☉江蘇省新沂市高級(jí)中學(xué) 王登平
偏文類(lèi)學(xué)生數(shù)學(xué)教學(xué)輔助策略探索
☉江蘇省新沂市高級(jí)中學(xué) 王登平
全新的課程改革正在醞釀,新的課程標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)于2017年初制定完畢,對(duì)于數(shù)學(xué)學(xué)科而言,文理科分科正在這一輪課程改革中逐步取消,有些省份走在課程改革試點(diǎn)前沿(如浙江、上海已經(jīng)取消文理分科).但對(duì)于學(xué)生而言,卻不會(huì)因?yàn)槲睦矸挚频娜∠鴽](méi)有層次差別,有些學(xué)生依舊是偏理型的人才,而有些學(xué)生則依舊擁有偏文類(lèi)的特點(diǎn).如何面對(duì)文理分科取消后的數(shù)學(xué)教學(xué)?如何在數(shù)學(xué)教學(xué)中將偏文類(lèi)學(xué)生與偏理類(lèi)學(xué)生一起教學(xué)?面對(duì)解題困擾時(shí),教師如何掌控這一教學(xué)難點(diǎn)?這些都成為數(shù)學(xué)教學(xué)新面臨的疑惑點(diǎn).
筆者認(rèn)為新的教學(xué)起點(diǎn),新的契機(jī),要有新的嘗試.可以從幾個(gè)方面來(lái)思考偏文類(lèi)學(xué)生數(shù)學(xué)教學(xué)的一些輔助策略,將這一策略實(shí)施到位,有助于偏文類(lèi)學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中獲得一定的成功感.本文結(jié)合教學(xué)片斷和案例與大家一起交流.
偏文類(lèi)學(xué)生與偏理類(lèi)學(xué)生最大的不同在于其感性化程度較高,理性化抽象思維較弱.對(duì)于偏文類(lèi)學(xué)生的教學(xué)正是要基于學(xué)生的這一重要特性,進(jìn)行不同的教學(xué)設(shè)計(jì),從知識(shí)理解的角度設(shè)計(jì)一定的感性部分,逐步將知識(shí)上升為理性層面,以求獲得知識(shí)的鞏固和理解.
案例1對(duì)定義域?yàn)镽的函數(shù)f(x),其相關(guān)式子f(a+x)=f(b-x)與f(a+x)+f(b-x)=0的理解.
分析:不少偏文類(lèi)學(xué)生對(duì)于這種側(cè)重抽象含義的數(shù)學(xué)表達(dá)式理解存在困難,其一,懼怕抽象式;其二,不理解;其三,因?yàn)檫@種循環(huán)造成了實(shí)際問(wèn)題中也無(wú)法面對(duì)這些抽象表述,從而無(wú)法獲得學(xué)習(xí)的快樂(lè).筆者認(rèn)為對(duì)于偏理類(lèi)學(xué)生,我們更多的是依照教師自身多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合抽象表述進(jìn)行一番思考即可.但是對(duì)于偏文類(lèi)學(xué)生而言,這一招幾乎沒(méi)用,因?yàn)槠涓緹o(wú)法直接進(jìn)入理性思考的層面,因此針對(duì)學(xué)情因材施教才是關(guān)鍵.將其分為三個(gè)步驟進(jìn)行教學(xué):
(1)思考特殊關(guān)系式,令a=b=0,表達(dá)式f(x)=f(-x)表達(dá)的含義是什么?顯然說(shuō)明定義域?yàn)镽的函數(shù)f(x)是偶函數(shù),其圖像關(guān)于x=0(即y軸)對(duì)稱(chēng).
(2)對(duì)于表達(dá)式f(a+x)=f(b-x),首先令x=1、x=2、x=3等多個(gè)變量取值,觀測(cè)不同變量帶來(lái)的影響,可以發(fā)現(xiàn)f(a+1)=f(b-1)、f(a+2)=f(b-2)、f(a+3)=f(b-3)等,顯然其說(shuō)明定義域?yàn)镽的函數(shù)f(x)其圖像關(guān)于對(duì)稱(chēng).
圖1
(3)進(jìn)一步從更高層面的理性角度思考,對(duì)于f(a+x)=f(b-x)中,a、b為兩個(gè)常數(shù),對(duì)定義域?yàn)镽的函數(shù)而言,即x任意變化情況下,我們作出其圖像(如圖1).
