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        引導學生學會編題 構(gòu)建深度學習課堂

        2022-04-21 14:20:26201106上海外國語大學閔行外國語中學葉慧勤
        中學數(shù)學雜志 2022年4期
        關(guān)鍵詞:解題深度探究

        201106 上海外國語大學閔行外國語中學 葉慧勤

        高中新課程、新教材的改革堅持“以學生發(fā)展為本”的教育理念,該理念強調(diào)學生在教學中的主體性、參與性

        .

        數(shù)學家波利亞說:“問題是數(shù)學的心臟

        .

        ”問題的研究就是數(shù)學研究的核心內(nèi)容,正如康托爾所說:“‘提出問題’的重要性遠比‘解答問題’的重要性高

        .

        ”根據(jù)建構(gòu)主義理論,學習的主動性是掌握知識的一個重要的前提條件,可見,激發(fā)學生的數(shù)學學習動機是非常重要的

        .

        充分利用數(shù)學問題讓學生參與到數(shù)學習題的編制過程中,能夠調(diào)動學生學習數(shù)學的積極性、主動性,從而激發(fā)學生高質(zhì)量完成學習任務(wù)的動機,可以讓學生從學習準備到學習過程再到學習反饋各個環(huán)節(jié)都能積極能動地進行,使學生在數(shù)學學習過程中真正達到高效學習的狀態(tài)

        .

        引導學生進行編題也可以培養(yǎng)他們深度學習的習慣

        .

        深度學習是一個動態(tài)的學習過程,需要不斷總結(jié)規(guī)律,發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵特征,由此發(fā)現(xiàn)問題的本源,把握問題的本質(zhì)

        .

        引導學生發(fā)掘編題的樂趣,與學生一起探究編題策略是培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)造力的有效做法

        .

        學生參與編題就是在數(shù)學學習過程中,根據(jù)所學的概念、公式、法則、方法的理解,在給出某個數(shù)學對象(如數(shù)字、圖表等)的基礎(chǔ)上,進行再加工、再創(chuàng)造,用文字語言進行數(shù)學建模,編擬數(shù)學問題

        .

        在這樣的學習過程中,教師引導學生善于把握數(shù)學問題本質(zhì),實現(xiàn)知識的有效建構(gòu),學會從數(shù)學角度思考問題,這種深度學習讓學生感受數(shù)學魅力,教師與學生一起合作探究,在編題策略視角下,構(gòu)建數(shù)學深度學習課堂

        .

        筆者在高三教學中嘗試設(shè)計了引導學生編題的兩節(jié)單元系列課,遵循“以學生為主體,教師是數(shù)學課堂活動的組織者、引導者和參與者”的現(xiàn)代教育原則,教師在教學中采用啟發(fā)式教學法,學生采用探究式學習法,在教師引領(lǐng)下,學生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學習主題,全身心積極參與,體驗探究之旅

        .

        一、 創(chuàng)設(shè)導學情境,促進自主發(fā)展

        創(chuàng)設(shè)質(zhì)疑的問題情境,引導學生在模仿中編題

        .

        筆者在一節(jié)數(shù)列復(fù)習課上進行了探究式編題教學的初探,學生思維的廣度和創(chuàng)造力超出筆者的想象

        .

        在復(fù)習完等差數(shù)列的通項和性質(zhì)后,筆者引導學生根據(jù)等差數(shù)列的定義和遞推關(guān)系,變差為和,即“若在一個數(shù)列中,如果從第二項開始,每項與它前一項的和都為同一個常數(shù)”,學生將其自定義為“等和數(shù)列”

        .

        這樣的“等和數(shù)列”具備怎樣的性質(zhì)?提出質(zhì)疑后,學生模仿等差數(shù)列,自編了如下一道題

        .

        編題1.1

        已知在探究等差數(shù)列時,學生通過枚舉的方法發(fā)現(xiàn)等差數(shù)列的規(guī)律,同理,學生枚舉出這個“等和數(shù)列”的規(guī)律2,3,2,3,…,猜想此數(shù)列周期為2

        .

