☉浙江省杭州市余杭高級中學(xué) 曹鳳山(特級教師)
筆者曾從學(xué)生“學(xué)”的角度,對數(shù)學(xué)解題的感受、認識等做過專題調(diào)查,調(diào)查報告《數(shù)學(xué)解題——想說愛你不容易——關(guān)于高中生數(shù)學(xué)解題的調(diào)查分析》發(fā)表于《中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考》2005年第5期,后被中國人大《高中數(shù)學(xué)教與學(xué)》(原《中學(xué)數(shù)學(xué)教與學(xué)》)轉(zhuǎn)載、被知網(wǎng)等收錄,被不少同行參考、引用.本文換一個角度,從教師“教”的角度看,解題教學(xué)——想說愛你不容易.
“中學(xué)數(shù)學(xué)課程的主要目的之一是發(fā)展學(xué)生的解題能力”(波利亞),從現(xiàn)實需要看,解題教學(xué)的重要性毋須贅言.對于解題教學(xué),雖有眾多大家、名師諸多成功的實踐與經(jīng)典研究,但如何搞好解題教學(xué)仍然沒有公式可循.一千個讀者就有一千個哈姆雷特!一千個數(shù)學(xué)老師就有一千個解題教學(xué)的模式.
這里簡錄以解題教學(xué)為主的一節(jié)課,通過具體的案例和課堂教學(xué)環(huán)節(jié),就解題教學(xué)中一些問題談?wù)勛约旱乃伎寂c實踐,以作引玉之磚.為便于表達對解題教學(xué)的一些認識,分成幾個段落.
例題 (2012年浙江高考理科第17題)設(shè)a∈R,若x>0時,均有[(a-1)x-1](x2-ax-1)≥0,則a=_____.
課堂例題就像磨刀石,只有好的磨刀石才能更快、更好地磨出鋒利的刀刃.本文簡錄的是高三第一輪復(fù)習(xí)接近尾聲的一節(jié)課,筆者以“三個二次”為核心,選擇了兩道2012年的高考題(浙江省理科第17題、北京理科第14題),其中第一題學(xué)生充分參與,老師詳盡分析,第二題做課上反饋演練.不同教學(xué)階段有不同的選題考慮,這里主要考慮了以下幾個方面:
1.體現(xiàn)中學(xué)數(shù)學(xué)的核心知識,重心在思維.不在細枝末節(jié)上做文章,解題過程中突出知識的系統(tǒng)性、網(wǎng)絡(luò)化、組織良好,突出提升思維能力的主題.
2.具有一定挑戰(zhàn)性.試題新穎,兩題都沒有套路,解題過程蘊含著豐富的數(shù)學(xué)思想方法,而思想方法是知識轉(zhuǎn)化為能力的橋梁,是高三復(fù)習(xí)過程中提升學(xué)生思維能力的必選項、著力點.
3.適合的就是最好的.適合學(xué)生的知識儲備,適合學(xué)生的解題基礎(chǔ),適合學(xué)生的解題需要,題不在難,有意則靈.
4.以質(zhì)取勝,體現(xiàn)通性通法.題不在多,有法則行,不追求一節(jié)課做題的數(shù)量,以高質(zhì)量的試題實現(xiàn)“一題多解”、“多題一解”.法不在巧,變化則靈,凸顯通性通法的重要作用,體現(xiàn)思維的高度參與.
5.完整體現(xiàn)解題的全過程,有效檢驗、提升學(xué)生的解題技能.學(xué)生學(xué)有所思、所悟,解透一題通解一類,對解題有更深的理解,對解題程序有更熟練的操作,特別是強化學(xué)生比較薄弱的方面,如審題、目標意識以及反思能力.
解題教學(xué)一定要有學(xué)生充分參與的過程,思路的產(chǎn)生不能玩“魔術(shù)”,要讓學(xué)生體驗.課堂生成與預(yù)設(shè)要相輔相成,要結(jié)合具體情境,通過適時的有針對性的啟發(fā)、引導(dǎo),適度的歸納、概括,幫助學(xué)生體驗“審題——制訂計劃——實施——反思”的過程;落實學(xué)生先行,教師斷后的教學(xué)模式,引導(dǎo)、調(diào)動學(xué)生的“正能量”參與解題,充分暴露、展示不同層次的思維模式、不同的思維過程,引導(dǎo)學(xué)生對解題的關(guān)鍵點、基本的數(shù)學(xué)思想方法的運用等做必要的歸納、反思,讓學(xué)生體驗審題對思路的決定作用,反思對模式積累的催化作用,注重由特殊案例提升到解題經(jīng)驗,改變解題教學(xué)“掐頭、去尾、燒中段”的做法,改良為“虎頭、豹尾、將軍肚”的解題教學(xué)模式.
