初中数学华东师大版（2024）七年级下册实践与探索教案设计

这是一份初中数学华东师大版（2024）七年级下册实践与探索教案设计，共11页。
课程基本信息
课程名称
§5.3.1实践与探索—— 用一元一次方程解决长方形相关问题
教学背景分析
（一）教材地位
“用一元一次方程解决长方形相关问题” 是人教版初中数学 “一元一次方程”章节 “ 实践与探索” 的核心内容，是 “代数工具” 与 “几何图形” 融合的典型载
体。它以长方形周长、面积公式为基础，以一元一次方程建模为核心，既是对一元一次方程解法的巩固，也是后续学习 “几何图形与方程综合问题” 的基础。通过本节课学习，能帮助学生建立 “ 几何量关系→代数方程” 的转化思维，是培养数学建模、逻辑推理、几何直观等核心素养的重要载体。
（二）学情分析
学生已掌握长方形周长、面积公式及一元一次方程解法，具备初步的 “用公式表示数量关系” 的能力，但存在两个薄弱点：一是从长方形实际问题中抽象等量关系的能力不足（如 “ 间接设元” 的必要性理解）；二是对 “ 图形变化与数量变化关联” 的规律探究经验较少。教学中需通过具体情境引导学生经历 “ 问题分析→模型建立→规律归纳” 过程，逐步提升数学思维。
教学目标
（一）知识目标
1.明确长方形周长、面积公式与一元一次方程的关联，能根据长方形长、宽、周长的关系建立方程模型。
2.掌握 “ 直接设元”“ 间接设元” 的方法，能解决 “ 已知长与宽的数量关系求边长”“周长一定时面积变化” 等问题。
3.理解 “周长一定时，长方形长和宽越接近，面积越大（正方形时最大）” 的规律。
（二）能力目标
1.经历 “观察长方形问题→抽象等量关系→建立方程模型→求解验证” 的过程，提升数学建模能力。
2.通过探究 “长与宽变化对面积的影响”，掌握 “计算→对比→ 归纳” 的规律探究方法，增强逻辑推理能力。
3.能将生活中 “ 围长方形” 的实际问题转化为数学问题，用方程求解，提高知识迁移与应用能力。
（三）情感目标
1.学与生活的紧密联系，激发 “用数学解决实际问题” 的兴趣。
2.在小组合作探究 “面积变化规律” 的过程中，体验合作交流的价值，获得 “发现规律” 的成功感，增强数学学习自信心。
（四）素养目标
数学建模：从长方形实际问题中抽象等量关系（如 “周长 = 2×（长 + 宽）” ) ,建立一元一次方程模型，理解 “几何问题代数化” 的建模思想。
逻辑推理：在 “设元→列方程→求解” 中，通过 “长与宽的数量关系→方程等式”的推导，以及 “特殊面积计算→一般规律归纳” ，培养逻辑推理的严谨性。
几何直观：借助长方形示意图、数据表格等，直观分析长、宽、周长、面积的关系，通过图形标注理解隐含条件（如 “长＞宽”“边长为正”）。
数学运算：运用方程解法、长方形公式进行边长、面积计算，结合 “设未知数→列代数式→代入公式” 的步骤，提升运算的准确性与条理性。
教学重点
1.从长方形问题中抽象等量关系，建立一元一次方程模型（落实数学建模、逻辑推理素养）。
2.探究 “周长一定时，长方形长和宽与面积的变化规律”（落实数学抽象、逻辑推理素养）。
教学难点
1.当直接设所求量（如面积）不便列方程时，学会 “ 间接设元”（设长或宽），突破设元策略的思维障碍（深化逻辑推理素养）。
2.从 “不同长、宽组合的面积计算” 中归纳出一般规律，理解 “长与宽越接近，面积越大” 的本质（强化数学抽象、逻辑推理素养）。
教学方法
问题驱动法：以 “铁丝围长方形” 的系列问题（求边长、求面积、探规律）为线索，引导学生逐步深入思考，培养逻辑推理。
直观演示法：用几何画板动态演示 “长与宽变化时面积的变化” ，结合数据表格呈现规律，强化几何直观。
小组合作探究法：分组计算不同长、宽组合的面积，通过数据对比归纳规律，促进思维碰撞，提升合作与推理能力。
讲练结合法：通过基础例题巩固方程建模，通过拓展练习提升规律应用能力，强化数学运算与应用。
教学过程
教学环节
主要教学活动
设计意图
情境导
入，关联
生活（5分钟）
展示生活实例：多媒体呈现 用 60cm 铁丝围长方形相框 农民用 12 米篱笆围长方形菜地 的图片，提问：