        接著學生模仿周期函數(shù)的證明來證明這個數(shù)列的周期性,即

        n

        ≥3時,

        a

        +

        a

        -1=

        a

        -1+

        a

        -2=5,得

        a

        =

        a

        -2,即周期為2

        .

        a

        +

        a

        =5,

        a

        =2,可得

        a

        =3,從而通項學生模仿等差數(shù)列的概念變差為和,自定義出“等和數(shù)列”,用研究等差數(shù)列的方法研究出“等和數(shù)列”的規(guī)律,還有學生自發(fā)將“求通項

        a

        ”改為“求前

        n

        項和

        S

        .

        在筆者的引導下,學生自編自解,參與課堂教學的主動性和積極性被調(diào)動了起來

        .

        課堂進行到這里,筆者預(yù)設(shè)會有學生主動類比等比數(shù)列的特征,變比為積,自定義“等積數(shù)列”,果然有學生自編了如下題目

        .

        編題1.2

        已知

        該生模仿以上研究方法得到

        在這節(jié)課中,有三個小組的創(chuàng)造力超出筆者的想象

        .

        小組1

        學生的總結(jié)如下

        .

        編題1.3

        類似為常數(shù)(

        a

        c

        為常數(shù))的數(shù)列都是周期為2的數(shù)列

        .

        小組1成員從特殊解題方法推廣到一般規(guī)律,學生邊思考邊歸納,探究問題的本質(zhì)

        .

        小組2

        生1:若滿足遞推關(guān)系

        a

        -1+

        a

        =

        a

        +1(

        n

        ≥2,

        n

        N

        ), 即

        a

        +

        a

        -1不是常數(shù),如何解決?生2:這是一個二階遞推關(guān)系,需要已知前兩項的值才能將這個數(shù)列確定下來,以如下題目為例

        .

        編題1.4

        已知著名的斐波那契數(shù)列求

        a

        .

        可用特征根法或數(shù)學歸納法求這個數(shù)列的通項

        a

        , 用數(shù)學歸納法證明就是先求出此數(shù)列的前幾項值為1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,…, 歸納出通項公式再證明得生2的推導過程讓筆者感嘆學生思維的深度,但更讓筆者嘆服的是生2知識面的寬廣

        .

        斐波那契數(shù)列又稱“兔子數(shù)列”,這是因為斐波那契以兔子繁殖數(shù)為例子引入此數(shù)列

        .

        數(shù)列中,當

        n

        趨向無窮大時,前一項與后一項的比值越來越逼近黃金比例0

        .

        618,所以也稱黃金分割數(shù)列

        .

        此數(shù)列在自然界有很廣泛的體現(xiàn),有許多花的花瓣數(shù)就遵循斐波那契數(shù)列規(guī)律,譬如雛菊、百合花、蝴蝶花等

        .

        為什么這些花朵的花瓣數(shù)會與此數(shù)列如此巧合呢?或許這既是自然界長期進化的結(jié)果,也是植物排列種子的“優(yōu)化方式”,它可以令種子排列疏密得當,不至于圓心處擠太多種子,而在圓周處卻又稀稀拉拉

        .

        此時已有很多學生對斐波那契數(shù)列產(chǎn)生興趣,筆者馬上布置了一項探究性作業(yè),請學生探究斐波那契數(shù)列在金融、藝術(shù)、美學、生物、科技等領(lǐng)域的運用,以小組為單位整理成調(diào)查報告

        .

        學習小組2的成員不僅將所學內(nèi)容進行遷移,同時學以致用,在生活中體會數(shù)學思維之美

        .

        小組3

        小組3在生1提出的遞推關(guān)系上進行改編

        .

        編題

        馬上有學生用“等和數(shù)列”的研究方法枚舉并證明

        a

        是周期為6的數(shù)列,其中前6項為1,1,0,-1,-1,0

        .

        這節(jié)課進行到此,學生的學習熱情和積極性已達到飽和

        .

        學生在模仿中編題,不僅填補了對數(shù)學知識的理解漏洞,也在改編過程中體悟到研究問題的一般方法,獲得成長與成功的體驗,增強數(shù)學學習的信心與興趣

        .

