摘要:
该高中数学教学设计聚焦“集合间的基本关系”核心知识点,通过两组具体集合实例(如A={1,2,3}与B={1,2,3,4,5})引导学生观察元素构成关系,衔接已学的集合概念与元素属于关系,搭建从具体到抽象的学习支架,逐步引出子集、真子集等概念。
这份资料以“数学眼光”借助Venn图直观展示集合包含关系,用“数学思维”在含参集合讨论(如例2中B⊆A的空集与端点分析)中培养逻辑推理,通过“数学语言”强化符号辨析(如区分∈与⊆)。特色教学方法助力学生发展抽象能力与理性思维,为教师提供清晰的概念建构路径和实例支撑。
内容正文:
教学设计-2026-2027学年 必修第一册 人教A版 高一 1.2 集合间的基本关系 数学
一、课型
课题
1.2 集合间的基本关系
课型
新授课
课时
1
二、学习目标
1. 理解集合之间包含与相等的含义,能准确识别给定集合间的子集与真子集关系,并正确使用符号⊆、⫋、=进行表示。
2. 了解空集的含义与规定,能借助Venn图直观表达集合间的包含关系,掌握集合包含关系的传递性及集合与自身的包含关系。
3. 能区分元素与集合的属于关系同集合与集合的包含关系,在含参集合关系讨论中做到不漏空集、准确取舍端点。
三、学情分析
学生已初步掌握集合的概念及元素与集合的属于关系,对列举法和描述法有了基本认识。然而,集合间的包含关系属于全新的代数结构关系,学生在符号认知上易将属于∈与包含于⊆混淆。此外,空集这一概念的抽象性及规定空集是任何集合子集的合理性,往往使学生难以迅速接受。在处理含参集合关系时,学生容易忽略空集情况,端点取舍也存在逻辑盲区。因此,教学应从具体实例入手,借助Venn图建立直观认知,再逐步过渡到符号化与形式化表达。
四、教学内容及教师活动设计
1. 导入环节。教师给出以下两组集合:A={1,2,3},B={1,2,3,4,5};C={x|x是等边三角形},D={x|x是等腰三角形}。要求学生观察每组中两个集合的元素构成关系。预设学生回答:集合A中的元素1、2、3都在集合B中;集合C中的元素都是等边三角形,必定也是等腰三角形,故都在集合D中。教师顺势引出:这两个例子共同反映了一个集合的所有元素都在另一个集合中,这正是本节课要研究的集合间的基本关系。
2. 概念建构。教师板书子集定义:一般地,对于两个集合A,B,如果集合A中任意一个元素都是集合B中的元素,就称集合A为集合B的子集,记作A⊆B(或B⊇A),读作“A包含于B”(或“B包含A”)。教师强调“任意一个”即全部元素均满足,并指出包含关系具有传递性:对于集合A,B,C,如果A⊆B,且B⊆C,那么A⊆C。同时说明任何一个集合是它本身的子集,即A⊆A。
3. Venn图与集合相等。教师介绍Venn图:在数学中,我们经常用平面上封闭曲线的内部代表集合,这种图称为Venn图。教师绘制大椭圆内部包含小椭圆的图形,直观展示A⊆B。随后给出实例:E={x|(x−2)(x−3)=0},F={2,3}。引导学生发现E中元素恰为2和3,F中元素也恰为2和3,两个集合元素完全一致。教师总结:一般地,如果集合A的任何一个元素都是集合B的元素,同时集合B的任何一个元素都是集合A的元素,那么集合A与集合B相等,记作A=B。也就是说,若A⊆B,且B⊆A,则A=B。
4. 真子集与空集。教师提问:在A={1,2,3}与B={1,2,3,4,5}中,A⊆B,但B中是否存在不属于A的元素?预设学生回答:存在,如4和5。教师板书真子集定义:如果集合A⊆B,但存在元素x∈B,且x∉A,就称集合A是集合B的真子集,记作A⫋B(或B⫌A),读作“A真包含于B”(或“B真包含A”)。接着教师给出不含任何元素的集合实例:方程x²+1=0在实数范围内的解集。教师板书:一般地,我们把不含任何元素的集合叫做空集,记为∅,并规定:空集是任何集合的子集。教师提醒:空集是任何非空集合的真子集。
