(宜昌市夷陵中學(xué) 湖北宜昌 430000)
數(shù)學(xué)教學(xué)是數(shù)學(xué)思維活動(dòng)的教學(xué),思維過(guò)程是數(shù)學(xué)教學(xué)的本質(zhì)。美籍匈牙利數(shù)學(xué)家波利亞指出“掌握數(shù)學(xué)意味著善于解題”。在實(shí)施新課標(biāo)理念和高考的雙重背景下,有效提高解題教學(xué)的質(zhì)量,提升學(xué)生綜合能力及數(shù)學(xué)素養(yǎng)是廣大一線教師的不懈追求。解題教學(xué)的目的不僅僅是讓學(xué)生學(xué)會(huì)解題、善于解題、取得好成績(jī),更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的理性思維能力、數(shù)學(xué)素養(yǎng),學(xué)會(huì)數(shù)學(xué)地思維,為學(xué)生的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
高三解題教學(xué)包括例題教學(xué)和習(xí)題教學(xué)。前者常出現(xiàn)于一輪、二輪復(fù)習(xí)的典型例題分析中,以教師為主導(dǎo),通過(guò)探中抽知、串知成鏈,引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)過(guò)的概念、公式、定理、法則等解決數(shù)學(xué)問(wèn)題;后者常出現(xiàn)于作業(yè)題、試卷評(píng)講分析中,以學(xué)生為主體,充分暴露思維過(guò)程。在例題教學(xué)和習(xí)題教學(xué)中均可以通過(guò)一題多解、一題多變、多題一解等方式培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。解題教學(xué)質(zhì)量高低的關(guān)鍵是看學(xué)生的思維是否主動(dòng)、積極、深度的參與解題教學(xué)活動(dòng)。
概念是數(shù)學(xué)思維的細(xì)胞,是構(gòu)成數(shù)學(xué)知識(shí)體系的基本要素。對(duì)數(shù)學(xué)基本概念的理解是提高學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)、提高數(shù)學(xué)思維能力的最好途徑。章建躍博士認(rèn)為,概念及其蘊(yùn)含的思想方法才是根本大法,只有圍繞數(shù)學(xué)概念的核心開(kāi)展教學(xué),在概念的本質(zhì)和數(shù)學(xué)思想方法上給予點(diǎn)撥、講解,讓學(xué)生在理解概念及其所反應(yīng)的數(shù)學(xué)思想和方法的基礎(chǔ)上,對(duì)細(xì)節(jié)問(wèn)題、變化的問(wèn)題進(jìn)行深入思考,才能實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)。
這道題得分的情況不甚理想,筆者所帶的是年級(jí)成績(jī)較好的班級(jí),全班50人,出錯(cuò)27人次。此題當(dāng)時(shí)放在填空題第15題位置,除開(kāi)極少數(shù)學(xué)生對(duì)此位置填空題的恐懼、不自信因素,更多是對(duì)數(shù)列的概念本質(zhì)理解不夠透徹。
從后來(lái)的總結(jié)分析發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)學(xué)生能理解題意,對(duì)任意的兩個(gè)正整數(shù)m,n(m≠n)都有(m-n)(am-an)>0轉(zhuǎn)化為數(shù)列{an}在n∈N*上單調(diào)遞增。學(xué)生中有如下思路與結(jié)果:
思路一:y=(3-a)x-3在(-∞,7]上單調(diào)遞增,有3-a>0,且y=ax-6在(7,+∞)上單調(diào)遞增,有a>1,故1<a<3;
思路二:除了a<3,還要注意端點(diǎn)處,即(3-a)7-3 ≤a,解得
正解:由題知1<a<3,由數(shù)列{an}在n∈N*上單調(diào)遞增有解得
思考:部分學(xué)生未理清題意,誤認(rèn)為是分段函數(shù)f(x)在定義域上單調(diào)遞增;多數(shù)同學(xué)沒(méi)有弄清函數(shù)單調(diào)遞增與數(shù)列單調(diào)遞增的差異,以為數(shù)列單調(diào)遞增,其對(duì)應(yīng)的函數(shù)也單調(diào)遞增,其轉(zhuǎn)化是不等價(jià)的。追根溯源,實(shí)則為學(xué)生對(duì)數(shù)列的概念沒(méi)有理清。數(shù)列其實(shí)是一種特殊的函數(shù),我們可以用研究函數(shù)的方法來(lái)研究數(shù)列,回到數(shù)列的概念:按一定次序排成的一列數(shù),通項(xiàng)公式為an=f(n),定義域?yàn)镹*或其子集,圖像是一系列孤立的散點(diǎn)。散點(diǎn)的變化規(guī)律與連續(xù)變化的曲線的變化規(guī)律既有聯(lián)系又有區(qū)別,本例思考的節(jié)點(diǎn)在于n=7和n=8時(shí),數(shù)列{an}圖像中兩個(gè)點(diǎn)的比較。
思路一:
思路二:
思路三:
