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(學(xué)軍中學(xué),浙江 杭州 310012)
2018年11月8日,為期半天的教師說題團(tuán)體賽在浙江省杭州第十四中學(xué)舉行.本次比賽共有23支隊伍參加角逐,一共分為6個小組.本次團(tuán)體賽說題題目自擬,人數(shù)不多于3人,說題的時間在19~21分鐘為有效.筆者有幸擔(dān)任了本次比賽A小組的評委,該小組共有4支比賽隊伍,這4支隊伍的說題展示方式也各有不同.筆者就本次比賽中這4支隊伍的表現(xiàn),談?wù)勔淮纬晒Φ恼f題要注意哪些事項.
說題的形式一般可分為個人說題和團(tuán)體說題.個人說題是指由一位教師獨(dú)立完成說題的過程;而團(tuán)體說題,筆者認(rèn)為,應(yīng)該由團(tuán)隊中所有的成員一起來完成說題,也就是說團(tuán)隊中的每個成員都要參與說題.另外從準(zhǔn)備階段的時間長短上來看,筆者認(rèn)為可分為限時說題和不限時說題.限時說題是指說題準(zhǔn)備的時間較短,比如題目事先不知道,通過抽簽來決定要說的題目;不限時說題是指說題準(zhǔn)備的時間較長,比如題目自選,然后通過一段時間的準(zhǔn)備參加說題.本次比賽屬于不限時的團(tuán)體說題.
那什么是說題?說題不同于解題,解題只需要把解決問題的思路找出來,把解決問題的過程講清楚,說題還需要說這個題目的其他很多方面,例如來源、解法、拓展等等[1],也就是說,說題要盡可能把跟這個題目有關(guān)的其他方面都說清楚.
解題是說題的前提,只有順利解決了這個問題,才能順利地進(jìn)行說題.說題是解題的升華,需要說題者把握住問題所考查的數(shù)學(xué)本質(zhì),以及所用的數(shù)學(xué)思想方法,要求說題者能夠站在一個較高的角度來審視這個問題.說題還考查了說題者改編、拓展問題的能力,從多個角度考查了教師的基本功,因此通過說題來鍛煉教師是一條很好的途徑.由于說題活動最終還是要服務(wù)于教學(xué)[2],因此說題不僅能夠幫助教師提高自身的基本功,還能幫助教師改進(jìn)習(xí)題課、作業(yè)講評等解題教學(xué),這也是最近幾年各地說題比賽舉辦越來越多的原因之一.
那么說題要說些什么呢?筆者認(rèn)為,應(yīng)該包括下面幾個環(huán)節(jié).
1)說出處:即說明題目是哪里來的,是原創(chuàng)還是改編,又或者是哪一次考試的原題.
2)說背景:筆者認(rèn)為題目的背景有4種,即教材背景、高等數(shù)學(xué)背景、模型背景、生活背景.教材背景指的是該問題和教材中的哪一塊有聯(lián)系或由此改編而成.高等數(shù)學(xué)背景指的是該問題蘊(yùn)含了什么樣的高等數(shù)學(xué)結(jié)果.模型背景指的是此問題和哪個模型有聯(lián)系.生活背景指的是該問題可以和什么樣的生活經(jīng)驗產(chǎn)生聯(lián)系,或者是什么樣的生活經(jīng)驗可以抽象出這樣的問題.
3)說題目:即說清題目的已知、所求.
4)說解法:筆者認(rèn)為說題應(yīng)該要有一題多解,但是不能太過糾結(jié)于一題多解,畢竟這只是說題的一部分內(nèi)容.因此,筆者認(rèn)為有3種解法就可以了,不宜過多,最好不要超過5種解法.而且問題的各種解法應(yīng)該是要反映不同思路的,而不是在處理某一步的時候,把不同的處理方法當(dāng)作兩種解法.
5)說思想方法和考查的知識點(diǎn):即該問題考查了什么內(nèi)容,解決問題時用到了什么數(shù)學(xué)思想方法.
6)說拓展、變式和聯(lián)系:即該問題和之前哪些問題有聯(lián)系、和哪些問題類似.另外該問題可以推廣到什么樣的問題,即為拓展(拓展可以是結(jié)果在維度上的拓展,也可以是推導(dǎo)出更為一般的性質(zhì)或結(jié)論);還能變成什么樣的問題,即為變式.
7)說教法:即這個問題怎么跟學(xué)生說清楚,使用什么樣的教學(xué)方法,需要向?qū)W生展示哪些重要的解法和思想方法.
8)說編題:即根據(jù)此問題的本質(zhì),編擬一道試題,筆者認(rèn)為該環(huán)節(jié)應(yīng)該是一個加分環(huán)節(jié),而不應(yīng)該是一個必要環(huán)節(jié).
比賽開始后,筆者統(tǒng)計了每支隊伍在10個環(huán)節(jié)中的得分,總分為100.將4支參賽隊伍分別記為1號、2號、3號、4號,其中1號隊伍選擇的是一道不等式最大值問題,2號隊伍選擇的是2015年浙江省數(shù)學(xué)高考理科試題第8題,3號隊伍選擇的是2018年浙江省數(shù)學(xué)高考試題第9題,4號隊伍選擇的是2016年浙江省數(shù)學(xué)高考理科試題第22題.