出示題目,學(xué)生自己讀題(不干擾學(xué)生自己讀題,不幫助學(xué)生讀題.本題題干相對短小,學(xué)生用時不多).適時給出提示語,給學(xué)生做出反應(yīng)、思考的時間.
師:這是什么問題?求什么?你能猜測到結(jié)果是什么形式嗎?(目的:引導(dǎo)學(xué)生確定問題范疇,調(diào)動相關(guān)知識,強調(diào)目標意識、問題意識,進入問題情境)
生眾:三次不等式,也有學(xué)生說“三個二次”,求參數(shù);結(jié)果應(yīng)該是一個(或者兩個)常數(shù).
師:用你的語言如何具體表述這個問題?你能聯(lián)想到什么?有現(xiàn)成的方法嗎?(目的:不僅強調(diào)審題的重要性,還要給出審題可以操作的方法.心理學(xué)研究表明,問題的表述對怎樣解決問題有極大的影響.對審題跟進提醒,引導(dǎo)學(xué)生從文字、符號、圖形等多角度審題,通過觀察、對比、分析、判斷,聯(lián)想、調(diào)動所學(xué)知識,引導(dǎo)學(xué)生深入理解問題情境,對解題過程做出合理的預(yù)測,初步醞釀、設(shè)計從已知到目標的可能途徑,誘導(dǎo)好“念頭”的出現(xiàn))
學(xué)生自己獨立思考、探究,動手解題.巡視發(fā)現(xiàn),因為是上一年的高考試題,有學(xué)生已經(jīng)知道答案,但是,詳細的解題方法、策略,深層次的思考還沒有,解題方法不完整,還有部分學(xué)生找不到思路.
生1:我是根據(jù)實數(shù)運算的符號法則,降次,轉(zhuǎn)化為一個一次、一個二次不等式,分以下兩種情況:
師:生1同學(xué)注意到了關(guān)系式的符號,運用轉(zhuǎn)化思想,把高次化低次、不等式轉(zhuǎn)化成不等式組,再通過分離參數(shù)轉(zhuǎn)化為求最值的問題,思路很流暢,可是解不出,問題出在哪兒呢?(審題表面化,考慮了問題的轉(zhuǎn)化,模仿套路的痕跡比較明顯,但是,對題目理解上出現(xiàn)偏差)
回到原點,再次讀題,同學(xué)們對條件的形式、含義和生1同學(xué)的理解一致嗎?(目的:引導(dǎo)學(xué)生再次審題,從條件的形式、代數(shù)意義、幾何意義等方面讀題,養(yǎng)成“慢審、快做”的習(xí)慣,優(yōu)秀的解題者一半時間審題,一半時間做題,但有些學(xué)生可能“下筆千言,離題萬里”.以上提示語問法不同、角度各異,但基本上都指向?qū)忣}、啟發(fā)解題思路)
生2:生1的理解不對.x>0時均有[(a-1)x-1](x2-ax-1)≥0,意思不一定是x>0時兩個因式的值一直是正數(shù)或者是負數(shù),只要兩個因式同號.下面求解還沒有寫好.
師:對關(guān)系式的理解不一樣,哪個是正確的?
全體:后一個!
師:對,后一個,注意關(guān)鍵詞,若x>0時均有……,讀對題是解對題的必要條件!解給出的問題而不是你認為的問題!不然肯定是“出師未捷身先死”??!審題,就要讓試題自己講出“真實的情況”,繼續(xù)!
生3:我沒有看成兩個因式乘積,我理解的是函數(shù)值符號問題,就是兩個函數(shù)在區(qū)間(0,+∞)的每一點上函數(shù)值符號一致,這樣必須有相同的零點.
師:打斷一下,怎么出現(xiàn)的函數(shù)?不是不等式問題嗎?(讓思維過程看得見,充分暴露思維過程是學(xué)生學(xué)會思維,領(lǐng)悟數(shù)學(xué)思維的必然途徑,特別是在一個轉(zhuǎn)折點、關(guān)鍵點上)
生2:因為……因為……每個不等式都對應(yīng)一個函數(shù),不是可以轉(zhuǎn)化嗎?