这些场景中，铁丝（篱笆）长度固定（即长方形周长固定），如果想让长方形的长和宽满足一定关系（如长是宽的 2 倍），怎么求具体长度？如果想让面积更大，长和宽该怎么调整？
聚焦数学问题：引出核心任务 —— 今天我们就用一元一次方程解决‘周长固定时长方形的边长计算’和‘面积变化规律’问题 ，引导学生从生活问题抽象出数学问
题。
从学生熟悉的生活场景切
入，激活 长方形周长固定的直观认知，
为后续建立
周长与长、宽的等量关系
做铺垫。通过求边长 调面积 的问题引导，明确学习目标，同时强化 数学源于生活 的认
知，初步培养几何直观（感知图形与数量关联）和数学建模（生活问题→数学问
题）素养。
问题解
决，建立模型（20分钟）
问题：用一根长 60cm 铁丝围成一个长方形。
任务 1 ：如果长方形的宽是长的2，求这个长方形的长3
和宽（直接设元）；教学活动
明确问题： 用 60cm 铁丝围长方形，宽是长的2，求长3
和宽。
引导建模：
回顾长方形周长公式： 周长 = 2×（长 + 宽），这里周长是 60cm，所以‘长 + 宽’等于多少？ （学生易得出
长 + 宽 = 30cm ）。
设元与列方程：提问 设哪个量为未知数更方便？ 引导设长为 xcm，则宽为xcm，根据 长 + 宽 = 30
从简单数量关系入手，让学生经历 公式转化→设元→列方程→验证的完整建模过程，掌握 直接设元 的基本方法。通过周长公式→长+ 宽 = 30 的转化，强化数学建模（几何
列方程：x+2x =30。
3
求解与验证：学生解方程得 x=18（长），宽 = 12cm，验证 “2×（18+12）=60”，确认结果合理。
小结：“ 当长与宽的倍数关系明确时，直接设其中一个量为未知数，用公式列方程更简单。”
公式→代数等量关系），同时通过验证环节培养逻辑推理（结果合理性判断）。
任务 2 ：已知 “ 宽比长少 4cm”，求面积（间接设元）教学活动
提出问题：“用 60cm 铁丝围长方形，宽比长少 4cm，求长方形面积。”
思维冲突引导：
提问：“ 能直接设面积为 xcm2 吗？” 组织小组讨论，学生发现 “面积 = 长 × 宽，但长和宽未知，无法直接关联周长”。
引导调整：“ 既然面积由长和宽决定，不如先设长或宽，再求面积。” 设长为 xcm，则宽为(x_4)cm，根据“长 + 宽 = 30” 列方程：x+(x_4)=30。
求解与计算面积：解方程得 x=17（长），宽 = 13cm ，面积 = 17×13=221cm2 ，强调 “先求中间量（长、宽），再求目标量（面积）” 的思路。
对比总结：“ 当直接设所求量不便时，设与目标量相关的‘ 中间量’，这就是间接设元法。”
通过 “直接设元碰壁→调整设元策略→成功建模” 的过程，让学生自主发现 “ 间接设元” 的必要性，避免被动接受。在讨论与调整中，培养逻辑推理
（分析设元合理性）和数学建模（灵活选择未知数）素养，突破 “设元” 难点。
规律探
索，从特殊到一般（15 分钟）
初步猜想：计算任务 1 的面积（18×12=216cm2 ）与任务 2 的面积（221cm2），提问：“都是 60cm 周长，为什么面积不同？宽与长的差距变小，面积反而变大
了？” 引导学生猜想：“周长一定时，长和宽越接近，面积越大？”
分组验证：
分组任务：将学生分为 4 组，分别计算 “ 宽比长少 3cm 、2cm 、1cm 、0cm（正方形）” 时的长、宽、面积（每组 1 个任务）。
少 3cm：设长为 xcm，宽 =(x_3)cm，方程x+(x_3)=30→x=16.5，宽 = 13.5，面积 = 16.5×13.5=222.75cm2；
通过 “计算→对比→ 归纳”
的过程，让学生经历 “猜想→验证→结论”的规律探究流程。分组计算降低个体负
担，数据表格与动态演示强化几何直观，规律归纳培养
少 2cm：长 = 16cm，宽 = 14cm，面积 = 224cm2；
少 1cm：长 = 15.5cm，宽 = 14.5cm，面积 = 224.75cm2；正方形（少 0cm）：边长 = 15cm，面积 = 225cm2。
数据汇总：将结果整理成表格，直观呈现 “长与宽差距越小，面积越大；正方形时面积最大”。
