摘 要:建構(gòu)式教學(xué)是新課程理念下的一種教學(xué)實(shí)施方式,盡管按照學(xué)情而言,一味建構(gòu)是不可取的,但是在某些概念課、復(fù)習(xí)課等課堂教學(xué)時(shí),在啟發(fā)式中滲透建構(gòu)式教學(xué)是教師教學(xué)的一種嘗試. 本文將從解題的角度出發(fā),談?wù)勗诮忸}教學(xué)中建構(gòu)式教學(xué)的運(yùn)用和嘗試.
關(guān)鍵詞:建構(gòu)式;解題教學(xué);啟發(fā)式;解析幾何;圓;三角;探究
眾所周知,解題教學(xué)于學(xué)生而言是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的核心. 學(xué)生對(duì)于數(shù)學(xué)問題的解決、方法選擇的優(yōu)劣、運(yùn)算和思維的辨別等都依賴于長期的數(shù)學(xué)解題訓(xùn)練.長期以來,解題教學(xué)是以大量的重復(fù)訓(xùn)練來代替思維訓(xùn)練,以不斷的熟練操作替代數(shù)學(xué)概念學(xué)習(xí)的本質(zhì),通過訓(xùn)練來了解數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)知識(shí),這些做法都是低效、死板的.
隨著近年新課程教學(xué)諸多全新的教學(xué)理念滲透進(jìn)我們的課堂,解題教學(xué)也有了諸多全新嘗試. 建構(gòu)式教學(xué)源自美國現(xiàn)實(shí)主義教育家杜威的教育理論,強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的自我開拓性、自主研究性,通過學(xué)生自己的探索和建構(gòu)形成知識(shí). 根據(jù)現(xiàn)階段學(xué)情而言,我國中學(xué)生要完全脫離教師的啟發(fā)而實(shí)施建構(gòu)式教學(xué)有一定的困難,但是在教師引導(dǎo)下,結(jié)合啟發(fā)式和建構(gòu)式的教學(xué)是完全可以實(shí)施的. 這樣的解題教學(xué)帶來下列幾個(gè)方面好處:
(1)國家課程改革一直致力于大眾教育和精英教育的有機(jī)結(jié)合,一直致力于培養(yǎng)學(xué)生的熟練程度,卻忽視了精英學(xué)生的培養(yǎng)不是依賴于這種模式的,因此建構(gòu)式對(duì)于有著積極思維、主動(dòng)性較強(qiáng)的優(yōu)秀學(xué)生而言,是越建構(gòu)越啟發(fā),有助于學(xué)生自主解決問題能力的提高;
(2)建構(gòu)式教學(xué)模式能提升學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力,這對(duì)學(xué)生而言,是一種全新的嘗試和實(shí)踐,對(duì)其將來進(jìn)入更高等學(xué)府學(xué)習(xí)是一種能力上的提高;
(3)建構(gòu)式并非全部都是有效的,啟發(fā)式同樣也并非全都無效,高中數(shù)學(xué)教學(xué)問題相對(duì)較多,如何選擇有效的滲透建構(gòu)式的解題教學(xué)需要教師具體把握.下面,筆者舉一個(gè)建構(gòu)式解題教學(xué)的案例,供讀者參考:
試題1:設(shè)點(diǎn)A和B為圓周x2+y2=1上兩動(dòng)點(diǎn),且滿足與圓內(nèi)一定點(diǎn)N
0,
使∠ANB=,求過點(diǎn)A和B的兩條切線的交點(diǎn)M的軌跡方程.
試題背景:本題改編自江西高考理科第14題,切點(diǎn)弦方程是解析幾何中的熱點(diǎn)問題,也是高考命題熱點(diǎn)之一. 隨著導(dǎo)數(shù)的引入,它的內(nèi)涵更加豐富. 本課從圓的切點(diǎn)弦入手,通過對(duì)圓的切點(diǎn)弦的證明及運(yùn)用,用類比的思想使學(xué)生易于解決與橢圓、雙曲線、拋物線等常見曲線的切點(diǎn)弦有關(guān)的問題. 讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)知識(shí)的內(nèi)在統(tǒng)一與和諧之美.