不妨設(shè)x1>x2>0,則等價(jià)于f(x1)-2x1>f(x2)-2x2,令g(x)=f(x)-2x,有g(shù)(x1)>g(x2)在(0,+∞ ) 上 恒成 立,即g(x)=f(x)-2x在(0,+∞)上單調(diào)遞增,則在(0,+∞)上恒成立,有a≥ 2x-x2在(0 ,+∞ )上恒成立,解得a≥1。(教師點(diǎn)撥,與學(xué)生共同完成)
點(diǎn)評(píng):思路一近乎解答題的做法比較龐雜,不符合小題小做、小題巧做的規(guī)律,學(xué)生的想法值得肯定但思維的節(jié)點(diǎn)未合理突破;思路二的問(wèn)題在于利用拉格朗日中值定理,其轉(zhuǎn)化是不等價(jià)的,且屬于高等數(shù)學(xué)范疇,不是通性通法;思路三立足高考考綱范圍內(nèi)的知識(shí)點(diǎn),利用單調(diào)性定義將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增(減)的問(wèn)題,由導(dǎo)數(shù)知識(shí)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為恒成立問(wèn)題。
根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論,學(xué)生是認(rèn)知的主體,是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的主動(dòng)建構(gòu)者,課堂教學(xué)中,教師只是認(rèn)知結(jié)構(gòu)建構(gòu)過(guò)程的組織者、指導(dǎo)者、腳手架搭起者。解題教學(xué)也不例外,在解題教學(xué)中,教師通過(guò)精心設(shè)計(jì)一組有中心、有聯(lián)系、有層次、環(huán)環(huán)相扣的變式問(wèn)題,給學(xué)生搭起輔助支架,以變式問(wèn)題為主線,引導(dǎo)學(xué)生從不同角度,對(duì)不同問(wèn)題開(kāi)展探究活動(dòng),這對(duì)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與課堂活動(dòng)的積極性,有效完成學(xué)生的知識(shí)建構(gòu),培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,拓展學(xué)生的思維,提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)是有益的。
思考:愛(ài)因斯坦說(shuō)“提出問(wèn)題比解決問(wèn)題更重要”。教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)民主課堂,建立積極和諧的師生關(guān)系,鼓勵(lì)學(xué)生自行設(shè)計(jì)題目,充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位,極大程度地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維及學(xué)習(xí)潛能,鍛煉了學(xué)生“如何數(shù)學(xué)地提出問(wèn)題并分析問(wèn)題”的能力。在這種開(kāi)放的教學(xué)環(huán)境中,學(xué)生主動(dòng)性得以加強(qiáng),思維能力得以提升,教師的“無(wú)為”造就了學(xué)生的“有為”。
但在設(shè)計(jì)題目的活動(dòng)中,對(duì)學(xué)生天馬行空的設(shè)計(jì)教師需要把握一個(gè)合適的度,在肯定學(xué)生積極主動(dòng)思考問(wèn)題的同時(shí)又必須緊扣本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo),所以教師需要及時(shí)對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的問(wèn)題進(jìn)行適當(dāng)點(diǎn)評(píng)與修改。
筆者隨后補(bǔ)充了如下題目:
1.已知直線過(guò)點(diǎn)P(2,1),且在坐標(biāo)軸上的截距相等,求直線方程;
2.已知直線過(guò)點(diǎn)P(2,1),且與坐標(biāo)軸圍成的面積為8,求直線方程;
3.已知直線過(guò)點(diǎn)P(2,1),且與x軸、y軸正半軸分別交于A、B兩點(diǎn),思考△AOB的面積是否存在最值,并研究當(dāng)面積取得最值時(shí)直線的方程。
并與學(xué)生共同探究第3題,學(xué)生給出了這樣的思路與解法:
生8:△AOB的面積不可能有最大值,但有最小值??紤]到△AOB為直角三角形,可以考慮設(shè)直線方程的截距式依題有利用基本不等式得到ab≥8,當(dāng)且僅當(dāng)a=4 ,b=2 時(shí)有面積的最小值4,此時(shí)直線方程為x+2y-4=0;
教師:哪位同學(xué)能點(diǎn)評(píng)一下這兩種方法么?
生10:法一用兩個(gè)變量a,b很簡(jiǎn)潔地表示了面積,法二只用了一個(gè)變量k來(lái)表示面積,兩種方法均用到了基本不等式;
教師:點(diǎn)評(píng)得很好。方法二將面積S表示成了關(guān)于k的一個(gè)……?
學(xué)生:函數(shù);
教師:方法一能否利用函數(shù)的觀點(diǎn)來(lái)研究?
教師:我們還能選擇其他的變量來(lái)表示面積么?
