关键词:几何概型教学;观念;模型;兴趣
作者简介:黄映磊,任教于浙江省衢州高级中学。
人教版数学必修3第三章中的几何概型是高中数学课程改革中的新增内容。如何把握这一内容的教学,是每一个高中数学教师面临的新课题,执教过几何概型这部分内容的教师,都有这样的感觉:几何概型的教学比较抽象,学生理解起来很困难。笔者通过教学,对这部分内容进行了一些思考,下面笔者将谈谈自己的看法和体会,与同行商榷。
一、利用反例,转变错误观念
数学由证明和反例组成,数学发现主要是提出证明和构造反例。从科学性来讲,反例是推翻错误命题的有效手段;从教学上而言,反例能够加深对正确结论的全面理解。美国数学家B.R.盖尔鲍姆曾说:“一个数学问题用一个反例予以解决,给人的刺激犹如一出好的戏剧”。高中阶段由于学生对概率知识和随机现象只停留在了解阶段,对概率的相关知识并不作深入的研究,因此对有些结论我们可以通过反例来说明其错误性。
例1:不可能事件的概率为零,概率为零的事件不一定是不可能事件;必然事件的概率为1,概率为1的事件未必是必然事件。
分析:教材中,古典概型被安排在几何概型之前,我们知道,当考虑的概型为古典概型时,概率为零的事件一定是不可能事件。受先入为主思想的影响,学生会认为:当考虑的概型是几何概型时,概率为零的事件也是不可能事件。事实并非如此。通过举反例,学生很容易纠正这一错误观点。
如右图,设试验E为“向边长为1的正方形内随机
抛掷一粒芝麻”,事件A为“芝麻落在正方形的中心O”。
尽管,但A却可能发生。
发生上述情形的原因在于随机事件所在的区域是一个单点,单点的长度、面积、体积均为0,因此,当考虑的概型是几何概型时,概率为零的事件未必是一个不可能事件。同样,由对立事件知,概率为1的事件未必是必然事件。
二、利用对比,建立正确模型
概率中会涉及很多的新概念和新模型,它们之间往往具有一定的抽象性和相似性,使得学生对这些概念和问题的理解容易产生混淆。为此在教学中,教师可通过其中某些概念和问题之间的比较,引导学生对比辨析,推敲它们之间的区别与联系,分析问题的异同所在,深刻理解概念,主动构建正确的模型。
例2:在等腰直角三角形ABC中,在斜边AB上任取一点M,求AM的长度小于AC的长度的概率。
例3:在等腰直角三角形ABC中,过直角顶点C在内部作一条射线CM与线段AB交于点M,求AM的长度小于AC的长度的概率。
根据新课标人教版对几何概型的定义,要看清楚基本事件的组成,且几何概型的本质是基本事件的等可能性和无限性。把点看作基本事件后,基本事件的等可能即为“点在什么样的特定区域内均匀分布”是解决几何概型问题的关键。
分析:例2中的基本事件应该是点M,点M在线段AB上可以均匀的移动,即点M在线段AB上出现的可能性是相等的。解法:如图,在AB上截取AD=AC,则AB=AC=AD,设事件E为“AM的长度小于AC的长度”,则
例3:中的基本事件是射线CM,当点M在线段AB上移动时,射线CM扫过的区域三角形面积是不均匀增加的,即所作的射线不是等可能的。而射线CM扫过的区域角是均匀增加的,这时所作的射线是等可能的。正确解法:在AB上截取AD=AC,连接CD,则∠ACD=67.5°,设事件E为“AM的长度小于AC的长度”,则.
上面的两个问题是形似质异的几何概型问题,都是在同样的直角三角形中求AM的长度小于AC的长度的概率。但由于事件的条件不同,等可能的角度不同,概率当然会不同。
事实上,教学中教师的教学内容对学生课后解决问题有一定的暗示作用,很多学生已经习惯于依葫芦画瓢,是什么导致学生先会后又不会了呢?实质就是学生并未真正理解概念。通过以上变式的训练,引发学生解决问题中出现的观念冲突,让学生在对比中辨析概念、问题,寻找相应的概率模型,帮助学生完善认知结构,培养学生研究问题、分析问题、解决问题的意识和能力。
三、联系实际,激发学习兴趣
兴趣是最好的老师。没有兴趣的学习,好比无源之水,日见其竭;无根之木,日见其枯。正如著名教育家皮亚杰所说:“所有智力方面的工作都要依赖兴趣。”因此,在数学教学中,教师要运用兴趣在学生和数学知识之间架起的桥梁,让学生通过桥梁进入数学大门,才能研究、探索数学知识,在实践中应用数学知识。
例4:两对讲机持有者张三、李四,为卡尔货运公司工作,他们对讲机的接收范围是25km,下午3:00张三在基地正东30km内部处,向基地行驶,李四在基地正北40km内部处,向基地行驶,试问下午3:00,求他们可以通过对讲机交谈的概率。
分析设x.y为张三、李四与基地的距离。于是,,它们构成实数对(x.y
)构成的集合为基本事件对应的几何区域。以基地为原点建立坐标系.,图中方形区域内的点代表基本事件组,阴影部分的点代表所求事件。区域总面积1200,可以交谈即。
例5:在射箭比赛中,人距离靶70米。环靶为圆形,直径122厘米,自中心向外分别为黄色、红色、浅蓝色、黑色和白色五个等宽同心圆色区。每一色区由一条细线分为两个同色的等宽区,这样就构成了10个等宽的环区。黄色圆形区直径12.2厘米。在北京奥运会上,谁获得了中国射箭第一块奥运金牌?她和韩国选手在最后一箭才决出了胜负,结合概率知识,你能求出她射中10环的概率是多少吗?
如图,设试验E为“箭中靶”,事件A为“箭射中黄色圆形区”(射中10环),则
中学生的心理特点之一,是具有强烈的好奇心与求知欲,强烈的好奇心能引起学生浓厚的学习兴趣,而浓厚的兴趣又能激起学生强烈的求知欲。北京奥运会是所有中国人都关心的体育盛会,手机通话学生在生活中接触较多。教师创设这样学生熟悉的事例,不仅可以活跃课堂气氛,集中学生的注意力,诱发学生的好奇心和学习动力,而且可以增强学生的求知欲,发挥学生的主体作用,产生学习兴趣。同时面对0.01的可能性和压力,张娟娟仍然完成了这最重要的一箭,给了学生更多的思考和情感上的升华。
新课标提出教学要关注学生的知识与能力,更要关注学生的情感、态度、价值观等。几何概型这部分内容与实际生产和生活联系紧密,应用非常广泛。在实际教学中,教师可以多举例,方便学生理解概念,确定正确的数学模型,从而激发学生的求知欲,对数学学习产生浓厚的兴趣。
(作者单位:浙江省衢州高级中学324004)