謝俊峰 方悟
[摘 要] 不同的國家有著不同的數(shù)學教育要求和理念,從數(shù)學問題的編擬可以看到他們的區(qū)別. 俄羅斯是數(shù)學大國,試題命題旨在考查學生的數(shù)學功底,對學生的理解能力要求較高. 日本的數(shù)學命題對學生的創(chuàng)新要求較高,要求學生善于轉化,通過轉化達到溝通不同部分數(shù)學知識的聯(lián)系. 加拿大的數(shù)學凸顯了大眾教育目標,它的選題易被大眾接受,同時具有探索性和啟發(fā)性. 雖然這三個國家的數(shù)學問題的編擬有諸多不同,但培養(yǎng)學生的思維、提高學生的創(chuàng)新能力卻是相同的.
[關鍵詞] 數(shù)學問題;數(shù)學教育;理念;創(chuàng)新
經(jīng)過改革、溝通,各國的數(shù)學教材包含的內(nèi)容相差不大.但是,從數(shù)學問題的編擬可以看出不同國家不同的數(shù)學教育要求和理念. 本文以俄羅斯、日本、加拿大三國為例說明區(qū)別的明顯程度.
俄羅斯一直是數(shù)學大國,莫斯科大學每年的入學試題都一直是中學生追求的目標. 題少,層次明顯,考試時間長,這是大的特點,深入研究試題命題意圖,發(fā)現(xiàn)編者在考查學生的數(shù)學功底,理解能力要求較高,思考性很強.
例1 已知平行四邊形ABCD中AB與圓BCD相切于點B,AD交圓BCD于點E,又CD=4,CE=5,求AE. (國立莫斯科大學入學考題)
分析與解答:平幾問題是每年莫斯科大學各個系科數(shù)學試題中不可或缺的問題. 這道題只用了初中的幾個知識,不難看到,因為BC∥AD,所以,因而BE=CD=4,在等腰梯形BEDC中,BD=CE=5.
為了得到AE,用公式AB2=AE·AD,但求出AD是解題的關鍵. 這需要對公式AB2=AE·AD再認識,公式是怎么來的?它是由于∠ABE=∠ADB(AB是切線)得到△ABE∽△ADB.
注意到AB=CD=4=BE,所以BD=AD=5,從而得到AE=.
在我們通常的教學中比較重視公式的記憶和應用,往往對概念的來由重視不夠.
例2 兩圓外切于點A,經(jīng)過點A的一條直線交第一圓于點B,交第二圓于點C. 第一圓過點B的切線交第二圓于點D與E(D在B與E之間). 已知AB=5,AC=4,求線段CE的長,并求從點A到一圓圓心的距離. 此圓與線段AD相切,且跟線段ED與EA分別向點D與A外的延長線相切. (2002年莫斯科大學入學試題)
分析與解答:平幾問題是每年莫斯科大學各個系科數(shù)學試題中不可或缺的問題.本題可以用相似三角形的比例關系求CE,但進一步的工作比較難. 這時我們就要考慮其他的方法,如果你考慮到解析法,坐標系建立得好,難度就不太大了.
以A點為原點,AB為x軸的正半軸建立直角坐標系,只要你用點E在圓上,又在另一圓在B點處的切線上,設出圓心坐標(-2,4a)及(2.5,-5a),不難求出CE=6.同時由于D與E在同一個圓上,又同在一條直線上,因此CD=6.
你用圓周角的性質(zhì),不難得到y(tǒng)軸就是∠EAD的平分線,因此,第三個圓的圓心就在AB上,又利用角平分線的性質(zhì)可得到第三個圓的圓心坐標為(2,0),即A點到這個圓的圓心距離為2.
從此題可以看出,題目的思考性很強,即使是教師去做也會有一定的難度,反映了解題過程中對創(chuàng)新能力的要求.
例3 解方程7lgx=98-xlg7. (莫斯科物理技術學院入學試題)
分析與解答:這是常規(guī)的解方程問題,但是與我們通常的對數(shù)方程、指數(shù)方程不同,形式簡單而明快,但解起來似乎無從下手. 對一些“明眼”人來說,從形式上看可以猜出x=100,也就是說x=100代進去“適合”,但這就要求7lgx=xlg7,一般來說要證明algb=blga,證不出來就不會給分,這就是這道試題的理論要求.
為了證明algb=blga,可以有三個途徑:
(1)設algb=A,B=blga,
因為lgA=lgb·lga,lgB=lgb·lga,
所以lgA=lgB,由y=lgx,在(0,+∞)上的單調(diào)性知A=B.
(2)用對數(shù)恒等b=alogab,
所以algb=alogalogab=alogab·lga=blga.
(3)指數(shù)上乘以1=logab·logba,
所以algb·logab·logba=(alogab)lgb·logba=blgb·logba=blgb·=blga.
不難看出algb=blga是alogab=b的一個重要的推論,認識水平又提高了一步.證明起來還是比較困難的.
與我們國家的高考相比,我們的試題強調(diào)覆蓋面,強調(diào)熟練程度,而俄羅斯的大學入學試題往往題目比較少,難易程度區(qū)別比較明顯,坡度大,思考性很強,更加能考查學生數(shù)學思維的品質(zhì).
日本的數(shù)學命題通常要求不低,特點是創(chuàng)新要求高,要求學生善于轉化,而轉化的途徑要有創(chuàng)新,通過轉化達到溝通不同部分數(shù)學知識的聯(lián)系,這種問題在競賽模擬題中經(jīng)常出現(xiàn).
每年1月15日左右,日本為了選拔優(yōu)秀選手參加國際數(shù)學奧林匹克(IMO)競賽進行預賽,相當于我國國家數(shù)學競賽的初賽,要求學生在3小時內(nèi)做12題,2月上旬,進行復試,要求學生在4小時內(nèi)做5道題. 不管是初試還是復試,對選手的要求都比較高,注重考查學生的創(chuàng)新能力.
俄羅斯、日本、加拿大這三個國家編擬的題目各有特色,反映了各自對學生數(shù)學學習的不同期望與要求,也反映了各國不同的數(shù)學教育理念. 但是,它們共同的目的是培養(yǎng)創(chuàng)新人才.