摘要:?jiǎn)栴}是數(shù)學(xué)的心臟,問(wèn)題能引導(dǎo)學(xué)生思考,推動(dòng)其探究,促使其實(shí)踐,從而發(fā)展思維. 巧設(shè)問(wèn)題驅(qū)動(dòng),從而引發(fā)學(xué)生展開真思考、真探究、真表達(dá).本文中從一個(gè)核心問(wèn)題出發(fā),多維度深度探究,從而促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生,發(fā)展學(xué)生的高階思維,讓學(xué)生的核心素養(yǎng)得以生成.
關(guān)鍵詞:?jiǎn)栴}驅(qū)動(dòng);深度學(xué)習(xí);高階思維
問(wèn)題設(shè)計(jì)是思維觸發(fā)的基礎(chǔ),問(wèn)題探究是思維進(jìn)階的核心,問(wèn)題遷移是思維升華的關(guān)鍵,課堂文化和思維評(píng)價(jià)是思維生長(zhǎng)的保障[1].
1 問(wèn)題呈現(xiàn)
問(wèn)題1已知函數(shù)f(x)=x|x-a|.
(1)若a=1時(shí),則函數(shù)f(x)在[0,2]上的最大值為.
(2)若f(x)在[0,2]上的最大值為1,則a=.
本題第(2)小問(wèn)來(lái)自于浙江省學(xué)考,綜合考查含參、含絕對(duì)值二次函數(shù)的運(yùn)用,課堂上設(shè)置了低起點(diǎn)的第(1)小問(wèn)作為過(guò)渡,用低階問(wèn)題激發(fā)學(xué)生探究的興趣,也為解決第(2)問(wèn)做好鋪墊.
2 問(wèn)題破解
2.1 第(1)問(wèn)的破解
由已知,可得
f(x)=x2-x,1≤x≤2,-x2+x,0≤x<1.
函數(shù)f(x)的圖象如圖1所示,可知f(x)在0,12,(1,2)上單調(diào)遞增,在12,1上單調(diào)遞減,所以f(x)max=f(2)=2.
解后反思:通過(guò)第(1)問(wèn),復(fù)習(xí)鞏固絕對(duì)值的處理方法,啟發(fā)學(xué)生數(shù)形結(jié)合,深入探究參數(shù)a和函數(shù)圖象之間的關(guān)系,以低階問(wèn)題為起點(diǎn),高階問(wèn)題為導(dǎo)向,促進(jìn)學(xué)生深入思考,深度理解,促進(jìn)深度學(xué)習(xí),助推高階思維的發(fā)展. 課堂上,教師與學(xué)生一起浸潤(rùn)式地探討,總結(jié)得到函數(shù)f(x)=x|x-a|圖象可能有如圖2所示的幾種情況.
2.2 第(2)問(wèn)的破解
方法1:分類討論.
①當(dāng)a≤0時(shí),f(x)在[0,2]上單調(diào)遞增,則f(x)max=f(2)=4-2a=1,得a=32,不符舍去;
②當(dāng)a2≥2,即a≥4時(shí),f(x)在[0,2]上單調(diào)遞增,則f(x)max=f(2)=2a-4=1,得a=52,不符舍去;
③當(dāng)a2<2<(1+2)a2,即4(2-1)<a<4時(shí),f(x)max=fa2=a24=1,得a=2;
④當(dāng)0<(1+2)a2≤2,即0<a≤4(2-1)時(shí),f(x)max=f(2)=4-2a=1,得a=32.
綜上所述,a=2或32.
解后反思:根據(jù)題設(shè),學(xué)生最能直接想到的方法就是對(duì)參數(shù)進(jìn)行分類討論,求出函數(shù)最值,難點(diǎn)在于分類討論時(shí)臨界點(diǎn)的找取. 對(duì)于小題,這樣的計(jì)算量,顯然不是最優(yōu)方法,這里可以引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)深入探究和思考.
方法2:必要性探路.
由已知可知f(x)的最大值可能在x=2,x=a2處取得.
若f(x)max=f(2)=2|2-a|=1,則a=32或a=52.
當(dāng)a=52時(shí),f(x)=x[JB(|]x-52[JB)|],此時(shí)f54=2516gt;1,不符合題意.
若f(x)max=fa2=a24=1,則a=2或a=-2.
當(dāng)a=-2時(shí),f(x)=x|x+2|,此時(shí)f(2)=8gt;1,不符合題意.
