|
新课程培训中,专家们对单位圆在三角函数中重要地位的精彩陈述,引起了本人对以往教学中三角函数定义的抽象且不易掌握的反思,也产生了利用好单位圆进行教学的浓厚兴趣。然而在备课活动中,单位圆遭到了绝大多数教师的非议,他们认为三角函数什么内容都要跟单位圆有关系显得很牵强。是他们不肯放弃传统教材教法的处理模式,还是单位圆教学只是专家们的美好设想,不具有现实操作性?为寻求一个合理、科学、有效甚或高效的教学方法,本人就人教A版必修4“同角三角函数的基本关系”一节内容作了一次小型教学调查研究。
1. 研究过程
1.1对象
选取一所普通中学四个平行班213名学生为样本,两名执教教师教龄相同,风格相近。
1.2步骤
两名教师对课本21页至22页到例6为止的内容进行教学,随后出相应的练习。为减少当天教学所带来的即时警示效果,把两个测试题掺入其它几个题目一起布置,第二天收回,进行统计,然后访谈部分被试。
1.3教材处理方式
甲教师为强化单位圆作用作以下两个处理:
第一,把教材中 的抽象推理说明改为用单位圆结合 相似关系来证明(图1);
第二,将例6的解法改为先利用正弦线找到角 的两条终边,然后再分第三和第四象限讨论(图2)。
乙教师都按书本的方式讲,口头强调了例6这种问题要分象限讨论。
2.调查结果
对于问题“1.已知 ,求 的值”“2.已知 ,求 的值”完成情况统计如下:
|
教师 |
有效作业数 |
正确作业数 |
1对2
错数 |
采用三角函数线做法数 |
仿照例6解法数 |
其它方法数 |
|
甲 |
101 |
56 |
27 |
85 |
14 |
2 |
|
乙 |
100 |
67 |
2 |
0 |
99 |
1 |
乙教师任教的班级中学生出错的情况是不分象限笼统给答案,如 ,学生的错误是一致的,但乙教师的作业讲解仍采用强调的方式,学生不能完全接受。对要分象限讨论的思路,甲教师的学生很接受,但对正切线给值定终边的方式一些学生觉得作图有些难;两题都错的原因大都是不把图形作为解题的步骤放上去;仿照例6解答的学生都能答对。
3. 教学差异的知识迁移作用
三天后恰逢双休日,家庭作业中有一选择题:
已知 ,则2 的的位置:( )。
A 一、三象限 B二、四象限 C一、四象限 D二、三象限
甲教师的班级中答对B的学生占了大多数,他们几乎都采用了画终边的方式,能准确确定 的终边,从而准确地确定了2 的终边;乙教师班里的很多学生则认为题目错了,因为 ,所以 在第一、三象限,2 的终边可在每一个象限,所以没有选项。这种模糊的对应导致了角的范围扩大,看来甲教师的学生知识比较容易迁移。
4. 思考
单位圆为载体的教学有一个明显的优势就是对应关系简洁明了,学生认为看得见、摸得着,直观性好,相比课本解答而言,他们心里更感踏实。访谈中学生告知正切线由值定终边刚开始觉得比较难,但熟练以后觉得单位圆对正确解题帮助很大,这与前面的选择题正确率高是一致的;随后的章节中,在讲解与 平行的单位向量时,学生很难接受结论 ,后来很多学生想到利用单位圆的方法(图3),从而使公式变得形象直观,接受起来也就容易了。单位圆作为联系知识的载体,能使三角函数知识建立直观、具体而紧密的联系,这种联系使知识具有更强的可利用性。乙教师只在抽象的代数运算上强调注意符号问题,学生通过机械记忆方式学习,遗忘较快,期末复习时出错率明显增加,新课教学时的准确率优势不复存在。

单位圆的半径1没有单位,从图形角度来讲就是所有的普通圆,借助于可大可小的单位圆做一些变通,学生比较喜欢,也比较熟练。后来甲班学生在正弦函数的图象迁移到画余弦函数的图象时,教师没有任何提示,许多学生习惯地画了一个很大的单位圆,用笔当终边在转动,演示角的终边转动一定度数后,其三角函数线与原三角函数线的关系。有的学生对 非常熟悉,所以在单位圆上以 轴为始边,顺时针转 的大小(图4),把余弦线竖了起来,

保证了纵坐标描绘的正确性,在学生对角的终边进行旋转变换时,单位圆起了一个有力的“拐杖”作用;还有一些学生为把余弦线竖起来,在单位圆上比拟的时候发现把余弦线逆时针旋转 就可以达到目的,且正负一致,而此时, 的终边也转了 (图5),所以发现有向线段OM=ON,即 ,所以余弦函数的图象是正弦函数向右平移 得到的。他们的思维方式也使教师收益匪浅。

由于从单位圆定义三角函数,到利用三角函数线画三角函数的图象间隔太长,对养成用单位圆的知识解决问题的意识和能力有不利影响,在利用三角函数线画图时已经有些生疏,作图不熟练,师生间互动不起来,所以只好以教师讲授为主。如果教材能在这两者之间增加用单位圆解决三角函数问题的机会,例如不仅借助单位圆推导诱导公式,而且也借助单位圆解答“已知函数值求角”“已知一个三角函数值求其余三角函数值”,使单位圆有更多的用武之地,那么单位圆的优势就更能发挥的充分,学生也会在三角函数学习中更习惯地使用单位圆。
参考文献:
[1] 数学课程标准研制组.普通高中数学新课程标准(实验)解读[M].江苏:江苏教育出版社,2004
[2] 章建跃.为什么用单位圆上点的坐标定义任意角的三角函数.数学通报,2007,1
[3] 普通高中课程标准实验教科书数学4(必修).北京:人民教育出版社,2004 |