☉浙江省紹興市第一中學(xué) 徐 萍
文[1]提供了一個(gè)生動(dòng)的“一題多解”案例,反復(fù)學(xué)習(xí)后,筆者認(rèn)為進(jìn)一步探討:有利于我們對向量的工具性和思想方法有更深刻的理解;有助于我們對“一題多解”教學(xué)形式更好地認(rèn)識與評價(jià).本文選取“量”這一視角,對文[1]“一題多解”進(jìn)行解題分析.
文[1]的“題”是2009安徽數(shù)學(xué)卷(理)的第14題(附后).所提5種解法具體過程本文從略,在后續(xù)討論中適當(dāng)轉(zhuǎn)述.
給定兩個(gè)長度為1的平面向量和,它們的夾角為120°.如圖所示,點(diǎn)C在以O(shè)為圓心的圓?。ㄉ献儎?dòng).若,其中x,y∈R,則x+y的最大值是________.
數(shù)學(xué)是研究數(shù)量關(guān)系和空間形式的學(xué)科,故而從量的視角觀察、分析問題及其結(jié)構(gòu)關(guān)系應(yīng)是一種最基本的思維模式.量是一個(gè)寬泛的概念,可以分解細(xì)化指向一些具體的數(shù)學(xué)對象和內(nèi)容.
抓住上述三量是解決問題的基本保障,思維展開的難點(diǎn)與關(guān)鍵是“如何從向量轉(zhuǎn)入數(shù)量?”
學(xué)生的問題是,沒養(yǎng)成分析“已知量、未知量和待求量”的解題習(xí)慣,不能從整體上認(rèn)識和把握問題實(shí)質(zhì);選不準(zhǔn)問題切入口,解題盲目性大,過早陷入細(xì)節(jié)操作,從而缺乏方法選擇、判斷、調(diào)控的所必需的敏捷性和靈活性.從案例呈現(xiàn)授課教師的提問及聽課老師的評說,我們感受以上的認(rèn)識與引導(dǎo)明顯缺乏.學(xué)會觀察已知量、未知量與待求量,尋找它們之間的關(guān)系是整個(gè)解題活動(dòng)的中心,教師的一個(gè)重要任務(wù),正如波利亞所說:應(yīng)當(dāng)對對他的思路稍加渲染,而且向自己提出那些他在幫助學(xué)生時(shí)所使用的同樣的一些問題.受益于這樣的引導(dǎo),學(xué)生最終將發(fā)現(xiàn)這些問題和建議的正確用法.而且通過這樣去做,學(xué)生將學(xué)到一些比任何具體的數(shù)學(xué)知識更重要的東西.
通過辨識變與不變,將問題升華為用“函數(shù)與方程觀點(diǎn)”引領(lǐng)思考,對已知量、未知量和待求量作進(jìn)一步分析,以“變與不變”為切入口,得到以下觀察結(jié)果:對向量,,它們的模為1,夾角120°為常量雖在動(dòng),但它的模為不變量1;變量是x,y,x+y.在此基礎(chǔ)上我們分析解法1和解法2的動(dòng)機(jī)、依據(jù)和優(yōu)缺點(diǎn):
以上的思考,明顯是對“已知量、未知量和待求量”進(jìn)一步深入分析.
這是產(chǎn)生形式上不同表示和引入運(yùn)算而不喪失相等關(guān)系的樸素觀念.
“同一個(gè)量”的概念也很重要,它有助于我們透過表象看本質(zhì),學(xué)會根據(jù)解題需要選擇恰當(dāng)方式表示同一量.波利亞說過“列方程的關(guān)鍵就在于應(yīng)當(dāng)清楚的認(rèn)識到‘一個(gè)方程就是用兩種不同的方式去表示同一個(gè)量’”.解法3中對的坐標(biāo)表示就體現(xiàn)了這一觀念,而解法5對兩邊“作數(shù)量積”也有這層味道.
以上分析,等量和同一個(gè)量的視角選取,有助于我們靈活選擇量的表示、對量實(shí)施恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)算變形,而它們都是解決問題的重要思維步驟,對形成樸素的、一般意義的數(shù)學(xué)觀也很重要.
將復(fù)雜關(guān)系以簡單、統(tǒng)一觀點(diǎn)處理,對“量x,y”幾何意義的追問使我們獲得新發(fā)現(xiàn).
也正是基于對“量x,y”幾何意義的追問,筆者對文[1]“缺憾”之“細(xì)節(jié)的處理不夠精準(zhǔn),形成誤解”提出兩點(diǎn)看法:(1)解法4學(xué)生丁的圖4和修正后的圖6其實(shí)或多或少都有點(diǎn)問題,它不足以全面反映向量在基向量,方向分解效果,得到的只是α取特定值時(shí)平行四邊形(或三角形),需要指出的是,當(dāng)點(diǎn)C運(yùn)動(dòng)到圓?。ㄖ悬c(diǎn)時(shí),也即α=60°最為特殊(變化界點(diǎn)),得到的平行四邊形就是OACB,圖4適當(dāng)調(diào)整,可以刻畫α>60°情形,而圖6是刻畫α<60°情形,若要全面觀察運(yùn)動(dòng)變化效果,最好借助信息技術(shù)演示;(2)文[1]對原授課教師變式問題沒有理解好,限制條件,對“點(diǎn)C在△ABC的內(nèi)部(包括邊界)”是正確的,而改為是錯(cuò)的,它只是對“點(diǎn)C在扇形域OAB的內(nèi)部(包括邊界)”的范圍的一種初步刻畫,而且還存在問題:因?yàn)閤,y之間是具有相互約束關(guān)系的,譬如當(dāng)x=0.5時(shí),y的取值還是0≤y≤嗎?進(jìn)而筆者提出一個(gè)新問題:將文[1]中變式“點(diǎn)C在△ABC的內(nèi)部(包括邊界)”改為“點(diǎn)C在扇形域OAB的內(nèi)部(包括邊界)”,試問動(dòng)點(diǎn)M(x,y)所構(gòu)成的區(qū)域面積如何解決.筆者覺得用初等方法難以實(shí)現(xiàn),不知各位有何高招?請不吝賜教!
1.繆荷芳.一節(jié)高三“一題多解”課的聽課感悟[J].中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考(上旬),2012,1-2.
2.張奠宙,柴俊.欣賞數(shù)學(xué)的真善美[J].中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考(上旬),2010,1-2.
3.羅增儒.課例反思時(shí)時(shí)有,教師發(fā)展步步高——教學(xué)應(yīng)是一種學(xué)術(shù)活動(dòng)[J].中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考(上半月),2008,1-2.