經(jīng)檢驗(yàn)知,a=2或32符合題意.
綜上所述,a=2或32.
解后反思:通過(guò)必要性探路,縮小參數(shù)范圍,優(yōu)化運(yùn)算,學(xué)生馬上可以體驗(yàn)到此方法計(jì)算量相對(duì)于方法1急劇減少,但是需要較強(qiáng)的數(shù)形結(jié)合意識(shí)和分類討論能力.
方法3:轉(zhuǎn)換為最值問(wèn)題,全分參.
將最值問(wèn)題轉(zhuǎn)化為:
對(duì)于x∈[0,2],f(x)≤1恒成立,且等號(hào)成立.
當(dāng)x=0時(shí),a∈R;
當(dāng)x∈(0,2]時(shí),由x|x-a|≤1,得x-1x≤a≤x+1x,則只需x-1xmax≤a≤x+1xmin,且有一端等號(hào)成立即可,所以32≤a≤2且有一端等號(hào)成立,故a=32或a=2.
綜上,a=32或a=2.
解后反思:參變分離,把問(wèn)題轉(zhuǎn)換為恒成立問(wèn)題,要把握對(duì)最大值為1的理解——①x∈[0,2],f(x)≤1恒成立;②x0∈[0,2],使得f(x0)=1成立.
這里可以追問(wèn):若f(x)≤1在[0,2]上恒成立,則a的取值范圍為.
讓學(xué)生深入思考最值問(wèn)題和恒成立問(wèn)題的區(qū)別與聯(lián)系.
方法4:轉(zhuǎn)換為恒成立問(wèn)題,半分參.
將最值問(wèn)題轉(zhuǎn)化為:
對(duì)于x∈[0,2],f(x)≤1恒成立,且等號(hào)成立.
當(dāng)x=0時(shí),a∈R;
當(dāng)x∈(0,2]時(shí),不等式x|x-a|≤1恒成立,也即|x-a|≤1x恒成立,且等號(hào)成立.
函數(shù)y=|x-a|與y=1x的圖象如圖3所示.
由圖3可知,32≤a≤2且有一端等號(hào)成立,所以a=32或a=2.
綜上,a=32或a=2.
解后反思:轉(zhuǎn)化為V型函數(shù)y=|x-a|和反比例函數(shù)y=1x兩個(gè)基本函數(shù),數(shù)形結(jié)合,求出極限狀態(tài)時(shí)的情況,從而求出參數(shù)值.
3 深入探究
問(wèn)題2若不等式2x2-(x-a)|x-a|-2≥0對(duì)任意x∈R恒成立,求實(shí)數(shù)a的最小值.
方法1:必要性探路+分類討論.
令f(x)=2x2-(x-a)|x-a|-2.
由題意可知,只需f(x)min≥0即可.
必要性探路,得f(0)=a|a|≥2成立,則a≥2.
易得f(x)=x2+2ax-a2-2,x≥a,3x2-2ax+a2-2,x<a.
若a≥2,由圖4知,f(x)min=fa3=23a2-2≥0.
解得a≥3,所以amin=3.
方法2:半分參.
由題意可知2x2-2≥(x-a)|x-a|對(duì)x∈R恒成立,由圖5可知y=2x2-2與y=-(x-a)2相切時(shí),a取到最小值.
由2x2-2=-(x-a)2,得3x2-2ax+a2-2=0,則Δ=-8a2+24=0,解得a=3.
4 結(jié)論
合理設(shè)計(jì)問(wèn)題,點(diǎn)亮學(xué)生的思維火花. 開展一題多解教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生多元化解題思維. 一題多解可以很好地幫助發(fā)散學(xué)生思維,引領(lǐng)學(xué)生從多個(gè)角度找到解題切入點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生挖掘題目中蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn),并從中選取最簡(jiǎn)便的計(jì)算方法[2]. 在融洽的探究氛圍中提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性,激發(fā)出他們的學(xué)習(xí)潛能. 教師要注意引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)化吸收,構(gòu)建規(guī)范的知識(shí)架構(gòu),提煉總結(jié)出適合自己的學(xué)習(xí)方法.
參考文獻(xiàn):
[1]中華人民共和國(guó)教育部. 普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)[S]. 北京:人民教育出版社,2020.
[2]羅增儒. 數(shù)學(xué)解題學(xué)引論[M]. 西安:陜西師范大學(xué)出版社,1997:343,352.