作者簡介:余樹寶,男,1969年5月出生,漢,安徽霍邱人,中學(xué)高級教師,安徽省中學(xué)數(shù)學(xué)特級教師,安徽省教壇新星,安徽省中學(xué)數(shù)學(xué)優(yōu)質(zhì)課一等獎獲得者,現(xiàn)任教于合肥工業(yè)大學(xué)附屬中學(xué).
[摘 要] 課堂教學(xué)最重要的任務(wù)是培養(yǎng)好學(xué)生的數(shù)學(xué)能力,尤其是發(fā)展學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識分析問題、解決問題的能力. 教師在教學(xué)時,一定要發(fā)揮學(xué)生的主體作用,讓學(xué)生充分地思考,探索解決問題的途徑,歸納、總結(jié)問題解決的策略,獲取解題經(jīng)驗.
[關(guān)鍵詞] 課堂教學(xué);提出問題;分析問題;總結(jié)問題;培養(yǎng)能力
課程是學(xué)校的,課堂是老師的. 作為承擔(dān)數(shù)學(xué)教育的老師們,一定是在持續(xù)思考數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的技術(shù)與藝術(shù),在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)運算、直觀想象、數(shù)據(jù)分析等核心素養(yǎng)上孜孜追求著卓越.
其中,作為教學(xué)主渠道的課堂,很重要的任務(wù)是在教會學(xué)生掌握數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識、基本技能、基本思想的同時,培養(yǎng)好學(xué)生的數(shù)學(xué)能力,尤其是發(fā)展學(xué)生的運用數(shù)學(xué)知識分析問題、解決問題的能力.
著名的數(shù)學(xué)家波利亞也說過“問題是數(shù)學(xué)的心臟”,“掌握數(shù)學(xué)意味著什么?那就是善于解題.”他主張數(shù)學(xué)教育的主要目的之一是發(fā)展學(xué)生解決問題的能力,教會學(xué)生學(xué)會思考. 所以我們反對師生搞題海戰(zhàn)術(shù),但離開解題的數(shù)學(xué)教學(xué)也一定是有偏頗的,沒有解題的教學(xué)是沒有實際意義的教學(xué),就一定脫離了數(shù)學(xué)教學(xué)的本質(zhì),也就不利于學(xué)生認識數(shù)學(xué)的價值,不利于學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展.
下面,就筆者近日在結(jié)束高一必修五第一章《解三角形》教學(xué)內(nèi)容后,進行專題復(fù)習(xí)課《三角形問題的解決》的教學(xué)過程中的做法,談一談筆者的一點思考.
本堂課開始,筆者對與三角形有關(guān)的問題進行了梳理、歸納,筆者認為問題大致可分為四種類型:一是三角形形狀的判斷問題,二是三角形中的求值問題,三是三角形中三角等式的證明問題,四是三角形中的最值問題. 針對這些類型的問題,筆者分別從近年來高考試題和模擬題中選編了幾個典型例題,通過每一個例子讓學(xué)生認識各類三角形問題的設(shè)問方式與解決方法.
如解決三角形形狀的判斷問題時,筆者選用了一道簡單的問題:
例1:在△ABC中,若==,則△ABC的形狀是( )
A. 直角三角形
B. 鈍角三角形
C. 等腰三角形但非等邊三角形
D. 等邊三角形
筆者選題的意圖是想讓學(xué)生既能通過“邊”的角度,也能通過“角”的角度來判斷此三角形的形狀;既能利用正弦定理化邊為角,也能利用余弦定理化角為邊來解決此問題.
問題給出后,怎樣引導(dǎo)學(xué)生思考并得出解決問題的辦法是教學(xué)的關(guān)鍵,也是培養(yǎng)學(xué)生解題能力的重要環(huán)節(jié). 在此過程中教師一定要發(fā)揮學(xué)生的主體作用,讓學(xué)生充分地思考,分析問題的已知與未知,探索解決問題的途徑.教師千萬不能一言堂,代替學(xué)生完成解答過程就了事.高中新課程最重要的理念就是倡導(dǎo)學(xué)生積極主動、勇于探索的學(xué)習(xí)方式,鼓勵學(xué)生參與課堂教學(xué)的全過程,讓學(xué)生學(xué)會觀察、感受、探究、實踐、交流,自主發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)規(guī)律和解決問題的途徑.
