摘 要:在數(shù)學(xué)公式的教學(xué)中關(guān)注和講究“慢”教學(xué),是針對當(dāng)下數(shù)學(xué)教育現(xiàn)狀的一種理性反思,也是教育本質(zhì)回歸的追求;“慢”不是目的,不是“快”的簡單反義詞,更不是低效率磨洋工的代名詞,它強調(diào)的是對公式生成過程的態(tài)度、崇尚回顧舊知的追求、有效優(yōu)質(zhì)的教學(xué)和多元智能的發(fā)展.
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)公式;理性反思;生成;數(shù)學(xué)對象
數(shù)學(xué)公式反映的是數(shù)學(xué)對象屬性間的關(guān)系,公式中的字母是數(shù)學(xué)對象高度概括的具體表征. 學(xué)生對數(shù)學(xué)公式的理解程度決定了其對數(shù)學(xué)知識的達成度.在當(dāng)下“高速度”、“快節(jié)奏”的現(xiàn)代生活中,教育作為現(xiàn)代生活的一部分,為了進度,為了高考,教師盲目追求高速度、快節(jié)奏的現(xiàn)象比比皆是. 一些教師在數(shù)學(xué)公式的教學(xué)中,直拋公式,大量訓(xùn)練,不注重公式的推導(dǎo)或推導(dǎo)不到位,導(dǎo)致學(xué)生對公式的理解處于“饑餓”、“吃夾生飯”的狀態(tài),更別提靈活的應(yīng)用.很多學(xué)生感嘆數(shù)學(xué)課上“聽起來頭頭是道,做起來莫名其妙”.
面對高速度,快節(jié)奏帶來的問題,人們提出“慢”生活. 在數(shù)學(xué)公式的教學(xué)中關(guān)注和講究“慢”教學(xué),是針對當(dāng)下數(shù)學(xué)教育現(xiàn)狀的一種理性反思,也是教育本質(zhì)回歸的追求;“慢”不是目的,不是“快”的簡單反義詞,更不是低效率磨洋工的代名詞,它強調(diào)的是對公式生成過程的態(tài)度、崇尚回顧舊知的追求、有效優(yōu)質(zhì)的教學(xué)和多元智能的發(fā)展.
本文就結(jié)合“點到直線距離公式”教學(xué)實踐,談?wù)剶?shù)學(xué)公式教學(xué)在“慢”中關(guān)注公式的發(fā)生、發(fā)展;在“慢”中強化知識的應(yīng)用;在“慢”中發(fā)展學(xué)生的多元智能.
已知點P(x0,y0),直線l:Ax+By+C=0,證點P到直線l的距離d=■.
?搖?搖
■“慢”中蘊涵數(shù)學(xué)方法,提高計算能力
分析:過點P作l1⊥l,垂足為Q,則|PQ|就是點P到直線l的距離,結(jié)合兩點間的距離公式求解. 依題意l1:Bx-Ay-Bx0+Ay0=0.
Q(x,y)滿足:Ax+By+C=0,Bx-Ay-Bx0+Ay0=0 ?圯Q■,■.
根據(jù)兩點間距離公式得:
PQ2=■-x0■+■-y0■
=■■+■■
=■+■=■,
所以d=PQ=■.
數(shù)學(xué)知識的解讀需要一個“慢”過程. 這種“慢”推導(dǎo)的優(yōu)點在于證明思路簡單,想法貼近學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”,容易被學(xué)生理解和接受;但這對學(xué)生的計算能力要求頗高,特別是字母運算,對大多數(shù)學(xué)生來說是困難的. 學(xué)生在處理過程中所品嘗到的“挫敗感”,使學(xué)生感受到加強計算能力的重要性,提高計算能力的必要性. 同時讓他們的數(shù)學(xué)運算能力得到一次很好的鍛煉.
■“慢”中展示學(xué)生風(fēng)采,培養(yǎng)思維能力
分析:點P到直線l上任意一點的距離的最小值就是點P到直線l的距離.根據(jù)我們學(xué)過的知識,還有沒其他的方法來證明點到直線距離公式呢?
以下是學(xué)生給出的證明.
法1:過點P作PQ⊥l,垂足為Q,過P點分別作x軸、y軸的平行線,交直線l于點S(x1,y0),R(x0,y2),則由Ax1+By0+C=0,Ax0+By2+C=0 得x1=■,y2=■.
PS=x0-x1=■,PR=y0-y2=■,
RS=■=■Ax0+By0+C,
d=PQ=■=■.
法2:對(一)中的l1和l,換個角度思考,重新構(gòu)造方程. Q(x,y)滿足:
Ax+By+C=0,Bx-Ay-Bx0+Ay0=0 ?圯A(x-x0)+B(y-y0)=?搖-Ax0-By0-C?搖……①B(x-x0)–A(y-y0)=0?搖……②.
由①2+②2得:(A2+B2)[(x-x0)2+(y-y0)2]=(Ax0+By0+C)2,
即:d=PQ=■=■.
法3:l上任一點Q(x,y),則PQ2=(x-x0)2+(y-y0)2=(x-x0)2+-■-y0■=■x2-■x+x■+y■+■
利用二次函數(shù)的最值公式得:
PQ■■=■=■=■,
即:d=PQmin=■=■.
