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        問題串、變式串、解法串

        2023-10-28 05:40:05蔡雪慧
        求知導(dǎo)刊 2023年23期
        關(guān)鍵詞:基本模式問題串高中數(shù)學(xué)教學(xué)

        摘 要:?jiǎn)栴}串、變式串以及解法串通常被稱為“三串”,教師合理地應(yīng)用“三串”,可以實(shí)現(xiàn)高中數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容的延伸,促使學(xué)生的數(shù)學(xué)思維得到有效發(fā)展。教師需要根據(jù)“三串”的特點(diǎn)和具體應(yīng)用方法,構(gòu)建高中數(shù)學(xué)教學(xué)的基本模式,以促進(jìn)高中數(shù)學(xué)教學(xué)的有效開展。文章闡述了“三串”的概念與特點(diǎn),探討了“三串”在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用,希望能為高中數(shù)學(xué)教學(xué)的有效開展提供支持。

        關(guān)鍵詞:?jiǎn)栴}串;變式串;解法串;高中數(shù)學(xué)教學(xué);基本模式

        作者簡(jiǎn)介:蔡雪慧(1969—),女,貴州師范大學(xué)附屬中學(xué)。

        高中數(shù)學(xué)課程的內(nèi)容比較復(fù)雜,涉及的知識(shí)點(diǎn)非常多,要求學(xué)生構(gòu)建全面、完整的知識(shí)架構(gòu),具備良好的數(shù)學(xué)思維。通過基于問題串、變式串以及解法串(“三串”)的高中數(shù)學(xué)教學(xué)模式,教師可以逐層深入地呈現(xiàn)數(shù)學(xué)問題,并結(jié)合各種變式延伸數(shù)學(xué)知識(shí),幫助學(xué)生形成完整的知識(shí)體系,提升學(xué)生的數(shù)學(xué)思維[1]。將“三串”融入高中數(shù)學(xué)教學(xué)中,不僅能促使學(xué)生有效吸收新學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)知識(shí),還能夠幫助學(xué)生復(fù)習(xí)以前學(xué)過的知識(shí)內(nèi)容,使新知識(shí)和舊知識(shí)有機(jī)結(jié)合,這既能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,又有利于教師開展數(shù)學(xué)教學(xué)。因此,教師要在充分了解“三串”的基礎(chǔ)上,將其融入高中數(shù)學(xué)教學(xué)中,有效發(fā)揮其教學(xué)作用。

        一、“三串”的概念及特點(diǎn)

        (一)“三串”的概念

        問題串是指針對(duì)某一數(shù)學(xué)方法、概念、思想構(gòu)建的一系列問題,這些問題之間具有一定的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性,能引導(dǎo)學(xué)生逐層理解數(shù)學(xué)知識(shí)的本質(zhì),并促使學(xué)生掌握數(shù)學(xué)方法及數(shù)學(xué)核心思想。變式串是指根據(jù)某種范式產(chǎn)生一系列變式,其能使學(xué)生的思維保持活躍,有效培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。解法串是指針對(duì)某一問題從不同維度出發(fā)形成的不同解法,包括一般解法、特殊解法和創(chuàng)新解法,能鍛煉學(xué)生的多種能力[2]。

        (二)“三串”的特點(diǎn)

        問題串具有有序性、自主性以及反思性的特點(diǎn)。有序性是指問題串中的后一個(gè)問題均屬于前一個(gè)問題的延伸,是根據(jù)前面問題拓展得到的新問題;自主性是指問題串中的每一個(gè)問題都能引導(dǎo)學(xué)生開展自主探究式學(xué)習(xí)[3];反思性是指問題串可以引發(fā)學(xué)生的反思,使學(xué)生提出新問題。變式串具有廣泛性、深刻性以及創(chuàng)造性的特點(diǎn)。廣泛性是指同一問題可以形成多個(gè)不同的變式,考查不同的知識(shí)點(diǎn);深刻性是指變式串可對(duì)學(xué)生的思維進(jìn)行深刻培養(yǎng),使學(xué)生學(xué)會(huì)透過問題看本質(zhì),深入掌握數(shù)學(xué)知識(shí);創(chuàng)造性是指變式串體現(xiàn)了創(chuàng)造性思維,可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。解法串具有實(shí)踐性、創(chuàng)新性以及發(fā)散性的特點(diǎn)。實(shí)踐性表現(xiàn)為一題多解是師生通過實(shí)踐得出的結(jié)果[4];創(chuàng)新性表現(xiàn)為問題的解決思路和解決方法具有創(chuàng)新性;發(fā)散性表現(xiàn)為解法串的形成是依托于發(fā)散性思維的。