波利亞也曾說過“老師為學(xué)生所能做得最大的好事是通過比較自然的幫助,促使他自己想出一個好念頭”,這里說的“好念頭”,其實就是開展學(xué)生積極活躍的思維活動.
筆者先給全體學(xué)生一定的思考時間,然后找一位學(xué)生陳述自己的想法. 這位學(xué)生給出問題的解決辦法是利用余弦定理將=中的cosA,cosB分別換成,,運算化簡此式可得a=b;同理由=可得b=c,從而判斷此三角形為等邊三角形.
接下來筆者并沒有結(jié)束本題的解決過程,又問大家:想一想,有沒有其他的方法來解決此問題呢?一位學(xué)生提出了自己的想法:利用正弦定理將=中的a,b分別換成sinA,sinB,結(jié)果得到tanA=tanB,由于角A,B都是三角形的內(nèi)角,所以A=B. 筆者又補充了通過逆用兩角差的正弦公式,由=變形可得sin(A-B)=0,又-π 還有沒有其他的方法呢?一位學(xué)生這樣回答:這是一道選擇題,我用“排除法”能輕松化解. 他說,此三角形不可能是直角三角形,若某個角是直角,如A=90°,則cosA=0,條件不成立;若是鈍角三角形,如A>90°,則cosA<0,條件也不成立,故先排除A、B. 對于C、D兩個選項,他認為三條邊、三個角出現(xiàn)的概率相等、位置均衡,估計應(yīng)該選D. 該生的想法,得到了其他學(xué)生的認可和掌聲. 借此機會,筆者趁勢對選擇題的解法作了一個總結(jié):解選擇題常用的方法,主要分直接法和間接法兩大類. 直接法是解答選擇題最基本、最常用的方法,但考試中,如果所有選擇題都用直接法解答,不但時間不允許,甚至有些題目求解困難或根本無法解答. 因此,我們還須掌握一些特殊的解法,如直接法、篩選法、特值法、驗證法、數(shù)形結(jié)合法等. 基本策略是:①熟練掌握各種基本題型的一般解法,也就是通性通法;②結(jié)合單項選擇題對解題過程書寫不作要求的特點,靈活運用選擇題的解法與技巧;③挖掘題目“個性”,尋求簡便解法,充分利用選擇支的暗示作用,迅速做出正確的選擇. 宗旨是:不擇手段,多快好省,小題小做,小題巧做,切忌小題大做. 如果再給學(xué)生一些時間,學(xué)生一定還會有更多更好的想法,讓全體學(xué)生參與其中,共享解決問題的思維與策略,共享問題解決后成功的快樂,意義非凡. 例1分析討論最后,師生共同總結(jié):判斷三角形形狀問題,一般情況下應(yīng)從兩方面入手,利用正弦定理、余弦定理及三角恒等變換把邊角混合關(guān)系式化為三邊關(guān)系式,或化為三角關(guān)系式,兩者選擇其一即可達到判斷三角形形狀之目的. 其實,不僅是三角形形狀的判定問題,只要涉及邊角混合關(guān)系式,這種方法都是有效的. 隨即筆者又舉了一個求值的問題——2016年高考全國Ⅰ卷第17題第(1)問:△ABC的內(nèi)角A,B,C的對邊分別為a,b,c,已知2cosC(acosB+bcosA)=c,求角C.
學(xué)生知道了邊角混合關(guān)系式可采用化邊為角或化角為邊的方法,很快完成了此題解答. 并且通過比較,他們發(fā)現(xiàn),兩種方法中“化邊為角”法解答過程簡潔,速度更快:
2cosC(sinΑcosΒ+sinΒcos?。?sinC,即2cosCsin(A+B)=sinC,故2sinCcosC=sinC,可得cosC=,所以C=.
這也說明了凡事適合才是最好的,靈活選擇也是一種能力. 另外,高一的學(xué)生,能迅速完成高考解答題,他們在收獲了解題成功快樂的同時,也收獲了對未來高考的自信.
