中圖分類號:G632 文獻標識碼:A
在高中數(shù)學教學中,解題教學是核心環(huán)節(jié)之一,傳統(tǒng)的解題教學往往注重教師的講解與示范,學生多為被動接受[1.而探究式學習則強調學生主動參與、積極思考與探索,以學生為主體,引導其在自主探究與合作交流中發(fā)現(xiàn)問題、提出假設、驗證結論,從而深入理解數(shù)學知識與解題方法.例如,在高中數(shù)學教材中,函數(shù)、幾何等知識體系復雜且抽象,而探究式學習能夠幫助學生更好地挖掘知識內涵,提高解題靈活性與創(chuàng)新性[2.將探究式學習應用于高中數(shù)學解題教學,有助于激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生的數(shù)學核心素養(yǎng),使其在面對復雜多變的數(shù)學問題時能從容應對,進而為其數(shù)學學習及未來發(fā)展奠定堅實基礎[3].
1探究式學習在高中數(shù)學解題教學中的意義
1. 1 培養(yǎng)學生自主學習能力
在探究式學習的解題教學中,學生需要自主分析問題、查閱資料、嘗試不同解法.例如,在學習立體幾何中的“線面垂直的判定”時,教師提出問題:如文章編號:1008-0333(2025)21-0018-04何證明一條直線與一個平面垂直?學生需自主回顧相關定義、定理,如“直線與平面內兩條相交直線垂直則線面垂直”等知識,然后通過對具體幾何圖形的觀察、分析,嘗試構建證明思路.這種自主學習的過程,使學生逐漸擺脫對教師的依賴,提高自主獲取知識與解決問題的能力[4].
1. 2 提升學生數(shù)學思維品質
高中數(shù)學解題中的探究式學習能夠促進學生數(shù)學思維的發(fā)展.以解析幾何中的橢圓問題為例:已知橢圓方程 ,求橢圓上一點到某直線的距離最值.學生在探究過程中,需要運用代數(shù)方法與幾何直觀相結合的思維方式.先將橢圓方程與直線方程聯(lián)立,通過代數(shù)運算得到關于某變量的函數(shù),再結合橢圓的幾何性質,分析函數(shù)的最值情況.這一過程鍛煉了學生的邏輯思維、抽象思維與形象思維,使學生的數(shù)學思維更加嚴謹、靈活與深刻
1.3 增強學生合作交流能力
在探究式學習中,小組合作是常見形式.例如在解決數(shù)學建模問題(如建立函數(shù)模型解決實際生活中的成本與利潤問題)時,小組成員需要分工合作:有的負責收集數(shù)據(jù),有的負責構建函數(shù)模型,有的負責分析模型的合理性.在此過程中,學生們相互交流想法、分享經(jīng)驗,學會傾聽他人意見,共同解決問題通過合作交流,學生不僅能拓寬解題思路,還能提高團隊協(xié)作能力與溝通能力[5].
1.4 深化學生知識理解與應用
探究式學習能夠促使學生深人挖掘數(shù)學知識間的內在聯(lián)系.以數(shù)列與函數(shù)的綜合問題為例,在探究數(shù)列通項公式與函數(shù)表達式的關聯(lián)時,學生需回顧函數(shù)的性質(如單調性、周期性等),并將其與數(shù)列的遞推關系、通項公式推導相結合.通過此類探究,學生能將分散的知識點串聯(lián)成知識網(wǎng)絡,在不同情境下靈活遷移運用,從而深化對數(shù)學知識的理解,提升知識遷移與應用能力,為應對復雜多變的數(shù)學問題筑牢根基.
2 探究式學習在高中數(shù)學解題教學中的實施策略
2.1 創(chuàng)設問題情境,激發(fā)探究欲望
教師要根據(jù)教學內容與學生實際情況創(chuàng)設合適的問題情境.比如在學習三角函數(shù)的誘導公式時,教師可以創(chuàng)設這樣的情境:在單位圓中,已知角 α 的終邊與單位圓的交點坐標,那么角 α+π 的終邊與單位圓的交點坐標有何關系?這種與教材知識緊密結合且具有啟發(fā)性的問題情境,能激發(fā)學生的好奇心與探究欲望,使學生主動投人到解題探究中.
