許家釗
[摘? 要] 為了發(fā)揮數(shù)學的學科特點,落實學生的數(shù)學核心素養(yǎng),教師要引導學生經(jīng)歷信息提取、分析、處理、整合、推斷等過程,以此提升學生數(shù)學分析和數(shù)學運算的能力;要放手讓學生進行解題探究和解題拓展,讓學生在探究和拓展中抽象出共性,促進數(shù)學抽象和數(shù)學建模能力的提升;要平衡直覺想象和邏輯推理的關系,使其相互促進,協(xié)調發(fā)展. 教師只有將“教”與“學”有機地結合在一起,才能實現(xiàn)自身的教學水平和學生的學習能力全面提升.
[關鍵詞] 思維過程;核心素養(yǎng);教學水平;學習能力
高三第一輪復習后,學生的“雙基”得到了穩(wěn)固提升,二輪復習正是由知識向能力轉化的黃金期. 在本輪例題教學中,教師應關注學生的思維過程,關注解答思維的自然生成,通過有的放矢的引導有效提升學生的數(shù)學核心素養(yǎng). 不過,在現(xiàn)實課堂教學中,為了實現(xiàn)“多講”“多練”,部分教師常常忽略學生的思維過程,例題講解以自身經(jīng)驗和標準答案為主,這樣的例題教學顯然難以激發(fā)學生的學習興趣,實現(xiàn)解題能力的提升. 為了改變這一現(xiàn)狀,提升二輪復習的教學品質和學習質量,落實數(shù)學核心素養(yǎng),筆者提出了幾點教學策略,僅供參考.
注重數(shù)據(jù)分析,優(yōu)化數(shù)學運算
數(shù)據(jù)分析和數(shù)學運算是學生應具備的基本能力,它的強弱直接關系著解題效率. 眾所周知,高考試題綜合性強,信息量大,內涵豐富,若想成功解決問題就要先從大量數(shù)據(jù)中提取出有價值的信息,繼而通過信息分析、處理、整合、推斷,形成解題思路. 但學生的數(shù)據(jù)分析和數(shù)學運算能力并不是一朝一夕養(yǎng)成的,也不是靠灌輸就能提升的,它往往需要一個漫長過程. 在教學中,教師應引導學生親身經(jīng)歷信息甄別、篩選、重組等過程,呈現(xiàn)學生的思維過程,從而通過巧妙的引導幫助學生沖破表層所設置的“迷霧”,厘清問題的來龍去脈,形成準確的解題思路.
(1)求橢圓C的方程;
(2)設點P是E上的動點,且位于第一象限,E在點P處的切線l與C相交于不同的兩點A,B,線段AB的中點為D,直線OD與過點P且垂直于x軸的直線相交于點M,求證:點M在定直線上.
從學生的解答反饋來看,學生都能順利地求得橢圓C的方程為x2+4y2=1. 對于第(2)問,大多數(shù)學生感覺題設信息復雜,不知該從何下手. 為了幫助學生重拾解題信心,教師沒有直接給出解題過程,而是與學生共同分析,引導他們自主發(fā)現(xiàn)解題的突破口.
師:第(2)問涉及哪些幾何條件?
生1:動點P在拋物線E上,直線l是E在點P處的切線.
生2:直線l交C所得的線段AB的中點為D.
師:接下來思考一下,這些條件與哪些知識相關?
生4:用導數(shù)的幾何意義來研究過動點P的切線l.
生5:由切線l與橢圓C相交,應用方程組、韋達定理求直線OD的方程.
師:很好. 不過除了應用方程的思路外,是否還有其他思路?(學生陷入沉思)
生6:若能求出切線方程,應該還可以運用垂徑定理求解.
師:大家分析得非常有道理,誰來簡述一下求解思路及過程呢?(教師預留充足的時間讓學生思考求解)
以上解法自然,思路清晰,既展現(xiàn)了數(shù)據(jù)分析的“成果”,又體現(xiàn)了學生的運算素養(yǎng).