法1學(xué)生通過預(yù)習(xí)和分析借助幾何直觀,減少了計算量,使學(xué)生的“數(shù)形結(jié)合”思維得到發(fā)展. 法2通過拼湊,體現(xiàn)“設(shè)而不求”的思維過程,達到證明的目的. 法3就是通過一般的二次函數(shù)最值問題,使學(xué)生對二次函數(shù)有了更深的理解和應(yīng)用上的深度認識. 在做的過程中學(xué)生感受數(shù)學(xué)的魅力,激發(fā)他們對數(shù)學(xué)思維的神往;結(jié)束后,學(xué)生感嘆“數(shù)學(xué)真神!”
數(shù)學(xué)問題的解決過程是一個“慢”過程. 教學(xué)中要確立學(xué)生的主體地位,就必須讓學(xué)生參與解決問題的過程來,教師要舍得花時間“慢”下來,使學(xué)生充分展示自己的才華,張揚自己的個性,發(fā)展自己的思維,享受思維帶給她們的樂趣和成就感.
■“慢”中體驗數(shù)學(xué)情感,強化探究能力
分析:平面解析幾何要注重點線在坐標內(nèi)的位置關(guān)系,結(jié)合我們前面學(xué)習(xí)的傾斜角和斜率,不妨想一想,畫一畫,說一說,寫一寫.
想一想:點到直線的距離,就是點到直線的垂線段長,這里有垂直;通過P點作x軸、y軸的垂線與直線l相交,這里有直角三角形……
畫一畫:
說一說:在△PRQ中,PR長可求,角α與直線的傾斜角θ相等或互補,PQ=PRcosα.
寫一寫:Rx0,■,PR=■;
θ>90°時,α=π-θ(如圖2);θ<90°時,α=θ(如圖3).
兩種情況均有tan2α=tan2θ=■,cosα=■=■,PQ=PRcosα=■·■=■;得證.
數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的情感養(yǎng)成是一個“慢”過程.通過操作、探究,學(xué)生自行發(fā)現(xiàn)解決問題的方法. 學(xué)生在成功與失敗、正確與錯誤的矛盾沖突中不斷的深入,積極地探究;思維的碰撞激起強大的個體創(chuàng)造力. 讓學(xué)生在“慢”操作中享受愉悅、積極的情感體驗,最終在理解公式的同時飽嘗成就感和幸福感.
■“慢”中拓展數(shù)學(xué)視野,鍛煉創(chuàng)新能力
分析:在《必修5》“基本不等式”中我們對柯西不等式進行了補充和拓展,“柯西不等式:(a2+b2)(c2+d2)>=(ac+bd)2,當(dāng)且僅當(dāng)ad=bc時等號成立”,柯西不等式對這個公式的證明有沒有什么借鑒價值呢?
由PQ2=(x-x0)2+(?搖y-y0)2,Ax+By+C=0來構(gòu)造柯西不等式:
(A2+B2)[(x-x0)2+(y-y0)2]≥[A(x-x0)+B(y-y0)]2=(Ax0+By0+C)2?搖
所以■≥■,
當(dāng)且僅當(dāng)A(y-y0)=B(x-x0)時取等號,即最小值就是d=■. 數(shù)學(xué)感知發(fā)現(xiàn)的過程是一個“慢”過程. 應(yīng)用不同的知識解決問題,所表現(xiàn)出來的機智和靈活性是大不同的,這就要求我們數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)注重分析,要弄清知識的來龍去脈,領(lǐng)悟其中蘊涵的數(shù)學(xué)思想,“慢”工出細活,以此來提高自身的數(shù)學(xué)素養(yǎng),鍛煉自己的創(chuàng)新能力. 在享受數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)所帶來的樂趣同時,拓寬思路,讓自己更喜歡數(shù)學(xué),更會學(xué)數(shù)學(xué).
■“慢”中感受數(shù)學(xué)魅力,升華應(yīng)用能力
分析:在《必修4》的學(xué)習(xí)中,我們分析了第二章向量“空間”均為三角函數(shù)問題的第一章和第三章;我們知道向量作為工具,在高中的數(shù)學(xué)推理論證中的作用舉足重輕. 向量作為工具對于點到直線距離公式的證明也不例外,把向量的學(xué)習(xí)放在解析幾何之前,就為證明鋪好路. 如何用向量來證明點到直線距離公式呢?
取直線l:Ax+By+C=0的方向向量v=(B,-A),直線上任意一點T(x,y),直線l的法向量為γ=(A,B),向量■=(x-x■,y-y■)在γ上的投影為■·■.
■·■=■=■=■,d=■·■?搖=■.
數(shù)學(xué)應(yīng)用能力的培養(yǎng)是一個“慢”過程. 在“慢”中讓學(xué)生感受如何將已學(xué)知識與新知識聯(lián)系,如何讓舊知識服務(wù)新知識,引導(dǎo)學(xué)生將已有知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力. 教師要創(chuàng)造條件,讓學(xué)生積極參與到分析的過程中來,在探索、發(fā)現(xiàn)中,體驗成功的樂趣,感受數(shù)學(xué)的魅力,培養(yǎng)對數(shù)學(xué)的美好感情.
學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)需要的是一個自己分析,或在他人正向引導(dǎo)下的分析、探究、理解和反思的“慢”過程. 不應(yīng)當(dāng)是被動的,“趕”著吸收書本的現(xiàn)成結(jié)論,而需要的是一個親自參與的充滿豐富思維活動的分析、實踐、創(chuàng)新的過程. 數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)決不能只關(guān)心結(jié)果,死記硬背定理、法則、公式,而忽視其發(fā)生、發(fā)展、形成的過程. 數(shù)學(xué)公式教學(xué)“慢”下來,符合數(shù)學(xué)學(xué)科特點,符合數(shù)學(xué)教學(xué)規(guī)律的形成,符合生態(tài)教學(xué)的精神.