2.2 引導學生自主探究,培養(yǎng)獨立思考能力
在解題教學中,教師應給予學生足夠的自主探究空間.例如,在講解數(shù)列求和問題時,對于等差數(shù)列 {an} ,已知首項為 a1 ,公差為 d ,求其前 Ωn 項和 Sn .教師先引導學生回顧等差數(shù)列的通項公式 a?n=a?1+(n-1)d ,然后讓學生自主嘗試推導前 n 項和公式.學生可能會從首項與末項相加、第二項與倒數(shù)第二項相加等方式入手,通過獨立思考與探索,逐漸發(fā)現(xiàn)規(guī)律,推導出
2.3 組織小組合作,促進思維碰撞
在高中數(shù)學解題教學中,小組合作探究能發(fā)揮學生的群體智慧.例如在解決平面向量的綜合問題時,已知向量 a=(x1,y1),b=(x2,y2) ,求 在
方向上的投影以及
與
夾角的余弦值等問題.教師將學生分組,小組成員共同分析向量的坐標運算、數(shù)量積運算與幾何意義之間的內在聯(lián)系.在討論過程中,有的學生可能從坐標運算的代數(shù)角度出發(fā),有的學生則從幾何圖形的直觀角度思考,通過思維碰撞,小組能歸納出多種解題方法,加深對向量知識的理解與應用.
2.4 鼓勵反思總結,深化知識理解
解題后的反思總結是探究式學習的重要環(huán)節(jié).例如:已知雙曲線方程 ,過雙曲線右焦點的直線與雙曲線相交于兩點,求弦長.在解決完這樣一道圓錐曲線中的雙曲線問題后,教師可引導學生反思解題過程中用到的雙曲線的定義、性質,如焦點坐標、離心率、漸近線方程等知識,總結不同解題方法的優(yōu)缺點,如直接聯(lián)立直線與雙曲線方程求解與利用雙曲線定義求解的差異.通過反思總結,學生能將解題經(jīng)驗內化為自己的知識,提高解題能力與知識遷移能力.
3探究式學習在不同類型高中數(shù)學解題教學中的應用
3.1 代數(shù)類問題
3.1. 1 方程與函數(shù)問題
以二次函數(shù) y=ax2+bx+c(a≠0) 為例,探究其在區(qū)間 [m,n] 上的最值問題.教師可首先引導學生分析二次函數(shù)的圖象特征,根據(jù) a 的正負確定圖象開口方向,然后討論對稱軸 與區(qū)間 [m,n] 的位置關系.當對稱軸在區(qū)間左側時,函數(shù)在區(qū)間上單調遞增;當對稱軸在區(qū)間右側時,函數(shù)在區(qū)間上單調遞減;當對稱軸在區(qū)間內時,函數(shù)在對稱軸處取得最值,同時比較區(qū)間端點值確定最大值或最小值.通過這樣的探究過程,學生能夠深入理解二次函數(shù)的性質與最值求解方法,并且靈活運用到其他函數(shù)或方程問題中,如求解高次方程根的分布問題時,可類比二次函數(shù)的方法,通過分析函數(shù)的單調性與極值情況來確定根的位置[.
3.1.2 數(shù)列問題
對于等比數(shù)列 {an} ,公比為 q ,探究其前 n 項和公式 Sn 的推導.當 q=1 時, Sn=na1 ,這比較容易理解.當 時,教師引導學生采用錯位相減法推導.設 Sn=a1+a1q+a1q2+…+a1qn-1 ,則 qSn=a1q+a1q2 +…+a1qn ,兩式相減可得 (1-q)Sn=a1-a1qn ,從而推導出
在這個過程中,學生不僅掌握了等比數(shù)列前 n 項和公式的推導,還能體會到數(shù)學中的轉化思想,將復雜的數(shù)列求和問題轉化為簡單的代數(shù)運算,并且能夠運用這種思想解決其他數(shù)列求和的變形問題,如求數(shù)列 {n?an}({an} 為等比數(shù)列)的前 n 項和,可通過錯位相減法進一步探究求解.
3.2 幾何類問題
3.2.1 平面幾何問題
在平面幾何中,探究三角形內角和定理的證明時,教師可以引導學生采用多種方法證明,如通過作平行線將三角形的三個內角轉化為平角;或者將三角形分割成兩個直角三角形,利用直角三角形的內角和以及角的等量代換來證明.以作平行線法為例,過 ΔABC 的頂點 A 作直線 EF//BC ,則∠B=∠EAB , ∠C=∠FAC. 因為 ∠EAB+∠BAC+ ∠FAC=180° ,所以 ∠A+∠B+∠C=180° 通過這樣的探究過程,學生能加深對平面幾何圖形性質與證明方法的理解,且在解決其他平面幾何問題(如多邊形內角和問題)時,能夠運用類似的轉化與構造思想.
3.2.2 立體幾何問題
以正三棱柱為例探究其外接球半徑的求法時,首先引導學生分析正三棱柱的幾何特征,確定其上下底面中心連線的中點到各頂點的距離相等,該中點即為外接球的球心.設正三棱柱底面邊長為 αa ,高為h,底面三角形外接圓半徑r=√3a, 然后根據(jù)勾股定理求出外接球半徑
在這個過程中,學生需要綜合運用立體幾何中的線面關系、平面幾何知識以及空間想象能力,并且在解決其他立體幾何外接球或內切球問題時,能夠類比這種分析思路,例如在求正四面體的外接球半徑時,可通過確定其外接球的球心位置,利用相關幾何關系進行求解.