師:思考一下,若適當組合條件,能否找到其他的解答方案呢?(讓學生獨自思考)
生8:已知點D為弦AB的中點,是否可以應用“點差法”計算呢?
解后反思 數(shù)據(jù)分析與數(shù)學運算密不可分,前者重在指引,后者重在落實,是實現(xiàn)由“理解”到“實踐”的嘗試與發(fā)現(xiàn)的過程. 通過數(shù)據(jù)分析所提取的信息可能有不同的組合方式,因此會形成不同的解題思路,產(chǎn)生不同的運算過程. 為了優(yōu)化運算過程,學生要綜合考量,對比利用不同思路解答問題的難易程度,并預判解題過程中需要突破的難點及算法的優(yōu)劣,從而合理布局,找到解題的最優(yōu)途徑,以此達到優(yōu)化運算過程,提升運算效率的效果. 例1是解析幾何運算的典范,雖然從代數(shù)角度分析更易于形成解答思路,但是運算過程煩瑣;若結合幾何特征,通過點差優(yōu)化,則更易實現(xiàn)目標. 在二輪復習中,教師應嘗試引導學生從不同角度重組數(shù)據(jù),這樣不僅可以優(yōu)化運算過程,而且能夠培養(yǎng)學生思維的深刻性,有助于提升學生的數(shù)學素養(yǎng).
關注數(shù)學抽象,深化數(shù)學建模
數(shù)學抽象是一個棄異求同的過程,即舍棄那些非本質屬性和非本質特征,抽取共同的本質屬性和本質特征,既體現(xiàn)了化特殊到一般的思維過程,又呈現(xiàn)了透過現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)本質的思維品質. 在數(shù)學學習過程中,學生普遍感覺數(shù)學概念、定理、公式等內容是抽象的,是難以理解和記憶的,究其原因是數(shù)學概念、定理等大多是從大量信息中獲取、概括、抽象出的一般性結論,其所呈現(xiàn)的都是問題的本質屬性. 在解題過程中,學生只有抓住問題的本質,才能以不變應萬變,找到普適性的數(shù)學思想和方法,以此提升自身的解題能力. 仔細分析數(shù)學抽象過程不難發(fā)現(xiàn),其中含有數(shù)學建模的過程. 數(shù)學建模是重要的數(shù)學思想方法,它舍棄了對象除空間形式和數(shù)量關系外的各種性質,保留了數(shù)學的本質內容,是對實際問題的高度抽象. 想要發(fā)展學生的數(shù)學建模能力,教學中教師就要培養(yǎng)學生的數(shù)學抽象能力.
師:思考一下,例2的實質是一個什么問題呢?
生9:是一個極值點偏移問題.
師:此類問題也是高考的一個重要考點. 這里的“偏移”是相對什么而言的?(學生深思)
生10:相對函數(shù)的極值點而言.
師:很好,因函數(shù)極值點左右小范圍內的“增速”不同,使得函數(shù)圖象的對稱性被打破,是一種特殊的非對稱圖象. 如何用代數(shù)語言來表述呢?
師:很好,這樣從數(shù)與形兩個方面揭示了極植點偏移問題的特點,接下來我們如何求解呢?
師:很好,經(jīng)過以上分析,相信大家的解答思路已經(jīng)基本形成,請大家嘗試用不同的方法完成證明.
師:分析以上求解過程,你能總結歸納出解決此類問題的策略嗎?
師:很好,其最終目的都是通過變形構造函數(shù),將雙變量函數(shù)換元轉化為單變量函數(shù),建構出齊次式.
