☉江蘇省徐州市侯集高級(jí)中學(xué) 陳小祥
數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過程,一定程度上說是一個(gè)不斷犯錯(cuò)和糾錯(cuò)的過程,學(xué)生是課堂的主體,同樣也應(yīng)是糾錯(cuò)的主體,如何利用寶貴的錯(cuò)誤資源,抓住學(xué)生錯(cuò)誤中的合理成分,挖掘錯(cuò)誤成因,尋找解決策略,使得解題教學(xué)更生動(dòng)活潑,又效果顯然?本文試圖從一道高一測(cè)試題的講評(píng)案例出發(fā)對(duì)此做一些探索,不當(dāng)之處敬請(qǐng)指正.
有這樣一道高一數(shù)學(xué)測(cè)試題(學(xué)生已經(jīng)學(xué)過三角函數(shù)、基本不等式等內(nèi)容):
(1)求角C;(2)求△ABC面積的最大值.
教學(xué)思路設(shè)計(jì):從三種源于學(xué)生試卷中的典型錯(cuò)誤出發(fā),引導(dǎo)學(xué)生去思考、辨析、探究、討論,找出錯(cuò)因,尋求解法,總結(jié)策略,完善認(rèn)知結(jié)構(gòu),課前請(qǐng)三位同學(xué)在前后黑板上分別板演好典型解題過程.
1.典型錯(cuò)誤之不等式應(yīng)用不到位
教學(xué)主要針對(duì)第(2)問,由(1)根據(jù)余弦定理可得a2+b2-ab=c2;又a+b+c=12,所以a2+b2-ab=[12-(a+b)]2,化簡(jiǎn)得
師:請(qǐng)同學(xué)們看思路A,其結(jié)果是否正確,過程有沒有問題,是否嚴(yán)謹(jǐn)?
生1:結(jié)果是對(duì)的,過程看不出明顯問題,我認(rèn)為是對(duì)的.
師:還有沒有不同意見?(等待)
師追問:為什么不能這么做,這不是對(duì)不等式中取等條件的運(yùn)用么?
生2:要用不等式求最值,必須考察“正、定、等”這三個(gè)條件,這里并無“定”的形式出現(xiàn),所以用不等式是無意義的.
師:非常好,你能舉例進(jìn)一步說明不能這么做的原因么?(學(xué)生思考,教師可啟發(fā))
師:非常好,生2舉例說明了這樣做是不對(duì)的,但為什么不對(duì)呢?還有其他的解釋嗎,即為什么不能將取等條件當(dāng)成新條件代入運(yùn)算?(視情況可以讓學(xué)生討論探究一下,多讓學(xué)生發(fā)言,之后再由教師精講)
師:非常好,解釋得很清楚,有興趣的同學(xué)課后再研究,那么就不能用不等式解了么?
師:很好(停頓一會(huì)供學(xué)生反思理解),還有應(yīng)用不等式求解的么?
又 0<a,b<12,可解得 0<a<6,
令 8-a=t,則t∈(2,8),a=8-t,
當(dāng)且僅當(dāng)t=4,即a=b=4時(shí)取等.
師:非常好,你是怎么想的?
生4:要求二元目標(biāo)式的最值,想到消元思想,結(jié)合條件得到其關(guān)于a的函數(shù)關(guān)系式,界定定義域后,根據(jù)式子的結(jié)構(gòu)特征,嘗試用一次式表示二次式,代換后發(fā)現(xiàn)符合使用不等式求最值的條件“正、定”,考察取等號(hào)后得到了最值.
師:這里應(yīng)用的基本不等式求最值與上法中對(duì)基本不等式的應(yīng)用有何區(qū)別?
師:很好,通過上面的論述,我們可做如下小結(jié):
圖1
2.典型錯(cuò)誤之函數(shù)轉(zhuǎn)化不徹底
師:請(qǐng)看,這種解法是否正確,為什么?(學(xué)生思考,議論)
師:有道理,那怎么辦?能否將R也化成關(guān)于∠A的函數(shù)呢?
師:很好,利用三角函數(shù)中“化異為同”策略,使得式子更簡(jiǎn)潔,接下來怎么辦?
即a=b=c=4.
師:非常好,步步為營(yíng),環(huán)環(huán)相扣,兩次運(yùn)用正弦定理將二元目標(biāo)式轉(zhuǎn)化為了關(guān)于∠A的一元函數(shù)式,再根據(jù)式子結(jié)構(gòu),利用誘導(dǎo)公式化繁為簡(jiǎn),化異為同,再代換后分離常數(shù)進(jìn)一步簡(jiǎn)化式子結(jié)構(gòu),最后結(jié)合參數(shù)范圍和函數(shù)單調(diào)性求出最值,思路明確,基本功扎實(shí),值得大家學(xué)習(xí),此種思路下有沒有簡(jiǎn)單些的方法?
師:真不錯(cuò),很明顯解決過程簡(jiǎn)化了許多,你能說說這兩種解法的聯(lián)系和區(qū)別嗎?
生10:兩種方法其實(shí)都用到了減元思想,都將二元(多元)的目標(biāo)式轉(zhuǎn)化為單元函數(shù)式,都涉及了使用正弦定理進(jìn)行“邊化角“處理,生6的解法其實(shí)是結(jié)合基本不等式先采用“一次和式”的邊角轉(zhuǎn)化求最值后再求原目標(biāo)式的最值,結(jié)構(gòu)上比“二次積式”的邊角轉(zhuǎn)化要簡(jiǎn)單些,所得式子的最值求解也就簡(jiǎn)單些.
師:分析得很好(如學(xué)生說不到,師再補(bǔ)充),還有要補(bǔ)充的嗎?