1)說出處(5分):由于題目是自選的,因此該環(huán)節(jié)4支隊伍都完成得較好,均為5分.
2)說背景(5分):2號隊伍說出了該問題的教材背景,4號隊伍說出了該問題的生活背景,1號和3號隊伍沒有對此說明,故4支隊伍得分依次為:3,5,3,5.
3)說題目(10分):這一環(huán)節(jié)只有3號和4號隊伍進(jìn)行了闡述,1號和2號隊伍沒有進(jìn)行闡述.在這一環(huán)節(jié)中,3號隊伍的闡述很明確,4號隊伍感覺并不清楚要,但在說題的其他環(huán)節(jié)中有順帶的闡述.故此環(huán)節(jié)4支隊伍得分依次為:7,7,10,8.
4)說解法(35分):此環(huán)節(jié)各個隊伍都表現(xiàn)得很不錯,解法很多.1號隊伍給出了10種解法,2號隊伍給出了4種解法,3號隊伍給出了8種解法,4號隊伍也給出了3種解法.但是1號隊伍自始至終沒有說明等號成立的條件,即什么時候取到最大值,扣2分.此外1號和3號隊伍,解法過多,扣1分.故4支隊伍得分依次為32,35,34,35.
5)說思想方法和考查的知識點(diǎn)(10分):此環(huán)節(jié)1號和4號隊伍沒有闡述,2號和3號隊伍都進(jìn)行了闡述,故4支隊伍得分依次為:7,10,10,7.
6)說拓展、變式和聯(lián)系(10分):此環(huán)節(jié)4支隊伍都有闡述,但是各有側(cè)重.1號隊伍對變式進(jìn)行了闡述;2號隊伍說明了和其他試題的聯(lián)系,沒有進(jìn)行拓展和變式,只是給出了幾個歷年的高考試題作為練習(xí);3號隊伍闡述了變式和拓展;4號隊伍只作了有關(guān)拓展的闡述.因此相比較之下,此環(huán)節(jié)3號隊伍是表現(xiàn)最好的.最后4支隊伍得分情況為:7,7,9,7.
7)說教法(5分):2號和4號隊伍沒有闡述這一環(huán)節(jié),只有1號和3號隊伍作了闡述.故此環(huán)節(jié)得分為:5,3,5,3.
8)教態(tài)和語言(10分):1號隊伍選手說題時,語速較快,感覺太激動;2號隊伍有一位選手,似乎只專注說題,跟評委的目光交流很少;3號隊伍的選手教態(tài)自然,說題過程流暢;4號隊伍的選手說題過程也比較自然.故此環(huán)節(jié)得分為:8,8,10,9.
9)時間(10分):1號隊伍說題時間明顯不夠,只有15分鐘;另外3支隊伍的說題時間都在規(guī)定范圍內(nèi),故此環(huán)節(jié)得分為:7,10,10,10.
10)編題:此環(huán)節(jié)沒有一支隊伍作闡述,故沒有隊伍得分.
下面筆者以本次比賽中的一道題目為例,圍繞說題的8個環(huán)節(jié)來闡述應(yīng)該如何說題,給讀者一個參照,也希望借此拋磚引玉,若有不當(dāng)之處,還請各位同行批評指正.
例1已知函數(shù)f(x)=x-1-alnx,若f(x)≥0,求a的值.
1)說出處:本題是2017年全國數(shù)學(xué)高考卷Ⅲ理科試題第21題的第1)小題.
2)說題目:已知函數(shù)f(x)=x-1-alnx,這是一個含參數(shù)的函數(shù),若對于定義域R+上任意一個x,都有f(x)≥0成立,求參數(shù)a的值;也就是當(dāng)函數(shù)f(x)的最小值非負(fù)時,求a的范圍.
3)說思想方法和考查的知識點(diǎn):該題考查了函數(shù)導(dǎo)數(shù)的計算,其中包括導(dǎo)數(shù)的四則運(yùn)算和基本初等函數(shù)的求導(dǎo)公式.另外該題還考查了求函數(shù)最小值的方法或者對恒成立問題的處理方法.在求解過程中,還需要一定的解不等式功底.該題的解答運(yùn)用了分類討論、轉(zhuǎn)化和化歸等數(shù)學(xué)思想.
4)說解法:
若a≤0,則f(x)在R+上單調(diào)遞增,因為f(1)=0,所以在(0,1)上函數(shù)值為負(fù),矛盾.
若a>0,則f(x)在(a,+∞)上單調(diào)遞增,在(0,a)上單調(diào)遞減,從而f(a)是f(x)的最小值,即只需
f(a)=a-1-alna≥0.
(1)
lnt≥t-1.
(2)
由重要不等式t-1≥lnt,知式(2)的等號成立,即a=1.