抽象式f(a+x)=f(b-x)所表示的含義:自變量x1=a+x與x2=bx到它們的中點(diǎn)等距離,且(fx)=(fx),考慮到變量12的任意性,因此自變量x1=a+x與x2=b-x到它們的中點(diǎn)永遠(yuǎn)等距離,且函數(shù)值一定相等,從而可知定義域?yàn)镽的函數(shù)(fx)圖像關(guān)于直線成軸對(duì)稱(chēng).
同理:對(duì)f(a+x)+f(b-x)=0所表示的含義,也可以分為三步驟進(jìn)行,思考教學(xué)中最基本的奇函數(shù)概念及其性質(zhì),即該表達(dá)式中a=b=0,因此獲得了f(x)+f(-x)=0的更進(jìn)一步的理解,對(duì)于更為一般性的表達(dá)式f(a+x)+f(b-x)=0,正是可以從這樣的視角首先思考;最后理性環(huán)節(jié)的思考可以與上述第三步驟一樣作出其圖像(如圖2).抽象式f(a+x)+f(b-x)=0所表示的含義:自變量x1=a+x與x2=b-x到它們的中點(diǎn)等距離,且f(x1)+f(x2)=0,即函數(shù)值互為相反數(shù),由自變量的任意性,x1=a+x與x2=b-x的函數(shù)值互為相反數(shù),從而可知函數(shù)f(x)關(guān)于點(diǎn)成中心對(duì)稱(chēng).
圖2
變式:對(duì)定義域?yàn)镽的函數(shù)f(x),其相關(guān)式子f(x+a)=f(x-b)的含義又說(shuō)明什么呢?
分析:顯然本問(wèn)題的結(jié)論是思考函數(shù)的周期性,但是偏文類(lèi)學(xué)生往往又和第一個(gè)問(wèn)題類(lèi)型混淆.建議學(xué)生從特殊情形入手思考,取a=b=0,顯然為恒等式;取a=b=1,則f(x+1)=f(x-1),顯然與上述軸對(duì)稱(chēng)和中心對(duì)稱(chēng)均不相同,從一個(gè)角度再輔助偏文類(lèi)學(xué)生思考,再次嘗試令x=1、x=2、x=3,發(fā)現(xiàn)可得f(2)=f(0)、f(3)=f(1)、f(4)=f(2)等一系列值,這恰意味著周期性的體現(xiàn).可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步進(jìn)行理性證明,令x-b=t,則f(x+a)=f(x-b)?f(t+a+b)=f(t),由周期的定義可知,定義域?yàn)镽的函數(shù)f(x)的周期為|a+b|.
可見(jiàn),對(duì)于偏文類(lèi)學(xué)生的教學(xué)要特別注重學(xué)生的感性思維,可以適當(dāng)?shù)貙⑤^難的數(shù)學(xué)抽象知識(shí)分割學(xué)習(xí)、逐步深入,大大舒緩了偏文類(lèi)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程、提高了學(xué)習(xí)的積極性,將注重學(xué)情的教學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)合螺旋式上升的教學(xué)過(guò)程,則符合偏文類(lèi)學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知心理,是有效的教學(xué).
與偏理類(lèi)學(xué)生不同的是,偏文類(lèi)學(xué)生更要注重從特殊到一般的歸納推理方式,而不是演繹推理.這與偏文類(lèi)學(xué)生的思維特征緊密相關(guān),因?yàn)槠念?lèi)學(xué)生思維的層次性不夠,這就要求教學(xué)中更好的方式是首先獲取問(wèn)題的答案,然后回頭思考怎么獲得一般性的過(guò)程.從特殊到一般,是歸納推理的典型運(yùn)用.
案例2已知函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)為f′(x),若2f′(x)>f(x)對(duì)任意的x∈R成立,則3f(2ln2)與2f(2ln3)的大小關(guān)系為_(kāi)__________.
分析:本題為導(dǎo)數(shù)運(yùn)用問(wèn)題,其本意是從構(gòu)造類(lèi)的角度思考導(dǎo)數(shù)的運(yùn)用,但是對(duì)于偏文類(lèi)的學(xué)生而言,其根本未能意識(shí)到這一知識(shí)使用的層面,因此可以換一個(gè)角度首先思考答案的判斷.因?yàn)?f′(x)>f(x),對(duì)任意的x∈R,令f(x)=ex,顯然f(x)滿足題意,因此3f(2ln2)=3e2ln2=12<2f(2ln3)=2e2ln3=18,因此3f(2ln2)<2f(2ln3).對(duì)于偏文類(lèi)學(xué)生來(lái)說(shuō),答案的判斷顯然獲得了成功,從應(yīng)試角度來(lái)說(shuō)已經(jīng)成功.新課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出了要學(xué)生獲得適合其自身發(fā)展的數(shù)學(xué),因此對(duì)于不少偏文類(lèi)學(xué)生而言,能掌握這種特殊化的問(wèn)題解決思想,已經(jīng)是一種足夠的數(shù)學(xué),就如天津師大王光明教授所說(shuō):“沒(méi)有必要人人都去研究形式化的數(shù)學(xué)過(guò)程和結(jié)論,獲得適合自身發(fā)展的數(shù)學(xué)才是關(guān)鍵和必需的.”
