吳健
摘要:解題教學是高中數(shù)學教學的重要內(nèi)容,是培養(yǎng)學生分析、思維、計算能力的主要途徑。講與練是解題教學的兩個有效手段,懂與會是教學目標的兩個層次,盡管“教之道在于度,學之道在于悟”是人盡皆知的至理名言,但如何把握講與練之“度”?怎樣達成懂與會之“悟”?這兩個問題卻著實難住了不少師生,且看本文作者有何見解。
關鍵詞:解題教學;講與練;懂與會;一題多解;解題反思
中圖分類號:G633.6 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2016)05-075-2
如果說“問題”是數(shù)學的心臟,那么“解題”就是數(shù)學的靈魂。解題教學自然是數(shù)學教學中最重要的內(nèi)容之一。教之道在于度,學之道在于悟。章建躍先生在《數(shù)學教育心理學》中指出“有效教學的精髓應是培養(yǎng)學生的數(shù)學悟性”,然而在平時的教學中,如何把握教之“度”,從而促進學之“悟”已然成為許多老師糾結的一項課題,本文就這一問題談談個人的一絲看法。
一、講與練之“度”
講與練是解題教學的雙翼。毫無疑問,解題教學中教師需要做“慢鏡頭”式的示范和講解,學生則需要在思維的參與下順暢聽懂,在及時的練習中加以模仿,在不斷的模仿中逐漸理解,在理解的基礎上熟練運用,在運用的過程中領悟本質(zhì)。這就是我們常說的“精講多練”的內(nèi)涵。至于具體到一堂課,究竟講多長時間、練多長時間,不好一概而論。一般而言,學生基礎差、能力弱的,課堂上可能就要多講一點,反之則可以少講一點。同樣的道理,困難的問題課堂上要多講一點,容易的問題課堂上就少講一點;知識方法形成階段多講一點,鞏固階段就少講一點。講的最低要求是學生能夠“聽懂”,衡量是否“聽懂”的標準是會不會“模仿”,這也是“練”的前提條件。
講的關鍵在于解剖、暴露解法形成的思維過程,而不只是充當一個“熟練的演繹者”呈現(xiàn)完整的解題過程。
波利亞在“怎樣解題表”中給出了一個宏觀解題程序:弄清問題、擬定計劃、執(zhí)行計劃、檢查答案。具體地,我們可以把解題過程分解為以下的一串問題:
①它是一個什么范疇的問題?要解決什么問題?即“目標”是什么?
②現(xiàn)有哪些材料(條件)?有沒有“潛在”的、“隱含”的條件?從題目的敘述中獲取“符號信息”,從題目的圖形中獲取“形象信息”等。
③有哪些工具?條件與結論之間有什么聯(lián)系?從已經(jīng)學過的相關概念、定理、公式、基本模式和解題經(jīng)驗中提取。
④還缺少(需要)什么?能否以現(xiàn)有的條件,在工具的助推下滿足這個需求?
⑤在相關工具的作用下,從條件到結論,是否形成了一個和諧、縝密的邏輯結構?
⑥結論是否完備、純粹?
上述過程的順利實施既需要充分的知識儲備、基本的經(jīng)驗積累,也需要豐富的聯(lián)想、機智的策略。
例1 已知過點A(-1,0)的動直線l與圓C:x2+(y-3)2=4相交于P、Q兩點,M是PQ中點,l與直線m:x+3y+6=0相交于N,求AM·AN的值。
講解:
Q1:這是一個什么問題?——解析幾何中的“直線和圓”的位置關系。
Q2:解析幾何的本質(zhì)是什么?——借助坐標系,用代數(shù)的方法解決幾何問題。
Q3:“直線和圓”的位置關系中最關鍵的量是什么?——圓心到直線的距離。
Q4:本題要解決什么問題?——起點相同、方向相反的兩個向量的數(shù)量積。
Q5:求兩個向量的數(shù)量積有哪些辦法?——a·b=|a|·|b|·cos(符號運算);若a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a·b=x1x2+y1y2(坐標運算);結合圖形對向量a,b做適當?shù)摹安鸱帧焙笤傩羞\算(圖形運算)。
Q6:本題宜選擇哪個辦法?——注意到在平面直角坐標系中,A點的坐標已知,只要求出M,N兩點的坐標,即可用坐標運算求AM·AN。
Q7:本題還有哪些條件?M,N兩點的坐標是否可求?怎么求?——注意到N點是直線l,m的交點,而直線m的方程已知,只需有直線l的方程,即可通過解方程組求得N點坐標,又直線l過點A,故可以設直線l的斜率(關注斜率不存在的情況)。M點是直線l被橢圓截得的弦的中點,在有直線l方程的條件下,可以通過解方程組,結合韋達定理求出M點坐標。
Q8:是否可以順利實施?——
講解題,追求的是方法形成的過程順理成章、自然流暢,學生感同身受、躍躍欲試;而不是顯示老師的功力神奇,總有巧妙的方法橫空出世,讓學生心悅誠服、頂禮膜拜,然后再進行牽強附會的解釋、一招一式的歸類。講解題,就是引導學生奔著目標有序前進。
二、懂與會之“悟”
