徐愛(ài)勇 (江蘇省江浦高級(jí)中學(xué) 211800)
數(shù)學(xué)教育家弗賴登塔爾曾說(shuō):學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)唯一正確的方法是讓學(xué)生進(jìn)行“再創(chuàng)造”.即數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)由學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)造,教師的任務(wù)是幫助和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“再創(chuàng)造”工作,而不是把現(xiàn)成的知識(shí)灌輸給學(xué)生,這與新課程所倡導(dǎo)的探究活動(dòng)的理念是一致的.課本是學(xué)生學(xué)習(xí)的最重要的課程資源,其中的閱讀、思考、探究、例習(xí)題等都是編者從學(xué)科整體的角度出發(fā),經(jīng)過(guò)精心挑選編寫出來(lái)的,符合學(xué)生的認(rèn)知特征,是開(kāi)展數(shù)學(xué)探究活動(dòng)的極好素材.
如《普通高中教科書·數(shù)學(xué)選擇性必修第一冊(cè)》(蘇教版)第四章《數(shù)列》第3節(jié)習(xí)題4.3第13題,筆者以此作為開(kāi)展數(shù)學(xué)探究活動(dòng)的切入點(diǎn),嘗試從“由已知到已知”“由已知到未知”“由未知到已知”“由未知到未知”等四個(gè)方面開(kāi)展探究,從而達(dá)到對(duì)“數(shù)列求和”的深度學(xué)習(xí),努力構(gòu)建“課堂上如何開(kāi)展數(shù)學(xué)探究活動(dòng)”的操作范式,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣.現(xiàn)將筆者的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程整理出來(lái),以期拋磚引玉.
問(wèn)題(蘇教版選擇性必修第一冊(cè)第156頁(yè)習(xí)題4.3第13題)[1]求和:Sn=1+2x+3x2+…+nxn-1.
數(shù)學(xué)探究活動(dòng)最原始的形式是“由已知到已知”.所謂“由已知到已知”,是指探究的結(jié)果或方法可以直接從已有的結(jié)果或方法中得到,最常見(jiàn)的手段就是模仿或類比.
師:我們?cè)匮芯窟^(guò)等比數(shù)列相關(guān)問(wèn)題,同學(xué)們還記得等比數(shù)列的求和公式是如何推導(dǎo)出來(lái)的嗎?
生1(學(xué)生回答,教師板演):利用“錯(cuò)位相減法”求和!
師:很好!再想一想,如何解這道題呢?
師:能談?wù)勀闶窃趺聪氲降膯幔?/p>
生2(在教師的引導(dǎo)下):當(dāng)一個(gè)數(shù)列的每一項(xiàng)都是一個(gè)等差數(shù)列與一個(gè)等比數(shù)列的對(duì)應(yīng)項(xiàng)的積時(shí),可以用“錯(cuò)位相減法”求和.
師:很好!這是一種“由已知到已知”的數(shù)學(xué)探究活動(dòng),它是在我們能夠識(shí)別數(shù)列通項(xiàng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的解題模仿活動(dòng).
通常情況下,在利用“錯(cuò)位相減法”求解完這道題以后,解題探究活動(dòng)也隨之結(jié)束了.雖然學(xué)生知道數(shù)列求和還有“分組求和”“裂項(xiàng)相消”等方法,但覺(jué)得這些方法在這里壓根就用不上,因此也就不會(huì)去思考這一問(wèn)題.此時(shí)就進(jìn)入了數(shù)學(xué)探究活動(dòng)的第二層級(jí),即“由已知到未知”.所謂“由已知到未知”是指學(xué)生以往掌握的知識(shí)或方法在新的條件下不再有效,或者說(shuō)探究從原有條件下的“已知”變成了新條件下的“未知”問(wèn)題.這種情況是數(shù)學(xué)探究活動(dòng)中經(jīng)常遇到的現(xiàn)象,面對(duì)這種現(xiàn)象往往需要對(duì)原有的條件或結(jié)論進(jìn)行變形、推廣、引申,從而產(chǎn)生新結(jié)論或新方法.從心理學(xué)角度來(lái)看,就是通過(guò)順應(yīng)將舊知識(shí)適當(dāng)改變以后再納入新知識(shí)的體系當(dāng)中[2].
生3:用“裂項(xiàng)相消法”求和!
師:“裂項(xiàng)相消法”本質(zhì)是把數(shù)列的通項(xiàng)分解為另一個(gè)數(shù)列的相鄰兩項(xiàng)的差,即表示成an=bn-bn-1(n≥2,n∈N*).那么,能否用這種方法來(lái)解決這道題呢?
