教学研讨｜2.3.1 直线与平面垂直的判定（第1批课例）
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▍来源：网络
一、教学内容解析
本节是北师大版高中数学必修2第一章第6节第一课时，是立体几何的核心内容之一，在学生学习了线面平行关系之后，是对学生“直观感知、操作确认、归纳总结、初步运用”的认识过程的一个再强化。
二、教学目标
知识与技能
通过直观感知、操作确认，理解线面垂直的定义，归纳线面垂直的判定定理， 并能运用定义和定理证明一些空间位置关系的简单命题。
过程与方法
通过线面垂直定义及定理的探究过程，感知几何直观能力和抽象概括能力，体会转化思想在解决问题中的运用。
情感、态度与价值观
通过播放天安门广场升旗仪式的视频，激发学生的爱国热情；
通过线面垂直定义及定理的探究，让学生亲身经历数学研究的过程，体验探索的乐趣，增强学习数学的兴趣。
三、学生学情分析
学生已经学习了直线和平面、平面和平面平行的判定及性质，学习了两直线（共面或异面）互相垂直的位置关系，有了“通过观察、操作并抽象概况等活动获得数学结论”的体会，有了一定的空间想象能力、几何直观能力和推理论证能力。
四、教学策略分析
采用“启发－探究”的教学方法，通过一系列的问题串及层层递进的的教学活动，引导学生进行主动的思考、探究。帮助学生实现从具体到抽象、从特殊到一般的过度，从而完成定义的建构和定理的发现并且在充分理解判定定理的基础上能对其进行简单应用，能解决简单的直线与平面垂直的证明问题。
在直线与平面垂直概念形成的过程中，构建“墙角的竖直棱为什么与地面垂直？”的问题情境，通过动画展示，在师生互动中，让学生认识到“墙角的竖直棱与地面内的所有直线都垂直”之后，得出直线与平面垂直的定义。通过小组讨论“为什么比萨斜塔看起来与地面不垂直？”得出“只要地面内有一条直线与比萨斜塔所在直线不垂直，那么比萨斜塔所在直线与地面所在平面不垂直。”这就从正反两方面说明了定义的合理性。
在直线与平面垂直的判定定理的教学中，以长方体模型为载体，引导学生观察长方体中的线面关系，再让学生动手实践，折叠三角形纸片。学生经历了直观感知、操作确认的过程后，最后归纳出直线与平面垂直的判定定理。
四、教学重点
通过直观感知、操作确认概括直线与平面垂直的定义和判定定理。
教学难点
对直线与平面垂直的判定定理的理解。
五、教学过程
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一、教学背景分析
教学内容分析：
（一）内容
1.直线与平面垂直的定义；
2.直线与平面垂直的判定定理；
3. 直线与平面垂直的定义与判定定理的简单应用.
（二）内容解析
本节课的内容包括直线与平面垂直的定义和判定定理两部分. 直线与平面垂直的研究是直线与直线垂直研究的继续，也为平面与平面垂直的研究做了准备；这三类垂直问题的主线是类似的，都是以定义——判定——性质为主线，判定定理的教学，尽管新课程在必修课程中不要求证明，但通过定理的探索过程，培养学生的几何直觉以及运用图形语言进行交流的能力，是本节课的重要任务.
本节学习内容蕴含丰富的数学思想，即“空间问题转化为平面问题”，“无限问题转化为有限问题”，“线线垂直与线面垂直互相转化”等数学思想。直线与平面垂直是研究空间中的线线关系和线面关系的桥梁，为后继面面垂直的学习、距离的学习奠定基础。
二、学情分析及教学问题诊断：
（一）学情分析
学生已有的认知基础是熟悉的日常生活中的具体直线与平面垂直的直观形象（学生的客观现实）和直线与直线垂直的定义、直线与平面平行的判定定理等数学知识结构（学生的数学现实），这为学生学习直线与平面垂直定义和判定定理等新知识奠定基础。
（二）教学问题诊断
1.如何从直线与平面垂直的直观形象中提炼出直线与平面垂直的定义，让学生认识到线面垂直是由线线垂直来刻画的，逐步形成概念体系，体会其中的转化思想，这对于高一的学生来讲还比较困难.因此，在设计教学时，首先通过一组图片让学生直观感知直线与平面垂直的具体形象，然后将其抽象为几何图形，再用数学语言对几何图形进行精确的描述，让学生在观察动画的演示过程中体会直线与平面垂直定义的合理性.
2.用定义去判定直线与平面垂直是不方便的，如何在较短的时间内，让学生找到判定直线与平面垂直的简便方法，这对于学生来说又是一个难题.因此，在教学过程中，通过折纸试验，精心设置问题，并且引导学生通过动手操作、摆出反例模型，然后借助动画加深对定理的两个关键条“双垂直”和“相交”的理解和确认.
三、教学方式：
以问题为导向，采用启发式与试验探究式相结合的教学方式．
在启发教学过程中，以问题引导学生思维.教学设计突出问题链的设计，教学过程中，随着学生思维的发展，问题设置层层递进，环环相扣，使学生对问题的思考逐步深入，思维水平不断提高.尝试通过试验的方法进行立体几何的教学.本节课立足教材，引导学生通过直观感知、操作确认得出数学结论，把合情推理作为一个重要的推理方式融入到学生的学习过程中.
教学手段：
多媒体辅助教学
四、目标与目标解析
（一）教学目标
1.理解并掌握直线与平面垂直的定义和判定定理；能对定义与判定定理进行简单应用.
2.通过对定义和判定定理的探究和运用，初步培养学生的几何直观能力和抽象概括能力.