師:很好,從不同的角度去推敲!不等式轉(zhuǎn)化為函數(shù)問題,繼續(xù)!
師:好!分解問題、數(shù)形結(jié)合是重要的解題思想,從不同角度理解條件是審題的重要形式、解題的突破口之一,也是找到“好念頭”的捷徑.
答案出來了,有學(xué)生表示還可以優(yōu)化.
圖1
教室內(nèi)一片贊賞之聲!
師:很好!問題的求解要像生2同學(xué)一樣力求完善、直觀,函數(shù)、方程、不等式聯(lián)動,同時充分發(fā)揮了圖形的優(yōu)勢,數(shù)形結(jié)合,分類討論,讓我們看到了數(shù)學(xué)思想方法的威力!
圖2
師:很好,改變條件的形式,換個角度理解問題,避開了分類討論.
圖3
生5:老師,還可以再更簡潔,只要再深入挖掘“個性”!
同學(xué)們的興趣再次被激發(fā),怎么再挖掘“個性”呢?
教室內(nèi)一片掌聲!
不過,有學(xué)生提出,保證f(1)≥0,f(2)≥0就能保證x>0時均有f(x)≥0嗎?邏輯上明顯有缺陷!
師:好,根據(jù)題型特征我們可以選擇“個性化”的解題方法,思維靈活,體現(xiàn)了特殊性存在于一般性之中的哲學(xué)思想,解客觀題不妨試試特殊值法,當然也要注意邏輯的嚴密性.
不過也有同學(xué)提出為什么恰好取x=2呢?
生6:開始老師不就是讓我們猜測結(jié)果是什么形式嗎?因為結(jié)果是求a的值,只有一個未知數(shù),只要建立一個方程就可以了.
師:真有才!充分考慮目標的意義,對解題的方向會起到很好的啟發(fā)作用,不能僅僅把目標當成未知數(shù),它也是已知條件之一,是試題的“個性”之一.當然,為什么只取到2呢,要靠一點運氣,不過,我們試驗一般會取比較特殊的數(shù),比如0,1,2等,再說了,我們是天之驕子一定會有好運氣的,只要想得到,一定做得到!
我們發(fā)現(xiàn),只要換個角度問題就可能得到解決,往往就是沒有找到合適的角度.再次讀這道題,a=1時顯然不成立,它明顯的特征是一個三次不等式,或者說三次函數(shù)問題,我們在學(xué)習(xí)導(dǎo)數(shù)內(nèi)容時反復(fù)接觸過三次函數(shù)以及它的圖像、性質(zhì),能不能直接通過三次函數(shù)的視角求解呢?我們猜想三次函數(shù)圖像會有什么特點?
圖4
師:相當漂亮!對問題理解的透徹,解起來就得心應(yīng)手!上面已經(jīng)給出了不少好的解法,同學(xué)們也許還有其他想法,時間關(guān)系,暫告一段落,課下繼續(xù)探討!反思一下我們這道題的求解歷程,從不懂到懂,從不會到會,從復(fù)雜到簡單,我們經(jīng)歷了什么?對我們以后解題有什么借鑒意義?(引導(dǎo)學(xué)生做好解題反思,而不僅僅是找到答案,這也是解題與解題教學(xué)不同之處.解題關(guān)心結(jié)果,而解題教學(xué)關(guān)心解題的全過程,只要反思審題操作性的方法、解題突破口的發(fā)現(xiàn)、解法優(yōu)劣及原因等)
學(xué)生七嘴八舌:審題、從不同角度看條件、改變條件的結(jié)構(gòu)形式、畫個圖,把待求納入已知考慮、找到它的“個性”、數(shù)形結(jié)合、轉(zhuǎn)化與化歸、分類討論等.
師:同學(xué)們的總結(jié)綜合起來就很全面了!我們通過這道題的求解,再次體驗到,知識要熟練、組織良好,無知便無能;審題要全面、深入,注意對已知條件(包括題型、待求、待證)從不同角度、不同形式的理解,充分把握其“個性”;改變問題的形式、意義、結(jié)構(gòu)就可能意味著一種解法的出現(xiàn),要注意捕捉這時冒出的一些“好念頭”;我們也會體驗到,對于一些綜合性、非常規(guī)問題,數(shù)學(xué)思想方法的自覺運用絕對功不可沒,如數(shù)形結(jié)合、轉(zhuǎn)化與化歸、函數(shù)與方程、分類討論等.基礎(chǔ)題靠知識(扎實),中檔題靠思想(靈活),高檔題靠能力(素質(zhì)).同時,從這道試題也可以看出高考試題的特點,知識與能力綜合考查,體現(xiàn)了“多考一點想,少考一點算”的命題理念,需要我們在解題過程中真切體會.(小結(jié)不一定都要放在下課鈴響之前,要適時、合理地給出概括,有背景、有案例,學(xué)生更容易理解,更容易納入自己的經(jīng)驗范疇)
下面再給出一道題,再一次體驗如何成功解題!