“上課聽起來全懂,自己做的時候不會”是數(shù)學學習中普遍存在的現(xiàn)象,困擾著很多學生和家長,甚至也困擾著部分教師。這其中可能有老師講的原因,即所謂講的不得法、不到位,但更重要的原因是“懂”和“會”根本就是學習過程中的兩個相距遙遠的階段,一個是學習的起點,一個是學習的終點,其間隔著幾乎全部的學習過程,這個過程就是“悟”。所謂“悟”一定不是老師講了幾道例題之后跟學生說“你們?nèi)ノ虬伞边@么簡單?!拔颉笔窃诼牰幕A之上,在練習中模仿、模仿中理解,理解后運用、運用中反思,這么一系列思維活動所產(chǎn)生的結果。學生的悟需要有對象、有素材,這就是老師的講;學生的悟需要有載體、有行動,這就是練習中的模仿、嘗試、思考;學生的悟需要有過程、有空間,這就是練習中的理解、運用、反思。教師講的太少,學生悟的素材就單薄,悟的結果就難免片面、膚淺;教師講的太多,學生悟的空間就被擠壓,難免導致思維固化、流于模仿。
解題反思是悟的核心過程,是學生對知識方法吸收內(nèi)化的一個環(huán)節(jié),是學習活動的一個高級階段。什么時候反思?反思什么?怎么反思?我想可以從以下幾個方面指導學生進行解題反思。
①對解題結果的反思。解題結果是否回答了題目的設問?解題結果是否和實際問題相吻合?推導的過程中是否改變了變量的范圍?邏輯上有沒有漏洞?討論的范圍是否完備?有沒有遺漏什么條件、限制?等等。對解題結果的反思能使學生的思維更加嚴謹,同時也是解決“會而不對、對而不全”這個老大難問題的有效辦法。
②對解題過程的反思。題目涉及到的知識點有哪些?它們是怎么聯(lián)系起來的?解答的切入點在哪?關鍵點在哪?警戒點(易錯的地方)在哪?還能用什么方法解(一題多解)?有哪些題也是這樣做的(多題一解);條件可以變變嗎?設問可以改改嗎?我們不必要求學生對每一道題都做如此這般的大動作,但也絕不能每一道題都做完就丟。
“一題多解”對于促進學生溝通知識點之間的聯(lián)系,對于培養(yǎng)學生思維的開闊、靈敏、深刻、創(chuàng)新,即提升學生的思維品質(zhì),對于激發(fā)學生的學習興趣,對于充分發(fā)揮一道題的教學功能等方面確有其價值。解題教學中雖不必刻意追求“一題多解”,但也不能以“問題解決”為唯一目標,而應該讓自然生動的各種解法競相呈現(xiàn)。在上例中,Q8之后,可以繼續(xù):
Q9:上述解答中,求M,N兩點坐標的過程運算量較大,特別是求M點的坐標。能否回避M點的坐標?——由Q5知道,用符號運算和圖形運算都有可能。
Q10:如果選擇符號運算,注意到AM和AN方向相反,只需要求出它們的模即可求得數(shù)量積。求|AN|仍需要N點的坐標,但求|AM|可以由“垂徑定理”結合“勾股定理”實現(xiàn)——因為M是PQ的中點,所以|CM|即為C到直線l的距離,|CM|=|k-3|k2+1,
有|AC|=10,所以|AM|=10-(k-3)2k2+1=|3k+1|k2+1;而|AN|=5k2+1|1+3k|,
所以AM·AN=|AM|·|AN|·cosπ=-5。
Q11:如果選擇圖形運算,那么需要考慮向量AM能否“拆分”成坐標比較容易求的若干個向量的和(差)呢?——注意到CM⊥AM,不難想到將AM“拆分”成AC+CM(垂直關系是在研究向量數(shù)量積時,進行拆分的一個“節(jié)點”)。
其實例還有一條“幽僻”的路,甚至可以回避N點的坐標:連結CA并延長交直線m于B(見下圖),則有|AB|=510,直線CA的方程:3x-y-3=0,可見CA⊥m,所以三角形AMC和三角形ABN相似,得:|AM|∶|AB|=|AC|∶|AN|,|AM|·|AN|=|AB|·|AC|=5,
所以,AM·AN=|AM|·|AN|·cosπ=-5。這個方法看似簡潔明快、無限風光,但是,它來的實在太突兀、太玄妙(怎么想到連結CA、怎么想到CA⊥m、怎么想到……),沒有模仿的可能、沒有舉一反三的可能、沒有任何啟發(fā)意義,這一類奇思妙想的解法,我一直認為僅供欣賞,所謂平平淡淡才是真。此外,這個方法的關鍵知識點是相似三角形,已經(jīng)完全背離了解析幾何的本質(zhì),失去了作為一道解析幾何題的價值。“多解”還是“一解”,不是選題和講題的關鍵,選題要看題目是能否體現(xiàn)概念的本質(zhì),體現(xiàn)重要的思想方法;講題要讓思維充分暴露、學生全程參與、過程自然流暢、解法水到渠成。
③對解題規(guī)律的反思。某一章節(jié)的問題、某一類型的問題,其求解方法往往有其規(guī)律性。
解題反思需要空間,課堂要舍得“留白”為課堂反思提供空間,課后不布置過多的作業(yè)為課后反思提供空間。
“老師領進門,修行在個人”?!邦I”與“修”密不可分,“領”的得法,方能“修”成正果。教學的法與度,涵蓋了教學藝術的全部,非本文所能盡述;即便是數(shù)學解題的教學,也涉及知識的廣度、題目的難度、課堂的密度、設計的坡度等,很難窮盡;只希望能引領學生活躍在他們現(xiàn)有能力的最近發(fā)展區(qū),實現(xiàn)他們潛力的最大發(fā)揮。學生的悟性并非與生俱來,需要在教學中讓他們有鮮明生動的感受,引導他們?nèi)ビ|及數(shù)學中某些本質(zhì)的東西,以臻通透之悟,發(fā)揮無限創(chuàng)造。