        這種自主教育是以“生趣”為導向的自主發(fā)展,筆者引領(lǐng)學生開始感受數(shù)學深度學習的樂趣

        .

        二、創(chuàng)設(shè)樂學情境,促進深度學習

        創(chuàng)設(shè)真實情境,以優(yōu)質(zhì)主問題驅(qū)動,讓學生樂學善思、悟?qū)W省思

        .

        筆者在復(fù)習數(shù)列章節(jié)時嘗試了探究式編題教學后,又進行了第二次嘗試,設(shè)計的數(shù)學學習活動從“解題”走向“解決問題”

        .

        高中數(shù)學教學中有許多可以運用類比法進行變式的知識點,如由等差數(shù)列類比到等比數(shù)列、由橢圓類比到雙曲線、由特殊類比到一般、由平面圖形類比到立體圖形等

        .

        教師可以引領(lǐng)學生通過類比現(xiàn)有問題進行整理歸納,從而推廣出合理的新問題

        .

        相對于解題而言,學生參與編題實際操作難度更大一些,更需要舉一反三、模擬創(chuàng)新的能力

        .

        教師可引導學生運用類比法、等價變換法、只換條件、只換結(jié)論、條件結(jié)論都換、條件結(jié)論互換、弱化條件、強化條件等方法進行編題

        .

        筆者在第一課時結(jié)束時羅列了涉及函數(shù)、數(shù)列、解析幾何、向量、立體幾何等章節(jié)的適合改編的五道例題,讓學生利用小組合作的學習方式,對選中的例題進行改編,學生亦可自己選擇合適的題目進行改編

        .

        在第二課時,學生從“解題”走向“解決問題”,解決問題的過程就是主動探究事物本質(zhì)、體會數(shù)學建模的過程

        .

        筆者從小組提出的改編方案中選出一個作為第二課時教學內(nèi)容,真正實現(xiàn)教學內(nèi)容從學生中來回到學生中進行探究解決的教學路徑

        .

        筆者通過不同章節(jié)的課堂讓學生體驗編題的樂趣,體會探究問題本質(zhì)的成功感,學生通過變式讓同一事物呈現(xiàn)多樣性,進而找出事物的本質(zhì)特征

        .

        原題由筆者提供,課前筆者與學習小組的五位學生一起討論,迸發(fā)思維的火花,學生通過改變敘述角度、改變解題視角、改變設(shè)問方向、創(chuàng)設(shè)變靜為動的問題情境等策略對例題進行改編

        .

        原題

        已知函數(shù)

        f

        (

        x

        )=

        x

        +

        ax

        +

        b

        , 存在實數(shù)

        x

        , 且有|

        x

        |≥3, 使得

        f

        (

        x

        )=0, 則

        a

        +

        b

        的最小值是________

        .

        生3的解法不同于常規(guī)的直接法,他的解題視角是分析轉(zhuǎn)換法,將關(guān)于

        x

        的一元二次方程轉(zhuǎn)換成關(guān)于變量(

        a

        ,

        b

        )的直線

        l.

        生3通過此轉(zhuǎn)換,換一個角度解決問題,另辟蹊徑,將繁復(fù)冗長的解題思路變得簡潔明了,具體思路如下

        .

        將一元二次方程

        f

        (

        x

        )=

        x

        +

        ax

        +

        b

        =0轉(zhuǎn)換成經(jīng)過點

        A

        (

        a

        ,

        b

        )的直線

        l

        :

        x

        ·

        a

        +1·

        b

        +

        x

        =0,此時原問題轉(zhuǎn)換成原點到這條直線

        l

        上的距離的平方的最小值問題

        .

        即令在

        t

        ∈[10,+∞)嚴格單調(diào)遞增,

        t

        =10時,故

        a

        +

        b

        的最小值是在筆者的引導下,生4小試牛刀,改變敘述角度編題,盡管闡述方式不同,但本質(zhì)不變,所以此類改編對解題過程沒有影響

        .

        編題2.1

        已知函數(shù)

        f

        (

        x

        )=

        x

        +

        ax

        +

        b

        ,函數(shù)

        f

        (

        x

        )在(-∞,-3]∪[3,+∞)上存在零點,則

        a

        +

        b

        的最小值是________

        .