師:不妨先研究這里的特殊情況(課本第156頁(yè)第12題)[1]:
師:這是一種典型的從“已知”到“未知”的探究性學(xué)習(xí)活動(dòng).我們從運(yùn)算規(guī)則的層面考察“錯(cuò)位相減法”與“裂項(xiàng)相消法”之間的關(guān)聯(lián),其實(shí)質(zhì)都是將不規(guī)則的運(yùn)算轉(zhuǎn)化為規(guī)則的運(yùn)算.
相比“由已知到已知”和“由已知到未知”,數(shù)學(xué)探究活動(dòng)中更難的是“由未知到已知”.所謂“由未知到已知”,就是在探究的結(jié)論或方法是學(xué)生先前未知的情況下探究新的知識(shí).由于學(xué)生先前沒(méi)有任何這方面的經(jīng)驗(yàn)或知識(shí)積累,這種探究就更困難,同時(shí)也更具有挑戰(zhàn)性.遇到這種情況,往往需要通過(guò)對(duì)知識(shí)內(nèi)核進(jìn)行挖掘探究.本節(jié)課中,學(xué)生通過(guò)“錯(cuò)位相減法”和“裂項(xiàng)相消法”解決本題以后,一般都認(rèn)為已經(jīng)很完美了,沒(méi)有什么內(nèi)容再需要探究了.但如果從數(shù)學(xué)知識(shí)的內(nèi)在本質(zhì)再去挖掘,我們或許還會(huì)有新的發(fā)現(xiàn).這種發(fā)現(xiàn)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是先前未知的,因此是一種“由未知到已知”的探究活動(dòng).
師:我們對(duì)數(shù)列求和的一些方法進(jìn)行化歸,將不規(guī)則的運(yùn)算轉(zhuǎn)化為規(guī)則的運(yùn)算.如果我們能跳出數(shù)列的框架束縛,在所學(xué)的其他知識(shí)板塊中,能否聯(lián)想到一些“結(jié)構(gòu)相似點(diǎn)”?
師:這是一次“由未知到已知”的精彩演繹,通過(guò)構(gòu)造函數(shù)f(x)=xn,利用導(dǎo)數(shù)來(lái)解決數(shù)列求和問(wèn)題.這樣的解法太富有創(chuàng)造性了![3]
“由未知到未知”是數(shù)學(xué)探究活動(dòng)的最高境界.所謂“由未知到未知”,是指學(xué)生在掌握了類比這一探究方法以后,能自覺(jué)地尋找探究課題,或?qū)㈩惐确椒☉?yīng)用到自己碰到的新問(wèn)題、新情境當(dāng)中.比如,本節(jié)課學(xué)習(xí)后,若學(xué)生主動(dòng)探究以下問(wèn)題,就達(dá)到了“由未知到未知”這一最高境界.
問(wèn)題2(蘇教版選擇性必修第一冊(cè)第188頁(yè)求導(dǎo)公式8)[1]求函數(shù)f(x)=xn的導(dǎo)數(shù).
問(wèn)題3(2007年江蘇高考卷第20題)已知{an}是等差數(shù)列,{bn}是公比為q的等比數(shù)列,a1=b1,a2=b2≠a1,記Sn為數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和.
(1)若bk=am(m,k是大于2的正整數(shù),求證:Sk-1=(m-1)a1.
(2)b3=ai(i是某一正整數(shù)),求證:q是整數(shù),且數(shù)列{bn}中每一項(xiàng)都是數(shù)列{an}中的項(xiàng).
(3)是否存在這樣的正數(shù)q,使等比數(shù)列{bn}中有三項(xiàng)成等差數(shù)列?若存在,寫出一個(gè)q的值,并加以說(shuō)明;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
在開(kāi)展數(shù)學(xué)探究活動(dòng)時(shí),設(shè)置的問(wèn)題應(yīng)來(lái)源于課本且高于課本,應(yīng)整體設(shè)計(jì)、分步實(shí)施探究活動(dòng),以實(shí)現(xiàn)“已知與未知”之間的轉(zhuǎn)換,引導(dǎo)學(xué)生從類比模仿到自主創(chuàng)新、從局部實(shí)施到整體構(gòu)想,積累發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題、分析和解決問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn),養(yǎng)成獨(dú)立思考與合作交流的習(xí)慣[4].