        二、“三串”在高中數(shù)學(xué)教學(xué)基本模式中的具體應(yīng)用

        (一)問題串的具體應(yīng)用

        問題是高中數(shù)學(xué)教學(xué)的基本要素,教師通過問題能夠引導(dǎo)學(xué)生思考,增強(qiáng)師生之間的交流,促使學(xué)生進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)[5]。因此,教師需要重視問題的質(zhì)量,以充分發(fā)揮問題串的作用和功能。在開展高中數(shù)學(xué)教學(xué)時(shí),教師可以設(shè)置一系列問題,引導(dǎo)學(xué)生感知、認(rèn)識(shí)、理解數(shù)學(xué)概念,從而讓學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握數(shù)學(xué)概念。

        1.概念感知

        以《充分條件與必要條件》一課的教學(xué)為例,教師可以設(shè)置以下問題情境使學(xué)生感知概念。

        問題1:①已知命題為“如果y>a2+b2,那么y>2ab”,請(qǐng)同學(xué)們說出該命題的逆命題、否命題以及逆否命題,同時(shí)對(duì)上述命題的真假做出判斷。②若命題為“如果ab=0,那么a=0”,請(qǐng)同學(xué)們按照同上要求作答。

        對(duì)于這種簡(jiǎn)單的問題,學(xué)生一般可以準(zhǔn)確解答。教師借助這樣的具體問題引出抽象的數(shù)學(xué)概念,符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。同時(shí),這兩個(gè)問題還具有“橋梁”的作用,不僅能幫助學(xué)生復(fù)習(xí)舊知識(shí),而且能夠引出本課新知識(shí)。

        問題2:可否通過增加限制條件的方式使問題1中②的命題變?yōu)檎婷}?

        對(duì)此,有學(xué)生會(huì)回答:“設(shè)b≠0,且為實(shí)數(shù),如果ab=0,那么a=0?!币灿袑W(xué)生會(huì)回答:“設(shè)a/b=0,如果ab=0,那么a=0。”由此可見,問題2的解答方法有多種,能夠在一定程度上拓展學(xué)生的思維,并讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到,若要使一個(gè)假命題成為真命題,則必須在條件和結(jié)論間附加某種特定關(guān)系。教師可順勢(shì)闡述這一關(guān)系的必要性,提出問題:命題條件和結(jié)論之間究竟有何因果關(guān)系?通過這一問題使學(xué)生感知充分條件與必要條件,并引出本課內(nèi)容。

        2.概念認(rèn)識(shí)

        為了使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)概念有更深刻的認(rèn)識(shí),教師應(yīng)對(duì)一些數(shù)學(xué)概念進(jìn)行解釋。例如,在解釋“”以及“”符號(hào)時(shí),教師可以這樣教學(xué):“為了簡(jiǎn)潔地表達(dá)因果關(guān)系,我們可以使用一些符號(hào),如問題1中的①,‘如果y>a2+b2屬于條件,‘那么y>2ab為結(jié)論,因?yàn)樵摋l件可以得出該結(jié)論,所以該命題為真命題,這說明條件和結(jié)論之間存在‘推出關(guān)系,這里的‘推出便可使用‘表示。而問題1的①的逆命題為‘如果y>2ab,那么y>a2+b2,這一命題的條件并不能推出‘y>a2+b2這一結(jié)果,‘不能推出即可使用符號(hào)‘表示?!蓖ㄟ^這樣的講述,學(xué)生能對(duì)“”“”兩個(gè)符號(hào)以及充分條件和必要條件有初步的認(rèn)識(shí)。此外,教師可以結(jié)合問題2的答案設(shè)置新的問題,進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)充分條件和必要條件的認(rèn)識(shí)。

