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《地球仪上的维度密码》——新乡市第十中学数学组科学教育优秀课例展评(五)

发布时间:2025-03-26 浏览:15次

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  该项目融合平面直角坐标系的教学实践让学生用数学的眼光观察地球仪,从点、线、面、角和平面直角坐标系的视角探究地球仪,让学生从自主制作的地球仪实物中抽象出几何体、平面、直线和点等概念,理解经纬网、经度与纬度的意义,理解经纬网与平面直角坐标系的关系;能度量和表达两点间的距离。同时,在平面上,能建立适当的平面直角坐标系,并用其描述物体的位置,运用方位角和距离刻画两个物体的相对位置。

  综合运用数学与地理、劳动等学科的知识和思想方法,从空间上建立全球视角。通过本项目,期许能驱动学生用数学的眼光观察世界,用数学的思维分析世界,用数学的语言表达世界,在多维观察、亲历实践、合作共探中进行深入的进行数学研究,在活动中提升抽象能力、几何直观,强化空间观念、模型观念、应用意识和创新意识。

  在地理教学中,学生在七年级上学期已经完成了地理学科中“地球与地图”相关知识的学习,在数学教学中,在七年级上学习了《几何图形初步》,初步建立了点、线、面、体的空间观念及方位角的有关概念,并具备一定的手工技能。在七年级下学习了《相交线与平行线》,认识了垂直、平行等概念与性质。在学习了《平面直角坐标系》以后,可以借助平面坐标的视角探究经纬网,探究球面上的位置以及不同位置之间的关系,这些都为本项目的实施奠定基础。学生具备了用数学的眼光观察、探究地球仪的数学基础。学生完成“地球仪上的数学”项目式学习,要在“地球与地图”的知识基础上,先动手操作,自制简易地球仪,绘制经纬网,用数学的眼光探究地球仪的结构和经纬网的特征,从空间的视角发现和提出问题,并利用经纬网分析和解决问题。

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  项目目标与项目实施过程

  项目目标:

  1.经历制作简易地球仪的全过程,体验建立几何模型解决实际问题的一般方法,体会数学的应用价值,感悟用数学的眼光观察现实世界的意义,发展抽象能力和模型观念。

  2.在绘制经纬网的活动中,通过制作过程和对相关资料的查阅,发现和提出问题,并在自制模型中进行实践操作,分析和解决问题,发展数学关键能力。促进推理能力的发展,养成严谨求实的科学态度。

  3.通过小组合作交流,共同经历解决问题的过程,解决困难、完成任务,增强团队合作意识和人际交往能力。

  项目实施过程:

  本项目式学习主要分两个课时完成。第一课时以小组为单位查阅资料,确定小组制作方案,自主设计和制作简易地球仪,了解地球仪的结构,绘制经纬网;第二课时探究经纬网,从数学的视角探究操作过程,发现和提出问题,并借用地球仪,通过实验,分析和解决问题。

  第一课时:自主设计和制作简易地球仪

  (一)聚焦问题

  本项目式学习,围绕“如何用数学的眼光探究地球仪的结构,制作地球仪模型”和“如何确定经纬网”问题进行。

  (二)提出问题

  教师结合地球仪,了解地球仪的构成

  任务一:查阅资料,了解地球仪的做法及准备需要的素材。

  任务二:制作简易地球仪,各个小组给出了两种制作方法:

  方法一:

  【材料准备】

  白色泡沫球1个,铁丝1段,橡皮泥1包,描线笔1支,细线1根,透明胶带1卷。

  【制作步骤】

  1.绘制经纬网

  (1)绘制纬线:泡沫球上有一道接缝,将该接缝作为赤道,用描线笔画出,并标注“赤道”和“0°”,取细线等于赤道的周长一半,找到该段细线的中点,使该段细线与赤道相交于细线的中点且细线与赤道垂直,该段细线两端与球面的交点为南北两极极点,并用描线笔标出:其中一个点为北极点,标定90°N;另一个点为南极点,标定90°S。再取赤道的周长四分之一的细线,将其9等分,并标出8个等分点,将该段细线的一个端点放在球体赤道上,另一个端点与北极点重合,该段细线与球面紧贴。沿着该段细线,从球体上的赤道往北找到第3、5、7、9个点,并在球体上画出对应点,过第3、5、7、9个点平行于赤道绘制并标注出20°N、40°N、60°N和80°N纬线,同理绘制和标注20°S、40°S、60°S和80°S纬线。在此基础上用虚线画出南、北回归线(分别为23.5°S和23.5°N)和南、北极圈(分别为66.5°S、66.5°N)。