解后反思 以上教學中,教師鼓勵學生從不同角度去分析,應用不同策略求解,其目的不是簡單地呈現(xiàn)多種解法,而是盡可能地呈現(xiàn)學生的思維過程,展現(xiàn)不同解法的自然生成過程,將不同的解法內化至原有的認知結構,以此幫助學生積累解題經(jīng)驗,優(yōu)化認知結構. 同時,在解題過程中,通過對比分析、總結歸納,讓學生抽象問題共性,發(fā)現(xiàn)解題通法,如上述的極值點偏移問題,利用“消參—減元—構造”這一共性通法求解. 借助這一數(shù)學模型,學生可以快速形成解題策略,提升解題效率.
利用直觀想象,強化邏輯推理
直觀想象、邏輯推理是數(shù)學核心素養(yǎng)的重要組成部分,兩者既有獨立性,又相互交融,解題時缺一不可. 直觀想象是以知識、經(jīng)驗為依托的一種創(chuàng)新思維,其表現(xiàn)著“熟能生巧”的學習理念,是知識遷移的重要體現(xiàn),是對所研究的數(shù)學對象的直接感知和認識. 不過,直觀想象所獲得的猜想并不能成為最終的結論,必須有嚴謹?shù)耐评砗驼撟C過程. 若在解題過程中僅有直觀想象而沒有嚴謹論證,則這樣的解題過程是不完整的,難以體現(xiàn)直觀想象的價值. 在解題過程中,學生不應停留在簡單的感性認知階段,應追求理性論證,做到每步都有理有據(jù).
例3 若函數(shù)f(x)=x2(x-2)2-ax-1+a有4個零點,則a的取值范圍為________.
師:研究函數(shù)零點問題涉及很多思路,如函數(shù)方程、等價轉化、數(shù)形結合等. 對于例3,你認為用哪種思路求解更方便呢?
生14:本題若直接用解方程的思路求解,運算可能會比較復雜,不妨將其轉化為兩個函數(shù)圖象交點個數(shù)的問題. 我認為此題用數(shù)形結合的方法求解更合適.
師:分析得很有道理,大家思考一下,具體如何求解呢?(題目較復雜,教師預留充足的時間讓學生思考)
解后反思 對于同一問題,思考的方向不同,選擇的解題方法也有所不同,至于用哪種方法才會使解題過程最簡,需要直觀想象的指引. 如例3是關于函數(shù)零點個數(shù)的問題,解決此類問題往往有不同的思路,對于“如何選”需要學生借助已有經(jīng)驗先科學判斷,再通過邏輯推理進一步驗證. 此類問題涉及轉化與化歸思想、數(shù)形結合思想,包含構圖能力、識圖能力、用圖能力,對思維的嚴謹性、靈活性有較高的要求,只有當學生具備一定的綜合素養(yǎng),才能“突破重圍”,順利解題.
核心素養(yǎng)的六大組成要素既獨立,又相互交融、相互影響,教學中教師切勿顧此失彼. 在高中數(shù)學復習中,例題教學是必不可少的,因此如何應用典型例題來培養(yǎng)和落實學生的核心素養(yǎng)是值得教師深思的問題. “以師為主”的數(shù)學課堂是在教師的精心預設下進行的,很多看似自然生成的過程,實則是教師“灌輸”的結果,雖然實現(xiàn)了教師所追求的“大容量、高速度”,卻沒有讓學生的學習能力得到明顯的提升,其教學是低效的. 因此,教師要變“以師為主”的教學方式為“以生為本”,要學會放手,讓學生自主探尋解題之道. 但只會解題肯定是不夠的,更重要的是能讓學生理解問題的本質,挖掘出解決問題的通法,即學生不僅知其然,還知其所以然.
總之,在高三二輪復習中,教師要將解題主動權交給學生,充分調動學生的主觀能動性,關注數(shù)學課堂的自然生成. 同時,教師要為學生營造一個自由的、開放的學習空間,鼓勵學生多互動交流,展現(xiàn)解題過程,以此助力學生積累經(jīng)驗,完善認知體系,提升學習效率.