        問題3:請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合充分條件和必要條件的概念,對(duì)問題2的解答“如果ab=0且a/b=0,那么a=0”進(jìn)行表述。

        對(duì)此,學(xué)生首先要判定該命題的真假,在判定該命題為真命題后,便可進(jìn)行如下表述:因?yàn)椤癮b=0且a/b=0”“a=0”,所以“ab=0且? a/b=0”是“a=0”的充分條件。學(xué)生回答后,教師可以繼續(xù)提出問題4。

        問題4:綜合探究以上原命題及其逆命題,思考如何結(jié)合充分條件和必要條件的概念進(jìn)行表述。

        對(duì)此,學(xué)生首先要對(duì)原命題的逆命題進(jìn)行真假判定,得出其為真命題。隨后,在問題3的基礎(chǔ)上,其可進(jìn)行如下表述:因?yàn)椤癮=0”“ab=0且a/b=0”,所以“a=0”是“ab=0且a/b=0”的必要條件,又因?yàn)椤癮b=0且a/b=0”是“a=0”的充分條件,所以“ab=0且a/b=0”是“a=0”的充分必要條件。

        同理,教師也可通過問題串的方式加深學(xué)生對(duì)充分不必要條件、必要不充分條件等概念的認(rèn)識(shí)。

        3.概念理解

        為了進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)上述概念的理解,教師可以預(yù)先在教案中設(shè)計(jì)一些隨堂練習(xí)題,以對(duì)學(xué)生的概念理解情況進(jìn)行考查。

        問題5:以下各選項(xiàng)中哪些條件是“a+b>0”的充分不必要條件?

        A.a<0且b<0

        B.a>0且b>0

        C.a=3且b=-2

        D.a>0,b<0且|a|>|b|

        E.a>-b

        教師在學(xué)生解答該問題之前可以進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo),輔助學(xué)生得出答案。設(shè)置該問題主要是為了使學(xué)生的思維靈活性得到加強(qiáng),讓學(xué)生能夠深刻認(rèn)識(shí)所學(xué)知識(shí)。教師也可以讓學(xué)生自擬充分必要條件、必要不充分條件、充分不必要條件的命題,以考查學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)的掌握情況。

        4.概念深化

        為了加深學(xué)生對(duì)上述概念的理解,教師還需要對(duì)問題進(jìn)行拓展。

        問題6:若p代表某元素x,且∈集合P,q代表這一元素,且∈集合Q,怎樣結(jié)合集合間的關(guān)系理解pq的含義?

        學(xué)生在思考此問題的過程中,不僅能夠深入學(xué)習(xí)本課知識(shí)點(diǎn),還能夠復(fù)習(xí)集合的知識(shí)。

        由此可見,教師設(shè)置層層深入的問題串,可以拓展學(xué)生的思維,使學(xué)生的思維逐漸深入,將其他知識(shí)內(nèi)容與本課知識(shí)聯(lián)系起來(lái),從而提升課堂教學(xué)效率。

        (二)變式串的具體應(yīng)用

        變式教學(xué)法是教師在數(shù)學(xué)教學(xué)中常用的一種教學(xué)方法,教師利用變式串可讓不同層次的學(xué)生有效理解數(shù)學(xué)概念及方法。教師在開展高中數(shù)學(xué)教學(xué)時(shí)可利用變式串提升教學(xué)效果。

        例如,在探究y=x+1/x(x>0)這一函數(shù)的單調(diào)性時(shí),教師便可以利用變式串開展教學(xué)。

        變式1:從定義角度進(jìn)行變式,讓學(xué)生思考當(dāng)x<0時(shí),函數(shù)的性質(zhì)以及圖象是怎樣的。

        這一變式能使學(xué)生想到函數(shù)的奇偶性,幫助學(xué)生畫出圖象草圖,讓學(xué)生結(jié)合圖象得出單調(diào)區(qū)間,并在此基礎(chǔ)上研究函數(shù)的單調(diào)性。

