王建鵬
“析題”是近年來新興的一項教研活動.去年,筆者有幸參加了福建省第二屆中小學教師教學技能大賽,其中中學數(shù)學的學科技能環(huán)節(jié)的比賽項目就是解題析題.
“析題”不同于以往的“說題”,是指執(zhí)教者在精心做題的基礎上,立足學生的角度,闡述在題目解答時所采用的思維方式、解題策略及依據,進而總結出經驗性解題規(guī)律并進行拓展引申.析題的關鍵在“析”,內核在于“用題去教”,即通過對學情的預設,選擇題目做傳輸帶,刺激學生把原有的知識經驗作為新知識的生長點,進而形成新的知識經驗.其本質是通過對“好題”的深入淺出,落實學生學的“有效”,從而將教師的“教”、學生的“學”與研究“考試命題”三者有機結合.本文擬以2011年福州市高三質檢理科卷第20題為例進行析題,以期拋磚而引玉.
1展示題目
(2011年福州市高三質檢理科卷第20題)設函數(shù)f( x )=ex+sinx,g( x )=ax,F(xiàn)( x )=f( x )?g( x ),(Ⅰ)若x =0是F( x )的極值點,求a的值;(Ⅱ)當a =1時,設P( x1,f( x1 )),Q( x2,f( x2))(x1
≥0,x2
≥0), 且PQ/ /x軸,求P,Q兩點間的最短距離;
(Ⅲ)若x≥0時,函數(shù)y=F( x )的圖象恒在y=F(?x)的圖象上方,求實數(shù)a的取值范圍.
2 試題評價
2.1 考試評價功能
本題主要考查函數(shù)的單調性與最值、函數(shù)的圖象與零點、導數(shù)的綜合應用等基礎知識,并以這些基礎知識為載體,考查學生的抽象概括能力、推理論證能力與運算求解能力,考查化歸與轉化思想、數(shù)形結合思想、函數(shù)與方程思想.試題凸顯對函數(shù)與導數(shù)學科本質的考查,并通過與三角函數(shù)知識的交匯,來實現(xiàn)對學生綜合運用學科知識分析問題和解決問題的能力的考查.試題的主要亮點有(1)很好地實現(xiàn)函數(shù)、導數(shù)與三角函數(shù)知識模塊的自然交匯, 問題的設置注重幾何描述,強調數(shù)形結合;(2)問題設置脈絡清晰,層次分明,有效地在問題的求解過程中實現(xiàn)對數(shù)學思想方法和學科本質的考查.
2.2 教學導向功能
本題的設計切合《課程標準》的基本理念,很好地體現(xiàn)了高中數(shù)學立足基礎、關注過程、突出思想、把握本質等教與學的導向.重視對學生運用數(shù)學語言進行思維和交流的能力的培養(yǎng),有效引導數(shù)學教學由結果教育向過程教育的轉變.
3 教學意圖
3.1 課堂情景
本題擬作為高三第一輪函數(shù)與導數(shù)模塊復習課的例題.
3.2 學情預設
通過之前的作業(yè)和課堂表現(xiàn),結合平時對學生的觀察、了解學生的現(xiàn)有發(fā)展區(qū)基本特征為:
(1)學生已學習了運用導數(shù)解決以三次函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)為背景的單調性與最值問題的基本方法,已有一定的通過構造函數(shù)與求導的方法解決不等式含參問題的基礎,能較熟練地通過對二次函數(shù)圖象性質的分析來處理求導問題.
(2)本題的研究對象以指數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)為載體,情境較新,學生比較陌生.求導完難以轉化成以二次函數(shù)為背景的圖象性質來分析,需要通過多次的構造函數(shù)與求導來處理,對學生的抽象概括能力要求較高.這對學生而言存在相當大的挑戰(zhàn),但對導數(shù)的本質理解卻至關重要.
3.3 教學目標
基于課程標準的要求、學生情況的實際、遵循教學目標的“三維”理念,確定教學目標為:經歷“多次構造函數(shù)與求導”的過程,理解每次構造函數(shù)與求導的思維成因及意義,提高運用導數(shù)工具探究函數(shù)的單調性與最值問題的能力,進一步理清解決函數(shù)、方程與不等式綜合問題的一般規(guī)律.