规律总结：“周长一定时，长方形的长和宽越接近，面积越大；当长 = 宽（正方形）时，面积达到最大。”
结合几何画板动态演示 “长与宽变化时面积的动态变化”，强化直观认知。
222.75cm2 224cm2 224.75cm2 225cm2
数学抽象（从具体数据到一般结论）和逻辑推理（从特殊案例到普遍规律）素养，让 “面积变化规律” 的理解从 “记住结论”变为 “ 自主发现”。
16.5cm
16m
15.5cm
15cm
13.5cm 14cm 14.5cm 15cm
巩固应
用，迁移提升（7分钟）
基础应用：“一个长方形操场周长 80 米，长比宽多 10米，用方程求长和宽。”（检验直接 / 间接设元掌握情况，强化方程建模）
生活应用：“用一根 10 米长的绳子围长方形花圃，要让面积不小于 6 平方米，长和宽可以怎么设计？”（结合规律解决实际问题，强化数学应用）
基础应用巩固方程建模方
法，生活应用将规律与实际需求结合，让学生体会 “数学规律的实用价值” ，培养数学建模（实际问题→数学条件）和数学应用素养。
总结反思，构建体系（3 分钟）
知识梳理：“今天学了什么？”（用一元一次方程解决长方形问题的方法：设元→ 列方程→求解；周长一定时面积变化规
律）。
方法提炼：“我们怎么研究的？”（生活问
题→数学建模→规律探究→应用，这是 “ 几何与代数结合问题” 的通用思路）。
反思提问：“设元时要注意什么？规律探索时数据对比有什么用？”
通过知识梳理与方法提炼，
帮助学生构建 “知识→方法→素养” 的认知体系，强化数学抽象（提炼研究思路）和逻辑推理（总结建模流程）素养。
分层作业
基础层：课本对应习题（巩固方程建模与面积计算，强化数学运算）；
提升层：“用 20cm 铁丝围长方形，当长和宽为整数时，面积最大是多少？”（结合规律与整数条件，深化逻辑推
理）；
实践层：测量家中 1 个长方形物品（如课本），用周长、面积公式验证 “长和宽越接近面积越大”，写 300 字探究记录（强化几何直观与数学应用）。
特设创意
“设元策略辩论竹 活动：在任务 2 中，设计 “直接设面积 vs间接设长” 的微型辩论，让学生用 “ 能否列方程”“是否简便” 为理由论证，在辩论中深化对设元合理性的理解，避免被动接受方法。
“数据可视化探究板竹：将各组计算的 “长、宽、面积” 数据用磁贴贴在黑板的 “长 - 宽差距” 坐标轴上（横轴为差距，
纵轴为面积），形成直观的 “差距越小，面积越高” 的趋势图，让规律 “看得见”，强化几何直观。
“生活问题反向设计竹：让学生自主设计 “用固定长度材料围长方形” 的生活问题（如 “ 围鸡舍”“做相框” ），并标注 “ 需要用方程解决的条件” ，在设计中深化 “生活→数学” 的转化思维。
教学反思
（一）成功之处
素养培养贯穿始终：从情境导入的几何直观，到建模环节的数学建模，再到规律探索的数学抽象，每个环节均紧扣核心素养，实现 “知识学习” 与 “素养发展” 的同步。
学生主体地位突出：通过 “设元辩论”“分组探究” 等活动，
让学生在自主思考、合作交流中掌握知识，避免 教师讲、学生听 的被动模式，规律探索的参与度达 90% 以上。
生活与数学紧密关联：从导入到作业均以生活实例为载体，学生能直观感受 数学有用 ，学习兴趣明显提升。
（二）改进方向
对学困生的支持不足：在规律探索的计算环节，部分学困生对 用字母表示长和宽 仍有困难，可预设 长 = 15+a ，宽 = 15-a（a 为差距的一半） 的辅助设元法，降低表示难度。
规律本质的挖掘可深化：学生虽能总结 长和宽越接近面积越大 ，但对 为什么 （如用代数方法证明：周长 2C，
长 = C+a，宽 = C-a，面积 = C2-a2 ，a 越小面积越大）的理解不足，可在提升层作业中补充代数证明，满足学优生需求。
评价方式可更细化： 目前对 数学建模 的评价仅通过解题正确率，可设计 建模步骤评分表 （设元合理性、等量关系准确性、验证完整性），更精准反馈素养落实情况。
通过本次教学，学生基本掌握了用一元一次方程解决长方形问题的方法，也初步感知了面积变化规律，但在
灵活设元 和 规律本质理解 上仍需强化。后续将通过针对性练习和分层辅导，进一步落实核心素养培养目标。