        變式2:從聯(lián)結(jié)符號(hào)角度進(jìn)行變式,讓學(xué)生探究y=x-1/x這一函數(shù)的特性。

        部分學(xué)生遇到這種函數(shù)時(shí),會(huì)感覺無(wú)從下手,這主要是因?yàn)閷W(xué)生缺乏反思意識(shí)和總結(jié)習(xí)慣。該函數(shù)明顯屬于增函數(shù)。

        變式3:從常數(shù)改變角度進(jìn)行變式,讓學(xué)生探究y=x+a/x(a>0)這一函數(shù)的特性。

        實(shí)際上,該函數(shù)的圖象與原題類似,只是極值點(diǎn)出現(xiàn)了變化,由x=±1轉(zhuǎn)變?yōu)?,但?/p>

        從學(xué)生思維方面來(lái)看變化卻比較大,函數(shù)已從常系數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)樽兿禂?shù)函數(shù)。

        變式4:從x指數(shù)變化角度進(jìn)行變式,讓學(xué)生探究y=x2+a/x2(a>0)這一函數(shù)的特性。

        這一變式主要考查復(fù)合函數(shù)的知識(shí),對(duì)學(xué)生提出了更高的要求。

        變式5:將原題變?yōu)閥=xn+a/xn(a>0,n∈N*), 讓學(xué)生探究該函數(shù)的特性。

        該變式的變化屬于指數(shù)變化,與變式4不同的是n屬于未知數(shù),可能為奇數(shù),也可能為偶數(shù),因此學(xué)生按照變式4的分析方法,分別對(duì)n為奇數(shù)或偶數(shù)的情況進(jìn)行分析即可。

        部分學(xué)生在做數(shù)學(xué)練習(xí)題的時(shí)候,經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)有的題目似曾相識(shí),與學(xué)過的例題相比,僅改變了數(shù)字和符號(hào),但自己卻還是不知如何下手,思維不清晰,這說明學(xué)生掌握的基礎(chǔ)知識(shí)還不夠扎實(shí)。無(wú)論題目變式如何變化,問題的本質(zhì)均是對(duì)數(shù)學(xué)概念和理論知識(shí)的運(yùn)用,因此,學(xué)生只要扎實(shí)掌握基礎(chǔ)知識(shí)并能靈活運(yùn)用,便可高效解決變式問題。

        (三)解法串的具體應(yīng)用

        教師在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中引入解法串,不僅能幫助學(xué)生構(gòu)建完善的數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu),而且還能優(yōu)化學(xué)生的數(shù)學(xué)思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

        例如,在進(jìn)行函數(shù)值域求解教學(xué)時(shí),教師可以設(shè)置如下問題:在求函數(shù)y=(x+1)/(x2+2x+2)的值域時(shí),我們除了可以將其倒過來(lái)求得1/y的范圍,進(jìn)而求解原函數(shù)的值域,還能怎樣求解?

        解法1:先將x+1替換為t(t∈R),則原函數(shù)可變換為y=t/(t2+1),然后分情況討論,分別探究t=0時(shí)和t≠0時(shí)的情況,進(jìn)而得出函數(shù)的值域。

        解法2:采用判別式法解題,將分母向左移,通過化簡(jiǎn)可以得出yx2+(2y-1)x+2y-1=0,之后分別探討y=0時(shí)和y≠0時(shí)的情況,進(jìn)而得出函數(shù)的值域。

        解法3:采用求導(dǎo)法,結(jié)合求導(dǎo)除法法則求出極值點(diǎn),從而判定該函數(shù)的遞減和遞增情況,最終求出該函數(shù)的值域。

        解法串可以引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度思考問題,拓展學(xué)生的解題思路,提升學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)運(yùn)用能力,培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

        結(jié)語(yǔ)

        “三串”在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中比較常用,教師將其融入高中數(shù)學(xué)教學(xué)中可以使高中數(shù)學(xué)教學(xué)的基本模式更豐富、充實(shí),對(duì)于提升課堂教學(xué)效率和效果有重要作用。此外,教師結(jié)合“三串”開展高中數(shù)學(xué)教學(xué),還可以培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維,讓學(xué)生掌握更多的解題技巧,形成完整的數(shù)學(xué)知識(shí)架構(gòu)。

        [參考文獻(xiàn)]

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