5. 符号辨析。教师给出辨析练习:设A={1,2},判断下列写法是否正确:①1⊆A;②{1}∈A;③{1}⊆A;④1∈A。师生共同分析:①错误,1是元素,与集合A之间应为属于关系;②错误,{1}是集合,与集合A之间应为包含关系;③正确,{1}的元素1在A中;④正确。教师强调:{a}⊆A是集合与集合的关系,a∈A是元素与集合的关系,二者不可混用。
6. 例题精讲。例1:写出集合M={a,b,c}的所有子集,并指出其真子集。教师引导学生按元素个数从少到多有序写出:零元子集∅;一元子集{a}、{b}、{c};二元子集{a,b}、{a,c}、{b,c};三元子集{a,b,c}。因此子集共8个,真子集为除{a,b,c}外的7个,即∅、{a}、{b}、{c}、{a,b}、{a,c}、{b,c}。教师总结:含有n个元素的集合共有2ⁿ个子集,(2ⁿ−1)个真子集,(2ⁿ−2)个非空真子集。
例2:已知集合A={x|1≤x≤3},B={x|a−1≤x≤a+1},若B⊆A,求实数a的取值范围。教师引导学生分析:B⊆A包含B=∅和B≠∅两种情况。当B=∅时,需a−1>a+1,即−1>1,无解,故此情况不成立。当B≠∅时,需满足端点条件:a−1≥1且a+1≤3。解得a≥2且a≤2,即a=2。所以实数a的取值范围为{2}。
7. 巩固练习。练习1:判断下列命题的真假:①空集没有子集;②任何一个集合至少有两个子集;③若A⫋B,则A⊆B。参考答案:①假,空集是自身的子集;②假,空集只有自身一个子集;③真,真子集首先是子集。练习2:设A={x|x²−3x+2=0},B={1,2},判断A与B的关系。参考答案:A={1,2},故A=B。
五、板书设计
第一行:1.2 集合间的基本关系。一、子集:A⊆B;传递性:A⊆B且B⊆C⇒A⊆C;自身:A⊆A。二、集合相等:若A⊆B且B⊆A,则A=B。三、真子集:A⊆B且存在x∈B,x∉A⇒A⫋B。四、空集:不含任何元素的集合,∅⊆A。
第二行:例题区。例1:M={a,b,c}的子集按个数列举。例2:B⊆A含参讨论。辨析:{a}⊆A与a∈A的区别。
六、作业设计
1. 写出集合{p,q}的所有子集及真子集。参考答案:子集为∅、{p}、{q}、{p,q};真子集为∅、{p}、{q}。
2. 设A={x|−2<x<5},B={x|0≤x≤4},判断B与A的关系,并用Venn图表示。参考答案:B⫋A,Venn图略,以大圈表示A、圈内小圈表示B。
3. 已知A={x|x²+x=0},B={0,−1},判断A与B的关系。参考答案:A={0,−1},故A=B。
4. 设集合A={x|1≤x≤4},B={x|m≤x≤m+2},若B⊆A,求m的取值范围。参考答案:当B≠∅时,需m≥1且m+2≤4,解得1≤m≤2;当B=∅时m>m+2无解。故m的取值范围为{m|1≤m≤2}。
七、教学反思
本节课从具体实例切入,借助Venn图建立直观认知,再逐步抽象到符号化表达,整体路径较为顺畅。在子集与真子集概念的建构中,学生能较好地理解包含关系的本质。然而,在∈与⊆的辨析环节,部分学生仍存在符号混用现象,后续需加强专项对比练习。在例2含参讨论中,部分学生忽略了端点等号的取舍逻辑,反映出对数轴端点对应关系的理解尚不牢固,后续复习时应结合数轴图示强化端点验证意识。
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