解法2原問題等價于當(dāng)x∈R+時,不等式x-1-alnx≥0恒成立,求參數(shù)a的值.由此可以考慮參數(shù)分離,要分離參數(shù)a,需要討論x和1的大小.
若x=1,則原不等式恒成立,即a∈R.
由重要不等式t-1≥lnt,知
則
g′(x)≥0,
于是a≤1.
綜上所述,a=1.
上述解法1和解法2屬于比較基本的想法,學(xué)生都能想到.由于解法2使用了高等數(shù)學(xué)中的洛必達(dá)法則,因此解法2的后半段并不能被大部分學(xué)生所接受.根據(jù)波利亞解題原理,解完題之后,要考慮有沒有其他更好的解法.由解法1可知f(1)=0恒成立,因此從這個條件入手,經(jīng)思考得到如下解法3.
5)說背景:本題的背景是不等式x-1≥lnx,這可以由“函數(shù)y=lnx在x=1處的泰勒展開式”或“上凸函數(shù)y=lnx的圖像不高于其在x=1處的切線”得到.
6)說拓展、變式和聯(lián)系:首先說題目的變式,本題可以改變原函數(shù)的定義域,使得在解法2中可以避免使用洛必達(dá)法則,從而讓題目更有訓(xùn)練價值.
得變式1:
變式1已知函數(shù)f(x)=x-1-alnx,其中x∈(e,e2),若f(x)≥0,求a的范圍.
由于原函數(shù)的定義域為R+,因此可得到變式2:
變式2已知函數(shù)f(x)=x2-x-axlnx,若f(x)≥0,求a的范圍.
再說背景的引申拓展,即重要不等式的變形,這里反復(fù)使用的不等式“x-1≥lnx”有著很多重要的變形,如:
1) ex≥x+1;
3)x≥ln(x+1).
然后說題目的聯(lián)系如下:
例2已知數(shù)列{xn},滿足x1=1,xn=xn+1+ln(xn+1+1)(其中n∈N*),證明:當(dāng)n∈N*時,
1),3)略;
(2017年浙江省數(shù)學(xué)高考理科試題第22題)
分析易知原命題即證
例1和例2用的工具都是不等式x-1≥lnx及其變形,另外它們與以下例3在解法上也有相通之處.
例3已知f(x)=ex-ln(x+m),若m≤2,求證:f(x)≥0.
(2013年全國數(shù)學(xué)高考卷Ⅱ理科試題第21題)
分析因為ex≥x+1≥ln(x+2),又f(x)≥ex-ln(x+2),所以結(jié)論得證.
例4已知函數(shù)f(x)=sinx-kx,若在[0,+∞)上,f(x)≥0恒成立,求k的最小值.
7)說教法:首先讓學(xué)生讀題,明白已知什么、求什么,給學(xué)生思考的時間,并通過適時地引導(dǎo)讓學(xué)生學(xué)會轉(zhuǎn)化,從而解決問題.本題的難點(diǎn)在于解不等式a-1-alna≥0以及解法2中的洛必達(dá)法則.
筆者認(rèn)為解題教學(xué)應(yīng)該是讓學(xué)生提出想法,然后順著學(xué)生的想法給出解決方案的過程.因本題總體難度不大,故只要進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo),學(xué)生既可以用解法1也可使用解法2.若學(xué)生使用解法2則應(yīng)給予肯定,由于解法2要使用洛必達(dá)法則,因此最后可以由教師給出解決方案.解題之后要進(jìn)行反思,提醒學(xué)生考慮有沒有其他更優(yōu)的解法,如發(fā)現(xiàn)f(1)=0,從而得到解法3或者其他解法.
8)說編題:由重要不等式的變形x≥ln(x+1),可得以下例5:
例5若ex=1+xey,試比較x,y的大小.
例6已知函數(shù)f(x)=ex-x,若在[0,+∞)上,f(x)≥ax2+1恒成立,求a的最大值.
在本次比賽中,有些隊伍選的題目太難,比如4號隊伍的選題是2016年浙江省數(shù)學(xué)高考理科卷的壓軸題,得分率很低,因此筆者認(rèn)為將此題作為說題的題目不是很妥.選題是說題的關(guān)鍵,不宜選得太難,否則會影響到說題的效果.賽后筆者和參賽選手們也作了交流,有部分參賽選手在選題時,過于注重解法的多樣性,而忽視了說題的其他環(huán)節(jié).為了追求解法的多樣性,有不少隊伍都選擇了向量或者不等式作為說題的主題.
在說解法這個環(huán)節(jié),筆者認(rèn)為應(yīng)該要注重通性通法,注重學(xué)生能接受、能掌握的方法,讓它們成為說解法這一環(huán)節(jié)的主角,同時自動忽略一些不常規(guī)的解法,對秒殺法這樣的奇思妙想下“禁令”,或者作為說解法的一種點(diǎn)綴.最后,我們應(yīng)該對題目的變式和拓展多做些思考和題組訓(xùn)練,讓學(xué)生逐漸熟悉通性通法,內(nèi)化方法.