:学生应该能观察出展开式中项的规律,若观察不出来,教师适当点拨。)
教师:记得刚才有同学说,就是四个相乘,刚才求得的展开式是这样的:。
请思考问题:①展开式中各种类型的项是如何得到的?
②展开式中各项的系数是如何确定的?
(点评:具有导向性的问题能指引学生明确研究方向,教师做到了适时点拨)
学生9:分步计数原理:第一步,第一次取有两种不同的方法;第二步,第二次取有两种不同的方法,共四步,共有项。
学生10:但是展开式只有5项……哦,合并同类项了!
【设计意图】考虑到所任教的学生是贵州省一类示范高中的实验班,基础较扎实,所以直接用课本30页的探究作为该节课探究载体。教师确定研究方向后让学生自主探究,留给学生足够的时间和空间。因为教师提出的两个问题具有明显的指向性,预设能够让学生回忆计数原理。若学生遇到困难,教师可以回到展开式进行点拨。
【预设学生遇到困难,教师提示】
是2个相乘,根据多项式乘法法则,每个再相乘时有两种选择,选或选,而且每个中的或都选定后,才能得到展开式的一项。于是,由分步乘法原理,再合并同类项之前,的展开式有4项,而且每一项都是的形式。
每个都不取的情况有1种,即,即前的系数为;
恰有1个取的情况有2种,即,即前的系数为;
恰有2个取的情况有1种,即,即前的系数为;
因此,
【设计意图】预设当学生思维遇阻时,降低难度,让学困生体会展开式的项及其各项系数的由来;引导学生用计数原理进行再思考,分析各项以及项的个数,这也为推导的展开式提供了方法,使学生在后续的探究“法”。
学生:……
教师:同学们分析得不错。其实,根据多项式乘法法则,展开式的每一项都是从这四个括号中各任取一个字母相乘得到的。我们分析的结论是有五种不同类型的项,第一类:四个括号都取相乘得到;第二类:三个括号都取,一个括号取得到;第三类……,第四类……
教师:A同学,你具体分析有哪几种情形可以得到?它的系数4又是如何确定的?
学生A:是这四个括号中一个括号取,另三个括号取相乘得到的,共有四种取法,所以系数为4。
教师:A同学回答得很好,观察得很仔细,很好地回答了问题①②,请坐!
教师:接下来我们一起看其他情形。(教师多媒体动画演示)
【设计意图】由比课本例题稍微难一点的具体问题启发学生再思考,目的是让学生找到二项式展开式的各项及其各项的系数,对于学生的发现及时给予充分的表扬和鼓励。这个过程让学生亲身经历了从“繁杂计算之苦”到领悟“分步乘法原理与组合数的简洁美”,这也是一个内化的过程。
(点评:教师动画演示,加深学生对展开式来龙去脉的理解,为合作探究作铺垫。)
预设:若学生还是观察不出其规律,采取如下方式。可以为归纳二项式定理的通项公式作铺垫。
说明:教师分析 展开式每一项特征,并师生共同归纳出其表达式;,由学生独立思考并展示。
3.合作探究,总结规律
教师:接下来我们要牛顿一样的思考!
问题:一般情形下,当时,等于多少?
【说明】将学生分成9组,每组7人,2人负责展开式书写并证明;2人负责归纳展开式的特征;3人负责展开式的记录、展示。目的是这样分层提高了学生学习的积极性。学生小组讨论,归纳并总结。时间是8分钟。
【多媒体展示】
共有项;
二项式系数:、、、...、、...、;
通项:
注意区分项,项的系数,二项式系数这三个概念。
【设计意图】通过小组合作学习,加强师生、生生之间的交流。充分体现教师主导学生主体地位,学生深层次的参考与到课堂学习,成为课堂的主人,加深对所得结论的理解,培养学生自主、合作、交流的能力;让学生在探索过程中,充分感受到成功的情感体验,做到吕传汉教授提出的“教思考、教体验、教表达”。
【问题】各二项式系数之和是多少?即
【教师点拨】
(1)将二项式定理左边、都赋值为1,得;
(2)二项式定理给出了一个恒等式,即对两项、的一切取值都成立,因此对其特殊值也成立,赋值法是解决与二项展开式系数有关问题的重要手段。在二项式定理中令,那么二项式定理变成一个关于的函数。所有各项系数和就是。
【设计意图】适当拔高,给学生提供思考的空间,好的数学问题能点燃学生的激情,好奇心总能激发学生有效参与课堂学习。
4.典型例题分析
例1:.
【要求】学生4分钟自主完成,然后教师投影展示部分学生成果;
预设:学生可能出现的两种解法:方法一:直接展开;方法二:先化简后展开。重点强调方法二,先通分化简,再运用二项式定理展开,降低计算难度。
【追问】例题中的第二项,第二项系数,第二项的二项式系数分别是多少?
……
(点评:方法的优化有助于解决问题的“精、准、简”,不断的追问强化了学生对容易混淆知识点理解)
5.强化训练,巩固提升
A组 基础题
(1)求的展开式;
(2)求的展开式的第4项的系数;
(3)求的展开式中的系数;
(4)求的展开式的第四项的二项式系数;
【设计意图】设置题目由浅入深,面向全体学生,巩固新知,把课本例题2安排在训练题组中。
B组 提升题
(1)若的展开式中的系数是,则 .
(2)求的展开式中含x4项的系数为 .
【设计意图】设置问题在学生最近发展区,跳一跳,够得着。知识的灵活运用,对所学新知识点有效提升。
三、归纳总结
(1)通过本节课的学习,你学到了哪些知识?
(2)你掌握了哪些学习数学方法?
【设计意图】师生共同就上述问题进行讨论、交流、总结,让学生充分发表自己的意见。学生自己总结,对知识点进行梳理,加深理解。
四、作业布置
习题组第2题(2);第4题(2)(3);第5题。
五、教学反思
1、教学设计中,设置了“创设问题情境,因疑惑而激趣—亲身体验,探索新知—合作探究,总结规律—典型例题分析—强化训练,巩固提升”五个环节层层深入,环环相扣,充分体现师学、生生的交流互动,在教师主导下,学生通过动手、动眼、动脑,经历了知识的形成和发展过程。
2、以“问题”为红线,促进学生深层次参与课堂学习。本节课在精心设置问题驱动下,学生对知识和方法的探究由表及里,逐步深入。以“问题”为主线组织教学活动,引导学生提出问题并解决问题是教学成败的关键。教学实验表明,学生能否提出问题不仅受其数学基础、生活经历等的影响。本节课由简单的两个问题,开始,接着在,,乃至的困惑下,激发学生去思考新的方法解决这个新问题。问题①展开式中各种类型的项是如何得到的?②展开式中各项的系数是如何确定的?引领学生直至解决问题的核心。在教学各个环节中以问题为主线,引导学生在不断的提出问题与解决问题过程中,领悟科学探索精神,适时的启发学生揭示问题的数学实质,从而促进学生深层次的参与课堂活动。
3、让课堂“动起来,静下去”, 使得学生获得能力提升。
心理学家皮亚杰强调“认识起因于主各体之间的相互作用”,只有客体的形式与学生主体认知结构中的图式取得某种一致的时候,才能完成认识的主动建构,也就是学生获得真正的理解。本节课遵循“兴趣与能力的同步发展规律”和“教、学、研互相促进的规律”,教学中追求简易,重视直观,注重推理能力的训练,尽量创造学习环境,让学生学得生动主动,充分发挥其课堂上的主体作用。
PAGE