生7:老師,我是這么想的:
當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c=4時(shí)取等,
師:很好的思路,同學(xué)們看有沒有問題.
生8:我有疑問,求解中,他將分子abc取到最大值的條件,直接用于求出其外接圓直徑,代入比式求得面積值,我覺得這不合理,因?yàn)槌欠肿尤∽畲髸r(shí)分母取到最小,這樣比值才最大.
師:嗯,很有道理,那怎么解決呢?
師:非常好的補(bǔ)充,這樣原解法才完整,將掌聲送給他,謝謝他的精彩闡述(掌聲).
師:很明顯這幾種方法都涉及了一種常用的求二元目標(biāo)式最值的方法——目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化法,利用條件將目標(biāo)是減元后轉(zhuǎn)化為一元函數(shù),再結(jié)合具體情況選擇方法求最值.
3.典型錯(cuò)誤之?dāng)?shù)形結(jié)合不嚴(yán)謹(jǐn)
思路C:如圖2.
圖2
圖3
圖4
圖5
師:你們?cè)趺纯催@種解法?有無問題?為什么?(留時(shí)間給學(xué)生思考探討,一番問答后)
生9:看似正確,但依上面的解法,
師:非常好,(留學(xué)生反思時(shí)間)那怎么辦呢?
生9:看來數(shù)形結(jié)合解不出來,那只能回到前面的解法中去.
師:那我們退一步,你能改變條件使得可以使用類似的幾何法嗎?
師:很及時(shí)的變化,非常棒,從上面的不同錯(cuò)誤及其辨析過程以及多種解法的角度我們可以總結(jié)一下二元(多元)目標(biāo)式最值求法的一般策略:不等式(基本不等式及變式、柯西不等式等)、線性規(guī)劃及相關(guān)知識(shí)、一元函數(shù)轉(zhuǎn)化等方法是高中多元函數(shù)式最值問題求解的常用策略,大體上可分為數(shù)與形兩類,從數(shù)的角度看多將多元目標(biāo)式劃歸為一元函數(shù)式,或者利用不等式直接求最值;從形的角度則多從條件出發(fā)尋求目標(biāo)式或其變形式的幾何意義如:為面積、距離、斜率等或劃歸為線性規(guī)劃問題求解,更多的時(shí)候往往綜合靈活運(yùn)用以上策略以順利求解.下面請(qǐng)同學(xué)們整理反思這些解法,并完成下列相關(guān)練習(xí):
(1)已知x>0,y>0,x+2y+2xy=8,則x+2y的最小值為______;xy最大值為______.
(2)已知x>0,y>0,4x2+y2+xy=1,則 2x+y的最大值為______;xy最大值為______.
(3)已知x>0,y>0,2x+8y-xy=0,則x+y的范圍是_____.
①充分預(yù)設(shè),以誤引辯,辯在重點(diǎn)難點(diǎn)處.教師需充分篩選研究典型的、普遍的、有價(jià)值的錯(cuò)誤,在課堂上通過各種方式引導(dǎo)學(xué)生于重難點(diǎn)處辯論,注意調(diào)控辨析走向,務(wù)必保證找準(zhǔn)問題,辨清矛盾,得到確解.不同想法的碰撞不僅能凸顯問題的內(nèi)在價(jià)值,而且會(huì)使得學(xué)生的知識(shí)和能力在辨析中內(nèi)化和提升;
②動(dòng)態(tài)生成,示誤引思,加深知識(shí)方法理解.教學(xué)應(yīng)該是預(yù)設(shè)與生成的統(tǒng)一,生成才是課堂迷人的地方,因?yàn)榭倳?huì)有出乎你意料的想法出現(xiàn),而當(dāng)學(xué)生探究、評(píng)論有誤時(shí),教師可以將其看成新的資源,繼續(xù)誘其深入,引其自糾,培養(yǎng)求異思維.如有必要還可繼續(xù)通過一題多解等形式將學(xué)生思維引領(lǐng)至更高的層次,引導(dǎo)學(xué)生糾正反思錯(cuò)誤,進(jìn)而總結(jié)知識(shí)方法,以加深理解;
③變式教學(xué),糾錯(cuò)鞏固,促進(jìn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)完善.通過適當(dāng)?shù)囊活}多解、一題多變與多題一解的題組教學(xué)與練習(xí)讓學(xué)生體會(huì)到變和不變之間的聯(lián)系,加深學(xué)生對(duì)各種解法及相關(guān)知識(shí)的深入理解,從而構(gòu)建更完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu);
④二次練習(xí),強(qiáng)化認(rèn)識(shí),防止錯(cuò)誤反復(fù).一周內(nèi)再次給出關(guān)于典型錯(cuò)誤的二次練習(xí)非常必要也非常有效,視情況再進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)乃至三次練習(xí),適度的重復(fù)練習(xí)對(duì)應(yīng)試必要而有效.
綜上,教師應(yīng)積極面對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤,認(rèn)真收集、整理、篩選有價(jià)值的錯(cuò)誤資源,選擇合適的時(shí)機(jī)和方式,引導(dǎo)學(xué)生去辨析、思考、交流、探究、糾錯(cuò)、拓展和反思,讓學(xué)生的思維在解題教學(xué)課上動(dòng)起來、活起來,進(jìn)而促進(jìn)新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的完善和解題能力的提高.
1.張愛珠.淺談高中學(xué)生數(shù)學(xué)思維障礙及對(duì)策[J].福建教育學(xué)院學(xué)報(bào),2006(6).
2.黃彩祥.高中數(shù)學(xué)解題心理性錯(cuò)誤分析[J].河北理科教學(xué)研究,2003(3).
3.吳衛(wèi)東.開啟從錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)的新視角[J].新課程周刊,2009(3).