3.3 概率與統(tǒng)計類問題
3.3.1 概率問題
在古典概型中,探究投擲兩枚骰子時點數(shù)之和為7的概率.教師可首先引導學生確定基本事件總數(shù):投擲兩枚骰子,每枚骰子有6種可能結果,所以基本事件總數(shù)為 6×6=36 種,然后找出點數(shù)之和為7的情況有(1,6),(2,5),(3,4),(4,3),(5,2),(6,1)共6種,所以所求概率為 在這個過程中,學生能夠掌握古典概型的概率計算方法,即通過確定基本事件總數(shù)與所求事件包含的基本事件數(shù)來計算概率.在解決其他古典概型問題(如抽獎問題、摸球問題)時,學生也能夠依照該思路進行分析與計算.
3.3.2 統(tǒng)計問題
對于一組數(shù)據(jù) x1,x2,…,xn ,探究其平均數(shù)、方差的計算與意義.平均數(shù) 反映了數(shù)據(jù)的集中趨勢,方差
反映了數(shù)據(jù)的離散程度.教師引導學生通過實際數(shù)據(jù)計算平均數(shù)與方差,理解其在數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析中的意義.例如,在比較兩組學生的成績穩(wěn)定性時,可通過計算方差來判斷一方差越小,成績越穩(wěn)定.在解決其他統(tǒng)計問題(如莖葉圖、頻率分布直方圖相關問題)時,學生能夠運用平均數(shù)、方差等統(tǒng)計量進行綜合分析,例如根據(jù)頻率分布直方圖估計數(shù)據(jù)的平均數(shù)與方差.
3.4 數(shù)學建模類問題
以實際生活中的優(yōu)化問題為例,如某工廠生產(chǎn)某種產(chǎn)品,固定成本為 Ψa 元,每生產(chǎn)一件產(chǎn)品的變動成本為 b 元,產(chǎn)品的售價為 c 元,假設銷售量 x 與售價 c 之間存在函數(shù)關系 x=k(c-d)+e(k,d,e 為常數(shù)),探究如何確定售價 使得利潤最大.首先建立利潤函數(shù) L(x)=cx-(a+bx)=(c-b)x-a ,將 x= k(c-d)+e 代人利潤函數(shù)得到 L(c)=(c-b)[k(c -d)+e]-a ,然后通過求導等方法找到利潤函數(shù)的最大值點.在這個過程中,學生需要將實際問題轉化為數(shù)學模型,運用函數(shù)、導數(shù)等數(shù)學知識求解,并能對結果作出符合實際意義的解釋.通過這樣的數(shù)學建模探究,學生不僅提升了運用數(shù)學知識解決實際問題的能力,而且在面對其他優(yōu)化問題(如資源分配問題、行程安排問題等)時,能夠建立相應的數(shù)學模型進行分析與求解[]
3.5 綜合類問題
在高中數(shù)學中,常常會遇到綜合多個知識點的問題.例如在解析幾何與向量綜合的問題中,已知橢圓 ,點 A(x1,y1),B(x2,y2) y2 )在橢圓上,向量
與
的夾角為 θ ,探究 θ 的取值范圍.首先利用橢圓方程設出點 A,B 的坐標,然后計算向量
,再結合橢圓的參數(shù)方程將 x1,y1,x2,y2 進行轉化,利用三角函數(shù)的性質求解 θ 的取值范圍.在這個過程中,學生需要綜合運用橢圓的方程、向量的運算、三角函數(shù)等知識.通過探究式學習,學生能夠提高綜合運用知識解決問題的能力,在面對高考中的綜合題時能更好地應對[8]
4結束語
總之,探究式學習在高中數(shù)學解題教學中具有不可替代的重要作用,它以學生為主體,充分調動學生的學習積極性與主動性,培養(yǎng)學生的自主學習能力、數(shù)學思維品質、合作交流能力及運用數(shù)學知識解決實際問題的能力.通過創(chuàng)設問題情境、引導學生自主探究、組織小組合作、鼓勵反思總結等策略,探究式學習在代數(shù)、幾何、概率統(tǒng)計、數(shù)學建模及綜合類等不同類型的數(shù)學問題中得以有效應用.在高中數(shù)學教學實踐中,教師應深入理解探究式學習的內涵與方法,結合教材內容與學生實際情況,精心設計探究式解題教學活動,讓學生在探究中不斷成長,為學生數(shù)學素養(yǎng)的提升與未來發(fā)展奠定堅實基礎,同時也為高中數(shù)學教學質量的提高提供有力保障
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