☉江蘇省張家港市塘橋高級中學(xué) 湯 鴻
數(shù)列,作為高中數(shù)學(xué)的核心內(nèi)容之一,一直是高考命題的熱點,高考數(shù)列考什么的話題已成“老生常談”.當(dāng)下,在我們排除應(yīng)試教育干擾的情況下,從數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)角度重新審視數(shù)列教學(xué),我們應(yīng)該教會學(xué)生什么呢?我們知道,數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)主要包含數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)運算、直觀想象和數(shù)據(jù)分析等六個方面.[1]那么,在數(shù)列教學(xué)中,我們該如何讓教學(xué)內(nèi)容處處體現(xiàn)數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)呢?筆者談幾點拙見,供同仁參考.
任何一個數(shù)學(xué)觀念的產(chǎn)生都有它的前因后果.數(shù)列誕生于函數(shù),又不同于普通的函數(shù).因此教會學(xué)生從函數(shù)角度看數(shù)列就包含了對學(xué)生數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理和數(shù)據(jù)分析等能力的培養(yǎng).
數(shù)列雖然可以看作一類特殊的函數(shù),但它有著自身獨特的解決問題的方法,什么事情都是一分為二的,如果我們教學(xué)生一遇到數(shù)列問題,就想到用函數(shù)方法求解,這就有失偏頗了,只抓矛盾的普遍性而忽視了矛盾的特殊性,這是數(shù)列教學(xué)中極易走入的誤區(qū).因此我們應(yīng)該讓學(xué)生知道,數(shù)列是函數(shù),但不可認(rèn)為數(shù)列就是函數(shù),不可將數(shù)列與函數(shù)等同起來.[2]
例1 已知數(shù)列{an}.
(1)若an=n2-5n+4,則:①數(shù)列中有多少項是負(fù)數(shù)?②n為何值時,an有最小值?并求出最小值.
(2)若an=n2+kn+4,且對于n∈N*,都有an+1>an成立,求實數(shù)k的取值范圍.
分析:(1)本題雖然是數(shù)列問題,但其實是求二次函數(shù)的最小值問題,與二次函數(shù)不同的是,這里的自變量n是正整數(shù).(2)數(shù)列是一類特殊的函數(shù),本題的通項公式可以看作相應(yīng)的解析式f(n)=n2+kn+4,f(n)在其定義域上單調(diào)遞增,但自變量不連續(xù).因此我們可以從二次函數(shù)的對稱軸研究其單調(diào)性.我們也可以利用an+1>an恒成立,即轉(zhuǎn)化為不等式恒成立問題.
點評:(1)當(dāng)數(shù)列的通項公式可以看作一個定義在N*上的二次函數(shù)時,通??梢岳枚魏瘮?shù)的對稱軸研究其單調(diào)性,從而得到實數(shù)k的取值范圍,使問題圓滿解決.
(2)在運用二次函數(shù)的觀點解決數(shù)列問題時,一定要注意二次函數(shù)所對應(yīng)的拋物線的對稱軸的位置.
本題是一個數(shù)列問題,卻用函數(shù)的思想加以解決.同時,體現(xiàn)出了數(shù)列是一類特殊的函數(shù).
萬事萬物都存在著聯(lián)系,用聯(lián)系的觀點看問題,有助于我們把握數(shù)列的本質(zhì),從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng).數(shù)列與函數(shù)的聯(lián)系,等差數(shù)列與等比數(shù)列的聯(lián)系,以及數(shù)列解題方法之間的聯(lián)系,都是數(shù)列教學(xué)的好素材.
用聯(lián)系的觀點分析問題與解決問題,有利于學(xué)生形成科學(xué)的世界觀,有利于學(xué)生更好地把握數(shù)列的內(nèi)涵,從而不斷提高學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng).
(1)求數(shù)列{an}的通項公式;
解析:本題是等差數(shù)列與等比數(shù)列的綜合性問題,如何解決此類問題?需通過知識與方法的“雙重”聯(lián)系才能解決.知識層面上的聯(lián)系,是等差數(shù)列與等比數(shù)列的聯(lián)系,方法層面上的聯(lián)系,是數(shù)列{Tn}最值與數(shù)列單調(diào)性的聯(lián)系.