生12:可設(shè) ∠PAO=α,利用三角函數(shù)的知識(shí)來(lái)刻畫(huà)面積S,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),有Smin=4,此時(shí)對(duì)應(yīng)直線的斜率為方程為x+2y-4= 0 ;
生13:他的方法很不錯(cuò),中間我們還可以使用柯西不等式來(lái)求最值,即當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),有Smin=4筆者隨后給出了如下變式題:
變式一、設(shè)直線l與x軸、y軸正半軸分別交于A、B兩點(diǎn),且直線l與單位圓相切于點(diǎn)P,求△AOB的面積S的最小值。
學(xué)生思考片刻后,筆者鼓勵(lì)完成解題的學(xué)生在黑板上寫(xiě)出解答過(guò)程與大家共同分享,結(jié)果先后共有13位學(xué)生上臺(tái)書(shū)寫(xiě)解答,最后筆者與學(xué)生共同梳理、比較、提煉,摘錄如下:
法一:設(shè)直線Ax+By+C=0,
變式二、已知直線過(guò)點(diǎn)P(2,1),且與x軸、y軸正半軸分別交于A、B兩點(diǎn),求的最值。(或變?yōu)榍驪A·PB的最值)
變式三、已知直線過(guò)點(diǎn)P(2,1),且與x軸、y軸正半軸分別交于A、B兩點(diǎn),求OA+OB的最小值。
變式四、已知直線過(guò)點(diǎn)P(2,1),且與x軸、y軸正半軸分別交于A、B兩點(diǎn),求OA2+OB2的最小值。
變式五、已知直線過(guò)點(diǎn)P(2,1),且與x軸、y軸正半軸分別交于A、B兩點(diǎn),求△AOB的周長(zhǎng)的最小值。
思考:在解題教學(xué)中,教師可在學(xué)生的最近思維發(fā)展區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)問(wèn)題,可嘗試對(duì)來(lái)源于課本的習(xí)題進(jìn)行改編,設(shè)計(jì)能引起學(xué)生積極思維的問(wèn)題,讓學(xué)生能“跳一跳夠得著”,通過(guò)一題多解、一題多變進(jìn)行不同方面、不同角度、不同層次的分析和探索,進(jìn)而提高課堂效率,讓學(xué)生在思考探究的過(guò)程中尋求各種解題途徑,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生體驗(yàn)到成功的喜悅、增強(qiáng)自信心,也很好地培養(yǎng)了思維能力。同時(shí)注意解后對(duì)多種解法進(jìn)行反思、評(píng)價(jià)、提煉,深入推進(jìn)學(xué)生的思維活動(dòng),從而更好地提高思維層次。
波利亞在《怎樣解題》中把解題過(guò)程概括為四個(gè)環(huán)節(jié):審題——探究——表達(dá)——反思。但在很多師生的眼里,認(rèn)為解題就是前面的三個(gè)環(huán)節(jié):認(rèn)真審題讀懂題意,在大腦中檢索、聯(lián)想并設(shè)計(jì)解題思路,嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范地寫(xiě)出解答過(guò)程。尤其是學(xué)生,他們解題的興奮點(diǎn)大多在結(jié)果上,一旦解出正確結(jié)果,喜上眉梢,如釋重負(fù),卻忽視了解后的反思。
案例三、已知函數(shù)f(x)= s in3x+ 2 015x, 對(duì)任意的m∈[- 2 ,2],都有不等式f(mx- 2 )+f(x)< 0 恒成立,則x的取值范圍是________________
反思知識(shí)點(diǎn):?jiǎn)握{(diào)性、奇偶性、導(dǎo)數(shù)、“一次”不等式恒成立;
反思易錯(cuò)點(diǎn):關(guān)于m的“一次”不等式恒成立問(wèn)題;
反思解題的實(shí)質(zhì):想辦法“脫去”對(duì)應(yīng)法則f這件“外衣”;反思用同樣的方法做過(guò)的題目(學(xué)生舉例說(shuō)明)
2.設(shè)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),且當(dāng)x≥0時(shí),f(x)=x2,若對(duì)任意的x∈[t,t+2 ],不等式f(x+t) ≥ 2f(x)恒成立,則實(shí)數(shù)t的取值范圍是
筆者隨后給出如下習(xí)題,讓學(xué)生思考與原題的區(qū)別:
實(shí)質(zhì):本題是“穿上”對(duì)應(yīng)法則f這件“外衣”。
在解題教學(xué)中,教師可以從以下幾個(gè)方面引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思:解決問(wèn)題的關(guān)鍵是什么?如何進(jìn)行突破?還有其他的解法嗎?解決這類問(wèn)題的最佳方法是什么?這種思路為什么行不通?本題能否進(jìn)行變式、推廣和延伸?
問(wèn)題是數(shù)學(xué)的起點(diǎn),解是問(wèn)題的終點(diǎn),數(shù)學(xué)思維活動(dòng)是連接問(wèn)題和解題的紐帶和橋梁。在解題教學(xué)中,在注重夯實(shí)基礎(chǔ)的前提下,倡導(dǎo)理性思維、強(qiáng)化探究變式與拓展,變教師的主講為主導(dǎo)、變教師的精辟分析為學(xué)生的思索感悟,要能夠充分放手讓學(xué)生參與自主探究、合作交流活動(dòng),使學(xué)生在成功與失敗、正確與錯(cuò)誤的矛盾沖突中層層深入,激起學(xué)生思維碰撞的火花。