立足南昌地标,玩转将军饮马(最短路径建模实践)——南中高新优秀教师、本工作室成员李璇老师公益录播微课《最短路径问题——将军饮马》
立足南昌地标,玩转将军饮马(最短路径建模实践)——南中高新优秀人民教师、本工作室成员李璇老师公益录播微课《最短路径问题——将军饮马》
李璇,中共党员。始终恪守师德、潜心育人,深耕课堂教学,注重因材施教。教学中坚持以生为本,将数学知识与生活实际相结合,着力培养学生的数学思维与学习能力,课堂生动高效。工作认真严谨,积极参与教研教改,不断提升专业素养,教育教学成绩突出,深受学生喜爱、家长信赖。曾获得青年解题大赛一等奖、二等奖,弘毅杯二等奖,南昌市作业设计大赛三等奖。
教育格言:千教万教,教人求真;千学万学,学做真人。
本节课紧扣初中数学四大核心素养:数学抽象、逻辑推理、模型观念、应用意识。新课标明确要求学生能运用图形的轴对称变换,将现实中的最短路径实际问题抽象为几何模型,掌握“化折为直”的转化思想,能通过推理验证几何最值结论,学会用数学模型解决生活实际问题,提升几何直观与逻辑论证能力。
摒弃传统公式灌输、机械刷题模式,以生活情境激趣、动手探究为主、模型建构为核、素养落地为终。遵循“情境问题—抽象建模—探究验证—归纳迁移—实际应用”的新课标课堂流程,引导学生自主发现轴对称的转化价值,理解最短路径的本质,实现从“解题”到“悟理、建模、用数学”的能力升级。
八年级学生已掌握两点之间线段最短、轴对称的性质、垂直平分线性质等基础知识点,具备初步的几何作图和简单推理能力。但学生存在思维短板:无法将生活折线最短问题转化为线段最短模型,难以理解“轴对称化折为直”的底层逻辑,缺乏几何最值问题的推理验证思维,符合新课标要求的“重难点分层突破、循序渐进培养高阶思维”的学情特点。
(1)理解经典“将军饮马”最短路径问题的几何模型,区分直线同侧、异侧两点的最短路径差异;
(2)掌握作对称点、化折为直、连线找点的标准解题步骤,能规范尺规作图确定最短路径动点位置;
(3)能利用轴对称性质和“两点之间线段最短”公理,完成最短路径的推理证明。
(1)几何直观思维:能根据实际情境快速剥离无关信息,抽象出点、线几何图形,建立图形与实际问题的对应关系;
(2)转化建模思维:突破“折线最短”思维局限,主动建构“轴对称化折为直”的转化思维,形成几何最值问题的固定思维路径;
(3)逻辑推理能力:能从公理出发,有条理、完整地完成猜想、验证、证明的推理过程,提升严谨的几何论证能力;
(4)迁移创新能力:能将经典将军饮马模型自主迁移到坐标系、生活选址、路径规划等新情境,具备举一反三的变式思维。
(1)通过动手操作、动态演示、小组探究,经历“实际问题→几何抽象→模型建构→推理验证”的完整过程;
(2)深度感悟转化思想、数形结合思想,掌握几何最值问题的通用解题思路。
(1)借助经典数学历史典故,感受数学文化魅力,激发几何探究兴趣;
(2)体会数学源于生活、用于生活,培养用数学思维解决实际问题的应用意识和创新意识。
重点:建构直线同侧两定点最短路径模型,掌握利用轴对称“化折为直”解决最短路径问题的方法。
难点:理解对称变换的转化原理,规范完成最短路径问题的几何推理证明,实现模型的灵活迁移应用。
多媒体课件、几何动态演示动画、直尺、圆规、课堂探究任务单、小组合作记录表
结合新课标生活化要求,延伸生活场景:小区充电桩选址、公路驿站修建、导航最短路线规划,本质都是最短路径问题,引发学生思考:如何实现最短?
已知:定点A、B在直线l异侧,动点P在直线l上,求PA+PB的最小值。
(2)师生归纳:直接连接AB,与直线l的交点即为动点P,最小值为线段AB的长度;
探究2:核心模型——直线同侧两点最短路径(重点突破)
已知:定点A、B在直线l同侧,动点P在直线l上,求PA+PB的最小值(将军饮马原型)。
(1)猜想尝试:学生自主在直线l上取多个点,测量对比PA+PB的长度,发现不同点位路程不同,存在最小值;
(2)难点引导:同侧两点无法直接连线,如何把折线PA+PB转化为直线上的线段?
引导学生利用轴对称性质:对称轴上的点到对称点距离相等
(4)推理证明:在直线l上任取异于P的一点P',连接P'A、P'B、P'A'。
∵ A、A'关于直线l对称,∴ PA=PA',P'A=P'A'(轴对称性质)
根据两点之间线段最短,可得A'B<P'A'+P'B,即PA+PB最小。
1.如图,直线m是△ABC中BC 边的垂直平分线,点P是直线m上的一动点.若AB=6,AC=4,BC=7,则△APC周长的最小值是( )
2.如图,已知点D、点E分别是等边三角形ABC中BC、AB边的中点,AD=5,点F是线段AD上的动点,则BF+EF的最小值为_______
3、如图,在△ABC中,∠ACB>90°,△ABC的面积为18,AB=9,BD平分∠ABC,E, F分别是BD,BC上的动点,则CE+EF的最小值为_______
1. 知识层面:掌握将军饮马同侧、异侧两种最短路径模型;
2. 方法层面:轴对称化折为直,转化思想解决几何最值问题;
3. 素养层面:学会将生活问题抽象为几何模型,养成严谨推理的数学思维。