點評:解答本題,處處體現(xiàn)了聯(lián)系的觀點和數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng).從原問題中抽象出等比數(shù)列模型,又與數(shù)列的單調(diào)性聯(lián)系,求出數(shù)列{Tn}最大項的值與最小項的值,而對奇偶數(shù)的分析與最值的運算,體現(xiàn)了數(shù)據(jù)分析和數(shù)學(xué)運算這兩個最基本的數(shù)學(xué)素養(yǎng).
數(shù)列是什么?數(shù)列是一列按一定次序排列的數(shù),這是數(shù)列的本質(zhì).研究數(shù)列,其實就是揭示數(shù)列中各項之間的內(nèi)在聯(lián)系和不同數(shù)列之間的內(nèi)在聯(lián)系.當(dāng)我們用聯(lián)系的觀點去審視數(shù)列問題時,思維就會被打開.不難發(fā)現(xiàn),數(shù)列求和中的錯位相減法與等比數(shù)列求和公式的推導(dǎo),有著驚人相似的一幕,而數(shù)列求和的倒序相加法,正是啟發(fā)于等差數(shù)列求和公式的推導(dǎo).因此,教會學(xué)生用聯(lián)系的觀點看數(shù)列,切實可行,也十分有效.
教會學(xué)生用數(shù)列的眼光看世界,既體現(xiàn)了數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中數(shù)學(xué)抽象與數(shù)學(xué)建模的要求,同時體現(xiàn)了數(shù)列教學(xué)的落腳點,用數(shù)學(xué)知識解決實際問題,也是新課標(biāo)的教學(xué)目的.于此同時,教師也可以將數(shù)列中的數(shù)學(xué)文化滲透其中,讓學(xué)生感受到數(shù)列知識的博大精深與數(shù)列歷史的源遠(yuǎn)流長.
于此同時,在數(shù)列教學(xué)中,我們要時刻關(guān)心身邊的客觀世界,引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題,并用數(shù)列的觀點與方法去解決問題.
例3 張家港市2017年發(fā)放汽車牌照12萬張,其中燃油型汽車牌照10萬張,電動型汽車牌照2萬張.為了節(jié)能減排和控制總量,從2017年開始,每年電動型汽車牌照的發(fā)放量按50%增長,而燃油型汽車牌照每一年比上一年減少0.5萬張,同時規(guī)定一旦某年發(fā)放的牌照超過15萬張,以后每年發(fā)放的電動型汽車牌照的數(shù)量維持在這一年的水平不變.
(1)記2017年為第一年,每年發(fā)放的燃油型汽車牌照數(shù)構(gòu)成數(shù)列{an},每年發(fā)放的電動型汽車牌照數(shù)構(gòu)成數(shù)列{bn},完成表1,并寫出這兩個數(shù)列的通項公式;
表1
(2)若從2017年算起,你能算出二十年發(fā)放的汽車牌照總量嗎?
解析 :(1)
表2
所以從2017年算起,二十年發(fā)放的汽車牌照總量為229.25萬張.
點評:現(xiàn)實生活中數(shù)列問題的模型極為廣泛,如物群的生長和消亡,人們生活中的收入與支出等.解決此類問題的途徑有兩種:一是列舉前幾項,尋求規(guī)律,滿足某種數(shù)列;二是尋求任意前后兩項間的關(guān)系式,轉(zhuǎn)化為遞推式問題.這些都是數(shù)列教學(xué)的好素材.
用數(shù)列的眼光看世界,也是學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的好素材,是數(shù)列教學(xué)中值得做大做強(qiáng)的一篇好文章.
新的時代呼喚新的教育,新的教育呼喚核心素養(yǎng).教師應(yīng)解放思想,擺脫應(yīng)試教育的束縛,讓核心素養(yǎng)觀滲透到每一節(jié)數(shù)學(xué)課中去.或許我們會少做幾個難題,或許階段性測試會暫時落后,但我們收獲的是學(xué)生思維的可持續(xù)發(fā)展.