☉江蘇省無錫市堰橋高級中學 陸旌霞
說數(shù)學和做數(shù)學對師生來說都不陌生,說數(shù)學泛指對數(shù)學問題解決方向的思考和嘗試,未必一定可做;做數(shù)學泛指對問題的具體嘗試,能做也未必一定能講清楚,使人接受.因此,對數(shù)學教學中的“說”與“做”,教師必須有清晰的認知,要從理論中有一定的思辨.
說數(shù)學 做數(shù)學思維性 思維廣度廣,可操作性未必能實現(xiàn)思維深度深,但思考角度較少操作性 操作性不強,更多是一種猜測操作性強,是對知識的實戰(zhàn)運用對比 優(yōu)點是思維廣度、發(fā)散性思維得到了培養(yǎng)優(yōu)點是親身經(jīng)歷了對不同問題方法取舍的實戰(zhàn)
因此可以這么說,說數(shù)學更多的是一種“探路”,而做數(shù)學是真正的“走路”.但在說的過程中不做,是不能理解是否真的可以解決問題;反過來一味地靠直覺思維做,而沒有更深、更廣的思、說數(shù)學,很難獲得更好的思維層次,因此兩者的相輔相成是教師教學更需要關注的.
說,是思維過程的語言表述形態(tài).而思維的活躍性,往往決定了能否找出合適的方向,因此思和說成為問題解決的首要探路方向.筆者就某一問題進行了學生探索的記錄,跟讀者一起來看看.
問題1:如圖1,過x軸上一動點A(a,0)引拋物線y=x2+1的兩條切線AP,AQ,P、Q為切點,設切線AP,AQ的斜率分別為k1和k2.
(1)求證:k1k2=-4.
(2)試問:直線PQ是否經(jīng)過定點?若是,求出該定點坐標;若不是,請說明理由.
分析:本題是筆者給本備課組一次組內說題比賽時選用的一道圓錐曲線題.請教師從說數(shù)學的視角首先說一說解決的可能性,然后從做一做的視角嘗試.主要是為了考查教師自身解決圓錐曲線問題的能力.
圖1
教師甲(新教師):我從最根本的角度思考,利用相切問題判別式等于0來求解,我覺得這是最簡單的思維方式,對于第(2)問,要求定點只需要寫出直線方程即可教師乙(5年教齡):我是想到了算兩次的想法,解析幾何中算兩次的使用非常多,本題中P、Q為切點,顯然利用了同理算兩次的原理,因此我是從這樣的斜率角度去思考教師丙(1 0年教齡):對于第(1)問,可以從方程思想出發(fā)思考,顯然是過一個點引兩條切線,其斜率是同一方程的兩解,因此可以認為方程思想合適,第(2)問我倒是認為算兩次使用比較合理
說的僅僅是思路,接下來請教師試一試,他所說的方式到底能不能行得通?
教師丙(10年教齡)法3:(1)設過A(a,0)與拋物線y=x2+1相切的直線的斜率是k,則該切線的方程為y=k(x-得x2-kx+(ka+1)=0,故Δ=k2-4(ka+1)=k2-4ak-4=0,則k1,k2都是方程k2-4ak-4=0的解,故k1k2=-4.
(2)設P(x1,y1),Q(x2,y2),故切線AP的方程是x1x+1,切線AQ的方程是.又A點在AP、AQ上,所以y1=2x1a+2,y2=2x2a+2,則直線PQ的方程是y=2ax+2,則直線PQ過定點(0,2).
剛剛談到了先說后做,這樣的方式存在一個很明顯的問題,即萬一說的思維并不能實現(xiàn),怎么辦?因此,現(xiàn)在說數(shù)學和做數(shù)學相比,并不是一先一后的方式,更多的是以并存的方式實現(xiàn)和進行的.研究一個課題教學問題2.
問題2:設A和B為圓周x2+y2=1上的兩個動點,且滿足與圓內一定點,求過點A和B的兩條切線的交點M的軌跡方程.
分析:本題是筆者改編自江西高考理14題,切點弦的考查是熱點問題,也是難點問題.請學生在不斷嘗試過程中,邊做邊說,實現(xiàn)問題的解決和思維的螺旋上升.考慮角度:圓方程是最為特殊的二元二次曲線,學生不難求得其切點處的切線方程;另一問,從∠ANB=可獲得等量關系,進而得到A,B坐標的關系,最終解決切點弦方程.
圖2
師:思考本題,看看怎么解決?
師:請試一試.
師:到此處,請你思考,你聯(lián)想到了什么?
生:從這個結構來說,自然是韋達定理.
師:需要跟哪些點有關的韋達定理?
生:自然是直線AB方程有關的韋達定理.
師:那么現(xiàn)在首先解決直線AB方程,思考:過圓C:x2+y2=r2外一點M(x0,y0)作圓的兩條切線MA、MB,求切點A、B所在直線方程?
生:這個我做好了,可以利用點的坐標進行解決.
師:這位同學的思考是非常合理的,因為用“點”去解決解析幾何問題是最為常規(guī)的方式.
生:我是這樣解決的,我想利用我最熟悉的思路,即判別式等于0表示直線和圓相切,也能得到.設A(x1,y1),B(x2,y2),切線lMA:y=k(1x-x1)+y1,聯(lián)立lMA與圓C方程得關于x的一元二次方程,由Δ=0得k=-x,得切線MA的方程
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生:老師,我也可以用剛剛學的導數(shù)來求切線(.這位同學的做法很新鮮)設A(x1,y1),B(x2,y2),將y2=r2-x2兩邊對x求導得2yy′=-2x,于是有y′=-,所以切線MA的方程為y-y1=-(x-x1),即x1x+y1y=x12+y12=r2.同理lMB:x2x+y2y=r2.又M(x0,y0)在直線MA,MB上,則表示A(x1,y1),B(x2,y2)兩點都在直線x0x+y0y=r2上,即切點弦lAB:x0x+y0y=r2.
師:非常好!這樣我們可以對切點弦問題做一個總結了.
過圓 C:x2+y2=r2上一點 P(x0,y0)的切線方程為 x0x+y0y=r2.過圓 C:x2+y2=r2外一點 P(x0,y0)作圓的切線,切點為 A,B,則切點弦AB所在直線方程為x0x+y0y=r2.
師:用最后一位同學切點弦的思路,我們來解決原題.
總之,做數(shù)學和說數(shù)學是不可分割的,說是為了更好地做,做則實現(xiàn)了說的目的.筆者以為教師間也要多開展類似活動,讓說和做呈現(xiàn)一定的交替,從而在一定程度上實現(xiàn)教師教學能力的提升.F