        生4改編的此題只要從函數(shù)零點的概念入手,就可以得到原題的條件,答案不變,這是用等價變換法編題

        .

        生5的改編幅度更大一些,改變了設(shè)問方向,他改編的題目如下

        .

        編題2.2

        已知條件不變,則

        a

        +4

        b

        的最小值是________

        .

        設(shè)

        z

        =

        a

        +(2

        b

        ), 點

        A

        (

        a

        ,2

        b

        ), 此時將方程

        f

        (

        x

        )=

        x

        +

        ax

        +

        b

        =0, 轉(zhuǎn)換成變量為(

        a

        ,2

        b

        )的直線解題思路類似生3求最值的方法

        .

        生5改編的編題2

        .

        2的解題思路與原題中生3解題思路涉及的方法都是分析轉(zhuǎn)化法,即將方程看成關(guān)于過點(

        a

        ,

        b

        )的直線

        l

        或過點(

        a

        ,2

        b

        )的直線

        l

        的方程,所求問題轉(zhuǎn)化為原點到直線

        l

        l

        距離的平方的最值問題,從而達到消元的目的

        .

        編題2

        .

        2改變問題的設(shè)問方向,只是將原題中變量為(

        a

        ,

        b

        )的直線

        l

        轉(zhuǎn)化成變量為(

        a

        ,2

        b

        )的直線

        l

        .

        教師總結(jié)1:

        正因生3、生5發(fā)現(xiàn)了此類題解法的本質(zhì),才能通過解題思路和規(guī)律來建構(gòu)編題2

        .

        2的條件,這展現(xiàn)出他們思維的廣闊性和深刻性

        .

        生6和生7的改編方向是創(chuàng)設(shè)變靜為動的問題情境

        .

        生6改編得到的題目如下

        .

        編題2.3

        已知條件不變,則

        a

        +(

        b

        -3)的最小值是________

        .

        生7改編得到的題目如下

        .

        編題2.4

        已知函數(shù)

        f

        (

        x

        )=

        x

        +

        ax

        +(

        b

        -3), 存在實數(shù)

        x

        , 且有|

        x

        |≥3, 使得

        f

        (

        x

        )=0, 則

        a

        +(

        b

        -3)的最小值是________

        .

        生6是將結(jié)論“求

        a

        +

        b

        ”改編成“求

        a

        +(

        b

        -3)”,若設(shè)點

        A

        (

        a

        ,

        b

        ),生6在生3解題思路基礎(chǔ)上將原點

        O

        (0,0)向上平移至

        P

        (0,3),則問題轉(zhuǎn)換為

        P

        (0,3)到直線

        l

        :

        x

        ·

        a

        +1·

        b

        +

        x

        =0的距離的平方,接下來的解法類似于生3

        .

        與原題相比,生7的改編在條件中將方程

        f

        (

        x

        )=0, 轉(zhuǎn)換成直線在結(jié)論中原問題轉(zhuǎn)換成點

        P

        (0,3)到直線

        l

        的距離的平方,這里同條件中的平移方向一樣,原點盡管條件與結(jié)論都創(chuàng)設(shè)了變靜為動的情境,但已知與所求的幾何圖形都在原題基礎(chǔ)上同時向上平移了3個單位,所以答案與生3一樣

        .

        生7是從幾何圖形平移的角度化歸,亦可以從代數(shù)方法化歸,可設(shè)

        b

        -3=

        B

        ,則此題即為“已知函數(shù)

        f

        (

        x

        )=

        x

        +

        ax

        +

        B

        ,存在實數(shù)

        x

        ,且有|

        x

        |≥3,使得

        f

        (

        x

        )=0,則

        a

        +

        B

        的最小值是________

        .

        ”轉(zhuǎn)化為原題,得答案為

        教師總結(jié)2:

        生6、生7用“形”改編好題目后,不僅能用“形”來解決,亦可用“數(shù)”來解決,變靜態(tài)為動態(tài),以基本圖像為“基準點”,通過基本圖形的運動將問題轉(zhuǎn)換成更一般的問題,開闊解決問題的視野,發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)

        .

