Методика изучения объемов фигур в курсе геометрии средней школы

В изучении темы «Объемы тел» в курсе стереометрии прослеживается аналогия с темой «Площади фигур» и распределение учебного материала такое: простое тело – объем тела как величина – объем прямоугольного параллелепипеда – объем треугольной призмы – объем призмы – тела, имеющие равные объемы – объем полной треугольной пирамиды – объем произвольной полной пирамиды – объем усеченной треугольной пирамиды – объем произвольной усеченной пирамиды – объемы подобных тел – объем тел вращения.

Существуют различные методические подходы к изучению вопросов измерения геометрических величин в курсе стереометрии.

Принципиальные трудности, возникающие при изучении объемов, носят тот же характер, что и при изучении площадей, но имеют определенную специфику. Так, если при измерении площадей непосредственное сравнение площади конкретной фигуры с единицей площади вызывало затруднения, но все же было возможным, то для измерения объемов сравнение с единичным кубом практически вообще невозможно, ему на смену всегда приходит измерение косвенное. В то же время такой момент, как необходимость ввести новое определение понятия объема для фигур вращения, уже не вызывает у учащихся недоумения, так как этот новый подход уже применялся при вычислении площадей.

Для вывода формулы объема, могут быть использованы:

1. Принцип Кавальери: объемы (или площади) двух тел (фигур) равны, если равны между собой площади (длины) соответствующих сечений, проведенных параллельно некоторой данной плоскости (прямой).

2. Формула Симпсона:

.

Пусть промежуток [a,b] разбит на n частейных промежутков [xi, xi+1] длины , при этом n считается чётным числом, и для вычисления интеграла по промежутку [x2k, x2k+2] используется приведенная формула:

.

Принципиальным моментом в теории объемов тел является обоснование формулы для учащихся является достаточно трудным и сложным. Структурная сложность доказательства подсказывает, что при его изучении целесообразно воспользоваться приёмами выделения логической структуры доказательства (разбиения доказательства на отдельные шаги, составление логико-структурной схемы доказательства и т.д.). Наличие в доказательстве трудных для понимания рассуждений говорит о целесообразности использования приёмов конкретизации, моделирования и т.д.

Структура доказательства формулы объёма прямоугольного параллелепипеда:

1. устанавливается величина отношения высот двух параллелепипедов с общим основанием;

2. устанавливается величина отношения объёмов выбранных параллелепипедов;

3. сравнение полученных значений отношений;

4. вывод формулы объёма прямоугольного параллелепипеда, применяя доказанное свойство к единичному кубу и параллелепипедам с измерениями: a,1,1; a,b,1; a,b,c.

При решении задач учащиеся иногда “путают” свойства прямого и прямоугольного параллелепипедов, неправильно указывают их диагональное сечение и т.п. Более углубленное изучение этих понятий на этапе их введения обеспечивает применявшаяся ранее методическая схема:

1. проанализировать эмпирический материал;

2. математизировать эмпирический материал – построить определение;

3. составить алгоритм распознавания понятия;

4. включить понятие в систему понятий.

При выводе формулы объема цилиндра применяется предельный переход. Затем, при выводе формул для вычисления объема пирамиды, ученики используют метод интегрального исчисления. Нужно отметить, что с этим методом ученики знакомятся сначала в курсе математического анализа при вычислении площади криволинейной трапеции.

Старшеклассникам следует сообщить, что необходимость специального определения понятия объема для пирамиды и соответственно необходимость применения интегральных методов вызваны тем, что, оказывается, равновеликие многогранники далеко не всегда являются одновременно и равносоставленными.

Заключение

В работе были решены все поставленные во введении задачи, а именно рассмотрена история развития геометрических величин, охарактеризовано понятие геометрической величины, установлена роль и место величин, их измерений в процессе обучения, описана методическая литература по данной теме.

Понятие геометрической величины – одна из основных линий школьного курса геометрии, которая знакомит учащихся с важными идеями, понятиями и методами метрической геометрии.

Без величин изучение природы ограничивалось бы лишь наблюдениями и оставалось на описательном уровне. Именно количественные модели различных объектов, явлений наиболее описательны. Характерным общим понятием для всех моделей является понятие "величина".

Понятие величины в математике возникло в результате абстрагирования от качественных особенностей свойств реальных объектов, чтобы выделить только количественные отношения. Еще в глубокой древности в процессе измерений было найдено множество эмпирических фактов об общих свойствах величин, которые являются отражением свойств в реальном мире

Измерение геометрических величин связано с идеей аксиоматического метода, теорией действительного числа, методами математического анализа. Знакомство учащихся с различными формулами расширяет возможности применения в школьном курсе геометрии аналитического метода. Главная особенность изложения материала – сочетание различных математических идей и методов, например, в теме «Площади фигур» используется традиционно-синтетический и аналитический методы.

Список используемой литературы

1. Багишова О.А. Измерение длин в ходе практических работ.// Математика в школе. №4 2005. Стр.62-64.

2. Бескин Н.М. Методика геометрии.- М.:Учпедгиз. 1947.

3. Богомолов С.А. Геометрия.-М.:Учпедгиз.1949.

4. Виленкин Н.Я. О понятии величины.// Математика в школе. №3 1973. Стр. 4-7.

5. Виноградова И.К. Методика преподавания математике в средней школе. Р-на-Д.: Феникс. 2005.

6. Глаголев Н.А. Элементарная геометрия. Планиметрия. -М.: Учпедгиз. 1564.

7. Глейзер Г.И. История математики в школе. -М.: Просвещение. 1982.

8. Гусев В.А. Методика обучения геометрии.- М.: ACADEMA. 2004.

9. Давидов А.Ю. Элементарная геометрия.- М.: 35 Дуленова. 1915.

10. Киселев А.П. Геометрия ч. 1. Планиметрия.-М.: Учпедгиз. 1938.

11. Колягин Ю.М. Методика преподавания математики в средней школе.- М.: Просвещение. 1999г.

12. Корешкова Т.А., Цукерман В.В. Многоугольники и их площади в

школьном курсе математики.// Математика в школе. № 3 2003.Стр. 70-73.

13. Кучугурова Н.Д. Методика преподавания математики. Частная методика.- Ставрополь: СТИ. 2004.

14. Ляпин С.Е. Методика преподавания математики. –М.:Просвещение. 1965.

15. Мишин В.И. Методика преподавания математики в средней школе. -М.: Просвещение. 1987.

16. Перепелкин Д.И. Курс элементарной геометрии. –М.: Гостехиздат.1948

17. Саранцев Г.И. Методика обучения математики в средней школе.-М.: Просвещение. 2002.

18. Чичигин В.Г. Методика преподавания геометрии. –М.:Учпедгиз. 1959.

Приложение 1