條件分析:(1)已知圓方程,易得以A,B為切點(diǎn)的切線方程;(2)求軌跡方程需找等量關(guān)系,由∠ANB=可得A,B坐標(biāo)的關(guān)系,進(jìn)一步求切點(diǎn)弦AB所在直線方程,從而獲解.
難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn):求出切點(diǎn)弦AB所在的直線方程.
學(xué)情分析:學(xué)生已明確過圓上一點(diǎn)的切線方程的求法,但對(duì)結(jié)論的應(yīng)用還不夠熟練.平時(shí)應(yīng)結(jié)合圓與圓錐曲線在曲線上某點(diǎn)處的切線方程的推導(dǎo),使學(xué)生能熟記切線方程的統(tǒng)一形式,并靈活應(yīng)用.
建構(gòu)式解題過程
讀題:教師展示:請(qǐng)大家認(rèn)真讀題和觀察題目所給的圖,找出已知條件并明確需求什么.
審題:引導(dǎo)學(xué)生分析和辨別.
建構(gòu)式活動(dòng)1:如何求軌跡方程?
學(xué)生:需要找等量關(guān)系.
思考:本題的等量關(guān)系是什么?可列出怎樣的關(guān)系式?
學(xué)生:∠ANB=,可利用向量轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)的運(yùn)算.
學(xué)生求解:設(shè)切點(diǎn)A(x1,y1),B(x2,y2),則=
-x1,-y1
=
-x2,-y2
. 由∠ANB=得·=0,即·=x1x2+
y1-
y2-
=x1x2+y1y2-·(y1+y2)+=0.
分析:由式中x1x2,y1y2,y1+y2的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)聯(lián)想到韋達(dá)定理,又A,B兩點(diǎn)為直線AB與圓的交點(diǎn),故需求直線AB方程.
建構(gòu)式活動(dòng)2:AB所在的直線方程是什么?
教師出示題目:過圓C:x2+y2=r2外一點(diǎn)M(x0,y0)作圓的兩條切線MA,MB,求切點(diǎn)A,B所在直線方程.
分析:題目還提供了哪些已知條件?圖中以A,B為切點(diǎn)的切線方程分別是什么?
學(xué)生建構(gòu)式解法三種:
建構(gòu)式法一:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則kOA=,所以kMA=-,
所以切線MA的方程為:y-y1=-·(x-x1).
建構(gòu)式法二:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),切線lMA:y=k1(x-x1)+y1,聯(lián)列l(wèi)MA與圓C方程得關(guān)于x的一元二次方程,由Δ=0得k1=-,所以切線MA的方程為y-y1= -(x-x1).
建構(gòu)式法三:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),將y2=r2-x2兩邊對(duì)x求導(dǎo)得2yy′=-2x,于是有y′=-,
所以切線MA的方程為y-y1=-(x-x1),即x1x+y1y=x+y=r2,
同理lMB:x2x+y2y=r2. 又M(x0,y0)在直線MA,MB上,則x0x1+y0y1=r2,
x0x2+y0y2=r2.
兩式表示A(x1,y1),B(x2,y2)兩點(diǎn)都在直線x0x+y0y=r2上,即切點(diǎn)弦lAB:x0x+y0y=r2.
小結(jié):
過圓C:x2+y2=r2上一點(diǎn)P(x0,y0)的切線方程為:x0x+y0y=r2;
過圓C:x2+y2=r2外一點(diǎn)P(x0,y0)作圓的切線,切點(diǎn)為A,B,則切點(diǎn)弦AB所在直線方程為:x0x+y0y=r2.
具體解題過程:學(xué)生求解,教師巡堂.
解析:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),將y2=r2-x2兩邊對(duì)x求導(dǎo)得2yy′=-2x,于是有y′= -,
所以切線lMA:x1x+y1y=r2,lMB:x2x+y2y=r2,
設(shè)M(x0,y0),則切點(diǎn)弦AB所在直線方程為x0x+y0y=r2,
代入x2+y2=1得(x+y)x2-2x0x+1-y=0,
則x1+x2=,
x1x2= (1).
將(1)式代入AB直線方程得y1+y2= ,
y1y2=(2).
又∠ANB=,由·=0得,
x1x2+
y1-
y2-
=x1x2+y1y2-·(y1+y2)+=0 (?),
將(1)(2)兩式代入(?)式化簡得3x+3y+4y0-8=0,
所以交點(diǎn)M的軌跡方程為3x2+3y2+4y-8=0.