3.通过对探究过程的引导，努力提高学生学习数学的热情，培养学生主动探究的习惯.
（二）教学重点
操作确认并概括出直线与平面的定义和判定定理的过程及初步应用.
（三）教学难点
探究、归纳直线与平面垂直的的定义和判定定理，体会定义和定理中所包含的转化思想及初步应用.
教学流程示意
教学过程
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研讨素材三
Ⅰ．教学内容解析
《直线与平面垂直的判定》共2课时，本课是第1课时，本节课的内容包括直线与平面垂直的定义和判定定理两部分，均为概念性知识．本节内容以“垂直”的判定为主线展开，“垂直”在定义和描述直线和平面位置关系中起着重要的作用，集中体现在：空间中垂直关系的相互转化．
教学重点是直线与平面垂直的判定定理的探究及简单应用．尽管新课标在必修课程中不要求证明，但通过定理的探索过程，培养和发展学生的几何直觉以及运用图形语言进行交流的能力，并体会“平面化”以及“降维”的转化思想，是本节课的重要任务．
空间直线与平面的垂直关系是学生在已有“直线与平面位置关系，直线与直线垂直定义与判定”的基础上，又一次接触空间位置关系，是对垂直关系的再认识，是学生认知在维度和深度上的又一次拓展．
本节课采用直观感知、操作确认、推理论证、度量计算等研究几何问题的方法，学习了直线与平面垂直的定义、判定定理及其初步运用．其中，线面垂直的定义是线面垂直最基本的判定方法和性质，它是探究线面垂直判定定理的基础；线面垂直的判定定理充分体现了线线垂直与线面垂直之间的转化，它既是后面学习面面垂直的基础，又是连接线线垂直和面面垂直的纽带．学好这部分内容，对于学生建立空间观念，实现从认识平面图形到认识立体图形的飞跃，是非常重要的．
Ⅱ．教学目标设置
1．学生能从生活中的具体实例感知概括线面垂直的特征，解释“直线与平面垂直”的含义．
2． 学生通过参与折纸试验，归纳和确认直线与平面垂直的判定定理，并尝试用数学语言（文字、符号、图形语言）对定义、定理进行准确表述．
3． 学生在探究活动中会用直线与平面垂直的定义和判定定理进行简单的推理论证，并体会线线垂直与线面垂直相互转化的数学思想，从而更好地发展学生的合情推理能力和演绎推理能力，培养其空间想象能力．
4．在探究活动中，学生亲历从“感性认识”到“理性认识”获取新知的过程，体验探索的乐趣，通过独立思考和合作交流，发展思维，养成良好思维习惯，提升自主学习能力．
Ⅲ．学生学情分析
1．学生已有认知基础
（1）学生在初中已经掌握了平面内证明线线垂直的方法，学习本课前，学生又通过直观感知、操作确认的方法，学习了直线、平面平行的判定定理，对空间概念建立有一定基础，同时，获得了研究线面位置关系时，从定义到判定，再到性质的经验，因而会比较轻松地融入对本课的探究．
（2）虽然学生对空间几何体的学习有了一段时间，已经具备了基本的图形语言能力,但对问题的说理和论证只是刚刚接触，没有形成一种熟练运用文字语言和符号语言的能力，存在对问题的推理和论证还有些望而却步,难以把理论和实践结合到一起．
2．达成目标所需要的认知基础
学生需要对研究的目标、方法和途径有初步的认识，需要具备较好的归纳、猜想和推理能力．
3．难点及突破策略
难点：对直线与平面垂直的定义的理解和对判定定理的探究．
突破策略：
1．理解直线与平面垂直的定义，让学生认识到线面垂直是用线线垂直来刻画的，逐步形成概念体系，体会其中的转化思想，这对于高一的学生来讲是比较困难的．
所以在设计教学时，首先通过一组图片让学生直观感知直线与平面垂直的具体形象，然后将其抽象为几何图形，再用数学语言对几何图形进行精确的描述，让学生在此过程中体会直线与平面垂直定义的合理性．
2．用定义去判定直线与平面垂直是不方便的，如何在较短的时间内，让多数学生找到判定直线与平面垂直的简便方法，这需要一个较好的载体，去引导学生探究直线与平面垂直的判定定理，同时完成对定理条件的确认．
所以，在教学过程中，通过折纸试验，精心设置问题，引导学生归纳出直线与平面垂直的判定定理．并且引导学生通过操作、摆出反例模型，对定理的两个关键条件“双垂直”和“相交”进行理解和确认．
Ⅳ．教学策略设计
为提升学生的学习能力，本节课的教学，采用启发探究式与自主学习相结合的教学方式，通过教师引领学生经历研究直线与平面垂直的判定过程，认识研究的目标与策略，在研究的过程中逐渐完善研究的方法与手段．
学生的自主学习，具体落实在三个环节：
（1）建构直线与平面垂直的概念时，学生自主举例，归纳特征，数学语言（文字、符号、图形语言）对定义、定理进行准确表述，完善概念．
（2）探究直线与平面垂直的判定定理时，根据学生已有学习基础，通过观察、感知、实践、对比，开展自主研究，并通过汇报交流相互提升．
（3）定理应用阶段，学生自主研讨发现垂直关系的转化，初步体验定理的应用．
本节课立足教材，重视对具体实例的观察、分析，并且给学生提供动手操作的机会，引导学生通过自己的观察、操作等活动获得数学结论，把合情推理作为一个重要的推理方式融入到学生的学习过程中．
Ⅴ．教学过程设计
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