在解決三角形的求值問題時,筆者針對“給值求值”問題選擇了兩個例題:
例2:在△ABC中,cosA=,cosB=,則cosC的值是( )
A. B. -
C. - D. 或-
例3:在△ABC中,cosA=,sinB=,則cosC的值是( )
A. B. -
C. - D. 或-
選題意圖是讓學(xué)生乍一看來,這兩個例子好像有點雷同,實際上在解決問題的過程中會出現(xiàn)意想不到的差異.
例2主要考查兩角和的余弦公式的應(yīng)用. 解題過程中一要注意所求的角與所給角的關(guān)系(內(nèi)角和定理),二要注意由cosA,cosB分別求sinA,sinB時的正負選擇. 由于三角形內(nèi)角的正弦值恒正,所以由cosA,cosB分別求sinA,sinB,結(jié)果是唯一的,于是cosC的值也是唯一的,選C.
但例3中由sinB求cosB會出現(xiàn)兩個結(jié)果,學(xué)生若不注意取舍,很大可能會選擇D.因此筆者想通過這個問題,讓學(xué)生明白一點:解題過程中要注意由sinA=>sinB=及正弦定理=得到a>b,由“大邊對大角”得A>B,因此B不可能為鈍角,故cosB=-舍去,所以只能選C. 所以教學(xué)中選擇好例題,有意識地達到你所需要學(xué)生達到的教學(xué)目標(biāo)也是非常重要的.
此題解決時,筆者先通過提問讓學(xué)生得到例2的解答過程,隨即筆者利用多媒體展示了與例2類似的例3的解答過程:
解:因為cosA=,所以sinA=,由sinB=得cosB=±.
當(dāng)cosB=時,cosC=-cosAcosB+sinAsinB=-;
當(dāng)cosB=-時,cosC=-cosAcosB+sinAsinB=.
故選D.
然后,筆者讓學(xué)生去評判這種做法正確與否. 多數(shù)學(xué)生對這種做法給出了肯定,但也有個別學(xué)生提出質(zhì)疑. 于是學(xué)生在疑惑中思考,在思考中討論. 筆者提醒學(xué)生注意:角B是鈍角還是銳角?筆者讓學(xué)生從另外一個角度進行取舍,算一下sinC是多少. 結(jié)果學(xué)生發(fā)現(xiàn),當(dāng)cosB= -時,sinC=-,這個結(jié)果是所有學(xué)生都不接受的一個結(jié)果,因為大家都知道“三角形任何一個內(nèi)角的正弦值恒大于0”.問題出在什么地方?筆者再問式子“a>b?A>B?sinA>sinB”成立與否. 學(xué)生討論后回答,這個式子在三角形中是成立的. 于是追問由此來判斷角B是鈍角還是銳角是否可以. 學(xué)生此時恍然大悟,因為sinA=>sinB=,所以角B是銳角. 借此深刻地領(lǐng)會了三角形中三角函數(shù)問題的解決要綜合地利用三角函數(shù)知識與三角形的相關(guān)知識才能得到正確的解決.
當(dāng)然提出問題不僅是教師的事情,也是學(xué)生的事情. 當(dāng)教師的,一定要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會自己發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力,只有這樣學(xué)生才具有參與教學(xué)的積極性,才能更深刻地理解數(shù)學(xué)知識的本質(zhì). 如在解決以上兩個例題后,筆者讓學(xué)生自己再編一個相似但不能相同的問題出來,其中一個學(xué)生這樣編寫:設(shè)△ABC中,sinA=,sinB=,求cosC的值. 學(xué)生共同完成后,發(fā)現(xiàn)這個問題的結(jié)果就有兩種可能,與前兩題相似但不同,很有價值.
到了此題總結(jié)時,筆者引導(dǎo)學(xué)生歸納:求值問題是三角形的主要問題,解題時,除了要用到三角函數(shù)的有關(guān)知識,如三角函數(shù)的圖像和性質(zhì)、同角三角函數(shù)的關(guān)系式、誘導(dǎo)公式、兩角和與差、倍角等三角公式,還要運用三角形的有關(guān)知識. 如(1)邊邊關(guān)系:兩邊之和大于第三邊,兩邊之差小于第三邊;(2)角角關(guān)系:三角形的內(nèi)角和定理A+B+C=π;(3)邊角關(guān)系:大邊對大角、大角對大邊、正弦定理、余弦定理、面積公式等. 只有幾方面知識結(jié)合起來,才能順利地解決三角形中三角函數(shù)問題.