練習(xí) (2012年北京高考理科第14題)已知f(x)=m(x-2m)(x+m+3),g(x)=2x-2,若同時滿足條件:①?x∈R,f(x)<0或g(x)<0;②?x∈(-∞,-4),f(x)g(x)<0,則m的取值范圍是______.
選題的思考:本題和例題有異曲同工之妙,對學(xué)生熟練兩個基本函數(shù)性質(zhì),熟練基本思想方法的運用,鞏固上面例題中的一些思路、形成解題經(jīng)驗大有裨益.
學(xué)生經(jīng)過思考,速度明顯比例題加快.
生8:目標求m的取值范圍,就是拋物線f(x)=m(x-2m)(x+m+3)開口方向與對應(yīng)的根滿足的條件(m=0明顯不成立),“數(shù)”轉(zhuǎn)化為“形”,等價于,對于任意的x,對應(yīng)的點至少有一個在x軸下方,在(-∞,-4)上,有圖像在x軸上方,有圖像在x軸下方.
圖5
師:太給力了!由于時間關(guān)系,對其他解法課下再繼續(xù)探索.
通過這兩道高考題,相信每個同學(xué)對解題都有自己的感悟,也會發(fā)現(xiàn)自己在哪些方面還需要加強,希望同學(xué)們再通過以下三道課下練習(xí)題認真反思、總結(jié).
選擇課下練習(xí)題的思考:解題是學(xué)會的,不是教會的,必須在游泳中學(xué)會游泳,特別是突出思維,體現(xiàn)思想方法運用的問題,學(xué)生必須有自己的體驗,感悟,有操作程序,能設(shè)計已知到目標的合理途徑,面對高考“活而不難,巧而不怪”的特點,必須在合適的情境下選擇高質(zhì)量、符合學(xué)生實際的問題.選題知識上有一定綜合性,試題題目不追求絕對難度,主要是知識的綜合應(yīng)用、靈活應(yīng)用;體現(xiàn)基本數(shù)學(xué)思想方法的運用,這是學(xué)生解題的一塊“短板”,當知識的積累達到一定程度,學(xué)生解題能力提高的加速劑就是思想方法,它是知識轉(zhuǎn)化為能力的橋梁,特別是重要的數(shù)學(xué)思想如轉(zhuǎn)化與化歸、數(shù)形結(jié)合、函數(shù)與方程、分類討論等,數(shù)學(xué)思想方法的運用到復(fù)習(xí)階段必須給學(xué)生明確揭示,讓學(xué)生在運用中體驗、感悟.
1.(2012年北京高考文第14題)已知f(x)=m(x-2m)·(x+m+3),g(x)=2x-2.若?x∈R,f(x)<0或g(x)<0,則m的取值范圍是_________.
2.(2008年江西高考理科第12題改編)已知函數(shù)f(x)=2mx2-2(4-m)x+1,g(x)=mx,若對于任一實數(shù)x,f(x)與g(x)至少有一個為正數(shù),則實數(shù)m的取值范圍是_______.
3.(2011年江蘇高考第19題)已知a,b是實數(shù),函數(shù)f(x)=x3+ax,g(x)=x2+bx,f′(x)和g′(x)是f(x)和g(x)的導(dǎo)函數(shù).若f′(x)g′(x)≥0在區(qū)間I上恒成立,則稱f(x)和g(x)在區(qū)間I上單調(diào)性一致.
(1)設(shè)a>0,若f(x)和g(x)在區(qū)間[-1,+∞)上的單調(diào)性一致,求實數(shù)b的取值范圍;
1.[美]波利亞,著.怎樣解題[M].閻育蘇,譯.北京:科學(xué)出版社,1982.
2.羅增儒,著.中學(xué)數(shù)學(xué)解題的理論與實踐[M].南寧:廣西教育出版社,2012.
3.[英]S.Ian Robertson,著.問題解決心理學(xué)[M].張奇,等,譯.北京:中國輕工業(yè)出版社,2004.