廣東華僑中學 朱國璋
廣東華僑中學 鄭 旭
新修訂的高中數(shù)學課程標準指出:在教學實踐中,啟發(fā)學生學會數(shù)學思考,引導學生會學數(shù)學,會用數(shù)學,樹立以發(fā)展學生數(shù)學學科核心素養(yǎng)為導向的教學意識,將數(shù)學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)貫穿于教學活動的全過程.數(shù)學解題既是教師數(shù)學教學的重要組成部分,也是評價學生學科核心素養(yǎng)的重要標準之一.因此,教師在數(shù)學解題教學中,特別注重培養(yǎng)和發(fā)展學生推理、建模、分析、運算等核心素養(yǎng),避免機械記憶,生搬硬套.
我們知道,新高考對學生核心素養(yǎng)的考查將更加突出數(shù)學學科特色,著重考查學生的綜合運用數(shù)學思維方法分析問題、解決問題的能力.為此,筆者認為數(shù)學解題教學要緊緊抓住“讀懂、厘清、解巧”三個關鍵點.
讀懂,是指挖掘題目信息,了解題目考點,結合已有認知,抽象數(shù)學模型,為準確理解題意做準備;厘清,是指運用綜合法和分析法,轉化與化歸題目信息,緊抓數(shù)學概念和性質(zhì),構建解題思路與算法,為巧解題目做準備;解巧,是指進行充分推演計算,完善解題步驟格式,最后總結反思,內(nèi)化數(shù)學素養(yǎng),為以后舉一反三做準備.
下面,試以2019年高考全國卷Ⅰ文科數(shù)學的圓錐曲線題為例,加以說明.
例(2019年全國卷Ⅰ第21題)已知點A,B關于坐標原點O對稱,|AB|=4,⊙M過點A,B且與直線x+2=0相切.
(1)若點A在直線x+y=0上,求⊙M的半徑;
(2)是否存在定點P,使得當點A運動時,|MA|-|MP|為定值?并說明理由.
解法一:已知題目中M,A都是動點,若要求出定點P的坐標,可用設而不求法先表示|MA|-|MP|,又|MA|、|MP|跟點M有關,因此可根據(jù)垂徑定理尋找點M的性質(zhì),代入設而不求法表示的式子,化簡得到答案.
(1)⊙M的半徑r=2或r=6.過程略.
(2)依題意,設A(x1,y1),B(-x1,-y1),P(x0,y0),圓心M在直線OM:xx1+yy1=0上,若y1≠0,設圓心M則有即
此時|MA|-|MP|=|xM+2|-
取x0=1,y0=0,此時|MA|-|MP|=1是定值.
若y1=0,易得M(0,0),有|MA|-|MP|=2-1=1,滿足題意,
所以存在定點P(1,0),使得|MA|-|MP|為定值1.
反思:該題作為全國卷Ⅰ文科數(shù)學最后一道壓軸題,具有一定的思維量和計算量.在解題中,通常做法是將|MA|處理成動點M到定直線x=-2的距離,將|MP|處理成動點M到定點P的距離,在讀懂題意的基礎上翻譯成數(shù)學語言,進行轉化,然后直接作差完成解答.但如果繼續(xù)分析解剖,學生還可以發(fā)現(xiàn)題目中的隱藏信息.由分析法知,題目要求探究|MA|-|MP|,就是探究動點M到定直線的距離與其到定點距離的關系.由圓錐曲線的定義,說明動點M的軌跡應該是拋物線,所求定點P為該拋物線的焦點,只要厘清條件隱含考查拋物線的定義和性質(zhì),就可以寫出第二種解法.
解法二:設M(x,y),由已知得⊙M的半徑為r=|x+2|,|AO|=2.
所以曲線C:y2=4x是以P(1,0)為焦點,以直線x=-1為準線的拋物線,即|MP|=x+1.
所以|MA|-|MP|=r-|MP|=x+2-(x+1)=1.
所以存在滿足條件的定點P,即為拋物線y2=4x的焦點(1,0).
反思:學生如果讀懂|MA|-|MP|和拋物線的定義有聯(lián)系,就可以利用拋物線的性質(zhì)完成解巧.不僅如此,如果學生讀題時能意識到該題考查的是存在性問題,厘清可以先假設結論成立,并將結論當成新條件進行解題,則可以探究出第三種解法.
解法三:由解法二可得,點M的軌跡方程為y2=4x,設M又設存在定點P(xp,yp),使得當點A運動時,|MA|-|MP|=c為定值,
代入原式化簡得4c-4=0,所以c=1,即存在定點P(1,0),使得當點A運動時,|MA|-|MP|為定值1.
反思:相信在上面三個解法的“讀懂、厘清、解巧”過程中,學生的數(shù)學核心素養(yǎng)能有所提高.但學生的能力培養(yǎng)應不僅限于此,教師可適當進行變式訓練進一步引導學生思考,例如將題目條件變成|MA|+|MP|呢?將條件改變后,又該怎樣解題?
變式探究:已知點A,B關于坐標原點O對稱,|AB|=4,⊙M過點A,B且與直線x+2=0相切.
(1)若點A在直線x+y=0上,求⊙M的半徑;
(2)是否存在定點P,使得當點A運動時,|MA|+|MP|為定值?并說明理由.
分析:讀題時發(fā)現(xiàn),條件|MA|+|MP|不再暗示與拋物線定義有關,無法用拋物線性質(zhì)解題,而且嘗試直接表示|MA|+|MP|后,也很難通過觀察配湊找出定點P和定值,所以思考當成探究性問題來處理,利用多項式性質(zhì)完成解題.
解:(1)略.
(2)依題得,點M的軌跡方程為y2=4x.
代入原式化簡得c2-2c+2=0,因為Δ<0,所以c不存在,即不存在定點P,使得當點A運動時,|MA|+|MP|為定值.
反思:通過變式探究,進一步鞏固學生的數(shù)學核心素養(yǎng).在解巧高考題和變式研究后,教師可引導學生回顧題目信息,回想思路形成,回味思想方法,在一題多解的基礎上舉一反三.
其實,不僅僅是圓錐曲線問題,在數(shù)學所有知識模塊的解題中都需要學生“讀懂、厘清、解巧”.讀懂,就是數(shù)學的轉化輸入;厘清,就是數(shù)學的整合加工;解巧,就是數(shù)學的輸出應用.三個環(huán)節(jié)層層遞進,是正確解題的三板斧.新課改下教師在解題教學中可以引導學生進行針對性地練習,對應這三個環(huán)節(jié)有的放矢,查缺補漏,逐步提高學生解題的正確率.而學生只有讀得懂題意,理得清思路,才能解得巧過程,并在解題過程中逐漸鞏固和提高數(shù)學核心素養(yǎng),適應新高考的要求.F