最終確定了問(wèn)題的答案,對(duì)于偏文類(lèi)學(xué)生而言,也可以讓學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)知識(shí)運(yùn)用的合理性,一般性的方式方法怎么尋求解決之道.本題是典型的函數(shù)構(gòu)造類(lèi),考慮到選項(xiàng)中的數(shù)值,將3(f2ln2),2(f2ln3)變形為比較這兩個(gè)數(shù)的大小關(guān)系,因此容易想到構(gòu)造函數(shù),研究其導(dǎo)數(shù)又對(duì)任意的x∈R時(shí)2f′(x)>(fx)成立,因此2f′(2lnx)-(f2lnx)>0,故g(′x)>0成立,所以g(x)在(0,+∞)上為增函數(shù).又2<3,故g(2)<g(3)? (f2ln2)< (f2ln3),即3(f2ln2)23<2(f2ln3).另外,本題的函數(shù)構(gòu)造不僅僅只有一種,還可以是有興趣的讀者可以再類(lèi)似推理思考.筆者對(duì)這樣的問(wèn)題的教學(xué)建議是,運(yùn)用典型的歸納推理思想,從特殊到一般,這正是偏文類(lèi)學(xué)生適合的、喜歡的方式.
偏文類(lèi)的學(xué)生對(duì)問(wèn)題的一般思路更偏重運(yùn)算的角度,即代數(shù)化,對(duì)于圖形思維的角度考量不多,也不善于思考.筆者以為正是因?yàn)槠念?lèi)學(xué)生這樣的普遍特點(diǎn),我們教學(xué)更要重視思考,以偏文類(lèi)學(xué)生的特點(diǎn)為切入點(diǎn),強(qiáng)化其所需的代數(shù)運(yùn)算能力,進(jìn)一步開(kāi)發(fā)其圖形思考的方面,力爭(zhēng)從數(shù)與形兩個(gè)角度對(duì)不同偏文類(lèi)學(xué)生進(jìn)行加強(qiáng).
案例3向量a,b,c滿足,則|c|的最大值等于______.
分析:偏文類(lèi)學(xué)生的思考主要是從數(shù)量積基本運(yùn)算的視角出發(fā),由題意,由(a-c)·又,所以,化簡(jiǎn)得|c|2≤2+(a+b)·c≤2+|a+b·||c|=2+|c|,得|c|2-|c|-2≤0?|c|≤2,即最大模長(zhǎng)為2.顯然這種教學(xué)方式偏文類(lèi)學(xué)生比較喜歡,因?yàn)樽⒅氐氖菙?shù)量積運(yùn)算和均值不等式,但是能算到底的學(xué)生并不是太多,因此也要向?qū)W生滲透圖形的思路.
另法:向量a,b滿足夾角120°,且a-c與b-c的夾角是60°,以四點(diǎn)共圓來(lái)建構(gòu)圖形.如圖3,設(shè)則∠AOB=120°,∠ACB=60°,可知點(diǎn)C的軌跡是優(yōu)弧上一動(dòng)點(diǎn),顯然當(dāng)點(diǎn)C為優(yōu)弧中點(diǎn)時(shí)取到最大值,即為O,A,B,C四點(diǎn)所在圓的直徑.易得,在△ABC中,由正弦定理知
圖3
限于篇幅,本文就偏文類(lèi)學(xué)生數(shù)學(xué)教學(xué)提出了符合新課程理念教學(xué)的三個(gè)輔助視角,即概念教學(xué)的多步驟、層次性,解題教學(xué)的特殊化、歸納推理,解題思想中的強(qiáng)化代數(shù)、善用圖形等,這些都是偏文類(lèi)學(xué)生沒(méi)有完全做到位或者欠缺的.因此,筆者以教學(xué)實(shí)踐中的思考做了一番不成熟的總結(jié),懇請(qǐng)讀者繼續(xù)補(bǔ)充指正,引導(dǎo)偏文類(lèi)學(xué)生進(jìn)一步在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)上獲得高效和有效的途徑.
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