        在原題基礎(chǔ)上,生6、生7化靜為動進行自編自答的過程,已經(jīng)從繁復(fù)的具體事物中抽象出事物的本質(zhì)

        .

        同學們運用編題策略進行改編的學習狀態(tài)遠遠超出預(yù)設(shè)教學目標,這才是真正的學以致用、活學活用

        .

        筆者設(shè)計的上述兩節(jié)課,第一節(jié)課是設(shè)計好教學流程,通過類比等手段使學生在熟悉的等差、等比數(shù)列上進行模仿編題

        .

        第二節(jié)課是學生小組成員從筆者上節(jié)課結(jié)束時所給的例題中選出一題進行改編,通過交流的方式展示不同學生的想法

        .

        等價變換法、只換結(jié)論、條件結(jié)論都換、變靜為動這四種改編形式的運用體現(xiàn)學生由淺入深、由靜態(tài)到動態(tài)的探究過程

        .

        學生深度學習的效果遠遠超出筆者的想象,學生親歷探究過程,自編自答,通過弱化條件實現(xiàn)由具體到抽象,由特殊到一般,從而歸納出問題的一般解決規(guī)律

        .

        學生積極主動地進行有效思考,探究問題的本質(zhì),真正實現(xiàn)從“解題”到“解決問題”的轉(zhuǎn)變

        .

        這兩節(jié)課是以“生趣”為導向的自主發(fā)展系列課程,實踐證明,筆者設(shè)計合理有效、層層推進的教學情境,運用小組合作的方式既調(diào)動學生的好奇心和探究積極性,又促進學生形成良好的數(shù)學思維能力,表達自身的見解和看法

        .

        筆者將整個學習內(nèi)容、學習進程都置于情境之中,引發(fā)學生思考和探究的欲望,率先激活學生的學習主動性,逐步培育學生的抽象思維和邏輯思維,達到深度學習的效果

        .

        以往教師習慣呈現(xiàn)給學生的數(shù)學問題往往是封閉式的結(jié)構(gòu)良好問題,條件不多也不少,答案唯一且確定,這樣會讓學生囿于定向思維,囿于解決常規(guī)的、程式化的數(shù)學問題,不善于解決復(fù)雜的、開放性的真實問題

        .

        這兩節(jié)編題課讓學生完整經(jīng)歷“發(fā)現(xiàn)問題—提出問題—分析問題—解決問題—通過改編發(fā)現(xiàn)新思維—解決更廣泛的一類問題—發(fā)現(xiàn)一般規(guī)律和問題本質(zhì)”,這樣的深度探究學習過程適當引入具有開放性的結(jié)構(gòu)不良問題,引導學生全面、客觀、辯證地分析解決問題,不斷發(fā)展學生的實踐性反思、批判性思維、創(chuàng)造性思維等高階思維能力

        .

        孔子曰:“舉一隅不以三隅反,則不變也

        .

        ”這句話強調(diào)的就是深度探究、深刻理解的重要性

        .

        越是上位的思維越貼近問題的本質(zhì),遷移性越寬廣

        .

        更重要的是學生的潛力是巨大的,例如第二節(jié)課中學生小組成員的創(chuàng)造力遠遠超乎想象

        .

        通過引導學生編擬數(shù)學問題,這種動態(tài)生成的課堂把問題引向深入的研究過程,這是從一個簡單的問題出發(fā)逐步演繹、深化的過程,是學生主動探究創(chuàng)新的過程

        .

        學生通過小組合作編題講題,不僅在曼妙的演變中體會學習數(shù)學的快樂,促進知識理解,同時深度探究數(shù)學問題本質(zhì),發(fā)掘其隱含的數(shù)學思想

        .

        教師通過探究式編題教學構(gòu)建數(shù)學深度學習課堂,在學生自編、自解、自講的過程中,其數(shù)學核心素養(yǎng)也得到培養(yǎng)和提高,這樣的課堂才是學生自我生長、指向深度學習的課堂

        .

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