  (2)绘制经线:首先确定0°经线,取细线连接南、北两极,绕球体一周,用描线笔沿细线画一个圆,确定其中一条为0°经线,另一条就是180°经线,并在球体上标出经度。0°和180°经线把赤道分成两等份,再将它们分别6等份,每个等分段占30°个经度,在球体赤道上标注等分点,连接南北两极和每个等分点且垂直于赤道画出经线。从0°经线起向东依次标出30°E、60°E、90°E、120°E……。用同样的方法画出另一部分的经线并标注度数。

  2.做托座

  用圆规在南极、北极各钻一个小孔,然后将铁丝从球体的小孔中穿过。在南、北两极,用透明胶带将球体固定在铁丝上,防止球体沿铁丝上下滑动,但要确保球体能自由旋转。将铁丝弯曲成托座形状(铁丝与水平面的夹角66.5°),然后将从北极方向延伸出的铁丝弯曲成半圆,固定在南极以下,最下面包裹上橡皮泥,以便地球仪能够平稳地立于桌面上。

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  方法二:

  【材料准备】

  手工铁丝粗细各1捆,钢丝钳1个,剪刀1把,圆规1个,套尺1套,卡片1张,透明胶带若干卷。

  【制作步骤】

  1.做经线、纬线

  用圆规在卡纸上画出半径为12.5cm的圆,用钢丝钳剪取一段粗铁丝,按照画出的圆,将铁丝弯成同样的形状。用细铁丝对弯出的圆的接口处进行固定。制作地球仪框架至少需要三个大小相等的圆,两个做经线,一个做赤道。

  2.做框架

  将三个圆的位置进行调整,最终使三个圆互相平分。

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  第二课时:探究经纬网

  任务一:用数学的视角探究经纬网

  将赤道经度180°处的点断开,将赤道所在的圆环拉成一条线段,在线段上把一些点的经度标示出来。以线段的中点为0°,右边从小到大依次标示东经,从0°到180°;左边从小到大依次标示西经,从0°到180°。这条线段类似于我们数学中学校的数轴。东经在正半轴,西经在负半轴,可以分别用正负数小时东经和西经。

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  任务二:类比任务一,探究经纬网的方法,自主探究将其他经线和纬线直线化,画出你们得到的平面经纬网。

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  学习支架:教师提供A4纸张。

  任务三:经纬网定位

  【问题1】读出下图半球中A、C两点的经纬度。

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  【问题2】如下页图所示,左侧地球仪上点B在右侧平面经纬网中如此显示。请读出点B的经纬度,并在平面经纬网中标出点A的位置。

  解析:从平面经纬网中可以读出点B的经纬度为15°N、135°E,点A的经纬度为15°S、165°E。

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  任务四:阅读与观察资料,深化经纬网应用

  教师播放“卡努(KHANUN)”视频,了解2023年第6号台风“卡努(KHANUN)”的资料。从中可以发现,气象部门就是用平面经纬网给“卡努(KHANUN)”的路径定位。在今后的学习中,我们将在此基础上,用更多的数学工具来刻画台风的移动路径,计算它的运动轨迹,预测它的动向。

  在探索地球奥秘的旅程中,制作地球仪为孩子们打开了一扇全新的窗户。这个看似简单的项目,实则涉及了众多的地理与数学知识。制作地球仪的过程是一次充满挑战与乐趣的旅程。在此过程中和小组同学探讨地球仪制作的步骤、所需材料、技术难点以及制作过程中,不仅锻炼了学生的动手能力和空间想象能力,还深刻体会到了地理知识的实用性和趣味性。通过制作地球仪并探索其中的数学知识,更加深入地理解了地球的构造与地理分布,同时也对数学知识在现实生活中的应用有了更直观的认识。

  “地球仪上的数学”项目式学习综合运用数学与地理、劳动等学科知识和思想方法,解决了地球仪上的相关问题,让学生感受到数学与现实世界、数学与其他学科的关联,积累了数学活动经验,体会了数学的跨学科应用价值,发展了应用意识、模型观念和自主学习能力。在自制地球仪的过程中,学生通过实践和查阅相关资料,发现和提出问题,并提出猜想,通过实验验证猜想,培养了科学态度和理性精神。从而促进学生综合素质和核心素养的提升,体现立德树人的根本任务要求。

  撰写:贾卫云

  编辑:潘舒璠

  审核:魏艳红

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