4 教學流程
以波利亞的“怎樣解題表”為指導展示析題過程
4.1 弄清題意
4.4 回顧反思
本道試題以指數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)為載體,通過多次的構造函數(shù)與求導,考查學生全面運用導數(shù)工具探究函數(shù)的單調性與最值問題的能力.之前學生對于通過對二次函數(shù)圖象性質的分析來處理求導問題比較熟練,而對于需要多次求導的問題則顯得很不適應.本道試題的價值在于,能較好地切中學生原有的知識經驗,打破學生的思維定勢,貼近學生的“最近發(fā)展區(qū)”.刺激學生把原有的知識經驗作為新知識的生長點,形成新的知識經驗,進而體會研究導數(shù)的應用不應只是掌握具體的方法,更要關注對導數(shù)本質的理解.
基于上述反思,結合“用題去教”的理念,對試題的第(Ⅱ)問進行拓展延伸.
變式1 (Ⅱ)當a =1時,設P( x1,f( x1 )),Q( x2,f( x2))(x1
≥0,x2
≥0), 且PQ/ /y軸,求P,Q兩點間的最短距離;
變式2 (Ⅱ)當a =1時,設P( x1,f( x1 )),Q( x2,f( x2))(x1≥0,x2
≥0),求P,Q兩點間的最短距離;
變式3 (Ⅱ)設P( x1,f( x1 )),Q( x2,f( x2))(x1≥0,x2
≥0),且PQ/ /x軸,若P,Q兩點間的最短距離為1,求a的取值范圍;
構造函數(shù)h( x )=ex+sinx?ax,
觀察h( x )=ex+cosx?a和h( x )=ex?sinx,
由h( x )≥0推出h( x )在[0, +∞)單調遞增結合h(0)=2?a.不難觀察,當2?a≥0時推出h( x )在[0, +∞)單調遞增,可得最小值為h(0)=1,可類比第(Ⅲ)問思路.
進一步觀察h( x )=ex?sinx,聯(lián)想到選修2? 2第一章習題1.3的B組第一題的在[0, +∞)上ex≥x+1與sin x≤x的結論,考慮進一步縮小范圍,令h( x ) = ex?sinx?1,發(fā)現(xiàn)h( x )≥0在[0, +∞)仍然成立,考慮令h( x )=ex+cosx?x?m,從h( x )在[0, +∞)單調遞增結合h(0)=2?m出發(fā),不但可以把條件改為二次函數(shù)g( x )=12x2+mx,同樣可類比第(Ⅲ)問思路處理.
變式4 函數(shù)f( x )=ex+sinx,g( x )=12x2+mx,
F( x )=f( x )?g( x ),(Ⅱ)P( x1,f( x1 )), Q( x2,f( x2))(x1
≥0,x2
≥0), 且PQ/ /x軸, 若P,Q兩點間的最短距離為1,求m的取值范圍;
從2012年各省的高考試題來分析,不難看出上述理念在命題思路上得到較好的體現(xiàn).譬如:12年福建省理科20題,12年山東省理科22題,12年全國大綱理科20題,12年全國新課標文科21題等等.
總之,任何一道數(shù)學題,都有它的背景及考查知識和方法的側重點.
因此,養(yǎng)成對典型例題進行反思的習慣是極為重要的,例如:如何弄清題設與結論之間的內在聯(lián)系,較快地找到解題的突破口?解題所用的方法是否合理簡捷,有沒有更好的解法?解題過程是否正確無誤,表述是否符合邏輯?解題所用的方法、技能有沒有廣泛應用的價值?如果適當改變題目的條件或結論,問題將會出現(xiàn)什么變化?有什么規(guī)律?等等.這樣做就能使我們領悟蘊含在問題的提出、完善和深化的全過程、貫穿在分析問題和解決問題的過程中的數(shù)學思想方法,提高綜合運用知識的能力.
參考文獻[1]羅增儒.數(shù)學解題學引論.西安:陜西師范大學出版社,2004