總結(jié)提升:
(1)解題方法總結(jié):導(dǎo)數(shù)法求在曲線上某點(diǎn)處的切線方程,設(shè)而不求法得切點(diǎn)弦直線方程.
(2)題目變式引申:上例中的圓能否換成其他的圓錐曲線,求解方法是否相同?如橢圓的切點(diǎn)弦直線方程如何求解?
給出變式建構(gòu)(過程略):設(shè)點(diǎn)A和B為橢圓+y2=1上兩動(dòng)點(diǎn),且滿足與圓內(nèi)一定點(diǎn)N
0,
使∠ANB=,求過點(diǎn)A和B的兩條切線的交點(diǎn)M的軌跡方程.
回顧本題,學(xué)生對(duì)本題的解決建構(gòu)是非常豐富的,既有最基本、最樸實(shí)的直線解決方式,也有利用代數(shù)思想中重根的解決原理,更有高等數(shù)學(xué)背景下導(dǎo)數(shù)思想方法的滲透,這些都是學(xué)生在嘗試過程中獨(dú)立發(fā)現(xiàn)和實(shí)踐的. 事實(shí)上,教師將一個(gè)問題搬出了多種解答,殊不知很多解法是無益的、低效的,因?yàn)檫@些方法并不是學(xué)生親身實(shí)踐的產(chǎn)物,只是教師一廂情愿的展示而已. 只有經(jīng)歷學(xué)生的思考過程,站在學(xué)生角度建構(gòu)解決方法,才是有生命力的、有效的. 所以,筆者認(rèn)為解題教學(xué)要給予學(xué)生充分的思考時(shí)間,否則將會(huì)是低效甚至無效的.
試題2:在△ABC中,a,b,c分別是角A,B,C所對(duì)的邊,已知b2-c2=a2-ac. (1)求B的值;(2)若b=2,求sinA+sinC的取值范圍.
分析:這是筆者給出的問題,筆者對(duì)第二問進(jìn)行了學(xué)生變式的自主建構(gòu),旨在讓學(xué)生對(duì)三角函數(shù)中的常見問題進(jìn)行探索、編制、建構(gòu).
建構(gòu)式編制1:若b=2,△ABC為銳角三角形,求sinA+sinC的取值范圍.
分析1:在上述的解法過程中,正是由于三角形的任意性,故滿足條件的角A的范圍為
0,
,但如果將△ABC限制為銳角三角形,那么,此時(shí)要滿足條件,則角A的范圍應(yīng)該為
,
. 范圍有了很大的限制,則sinA+sinC=·sin
A+
. 此時(shí)仍將A+看成一個(gè)整體,則其取值范圍是
,
,于是通過對(duì)正弦曲線圖象的應(yīng)用,可以得到sinA+sinC∈
,
.
建構(gòu)式編制2:若b=2,求ac的最大值.
建構(gòu)式編制3:若b=2,求a2+c2的最大值.
建構(gòu)式編制4:若b=2,求△ABC的面積的最大值.
建構(gòu)式編制5:若b=2,求三角形邊b所在高的最大值;
說明:筆者請(qǐng)學(xué)生參與同類型問題的編制,發(fā)現(xiàn)盡管圍繞著三角形邊a,b,可以變化得到不同的問題方式,但殊途同歸,無論怎么變化,最后都是在同一個(gè)特殊的三角形下確定其最值問題. 而這個(gè)最值的確定,就是在這樣一個(gè)特殊的情景下,盡管三角形在變,但三角形所在的外接圓是穩(wěn)定的,圓是一個(gè)對(duì)稱圖形,利用這個(gè)對(duì)稱性,可以把上述問題全部歸源于正三角形下的最值. 通過建構(gòu)式編制,學(xué)生也清晰地了解三角函數(shù)背景下的最值問題的導(dǎo)向,有利于知識(shí)的鞏固和運(yùn)用.
總之,建構(gòu)式教學(xué)不僅用于概念課等課堂教學(xué),我們也可以將其用于解題教學(xué)的嘗試,將理論用于全新的教學(xué)實(shí)踐是對(duì)自身教學(xué)的一種充實(shí),也提高了教學(xué)的效率. 限于水平,本文不足之處請(qǐng)讀者指正.