■趙 霞
問題是思維的起點,創(chuàng)造的開始,學(xué)習(xí)的開端。沒有問題,就沒有數(shù)學(xué)。因此,要追求數(shù)學(xué)課堂的有效性,教師可以從問題的設(shè)計入手。恰當(dāng)?shù)恼n堂提問不僅能鞏固知識,及時反饋教學(xué)信息,而且能激勵學(xué)生積極參與,激發(fā)學(xué)生深入思考,啟迪學(xué)生的智慧。在數(shù)學(xué)例題教學(xué)中,教師尤其要重視問題的設(shè)計。下面筆者就以一道例題的教學(xué)為例,來談?wù)剶?shù)學(xué)例題教學(xué)中問題的設(shè)計。
例題:如圖1,在四邊形ABCD中,AC、BD交于點E,△ABE的面積為4,△CDE的面積為16,求四邊形ABCD的面積的最小值。
問題1:本題說到底是一道求面積的問題,初中階段我們有哪些常用的求面積的方法呢?
生1:面積公式法、割補法、比值法。
問題2:這三種求面積的方法一般在什么情況下應(yīng)用?
師生討論:面積公式法常用于規(guī)則圖形的面積求解。割補法一般用于不規(guī)則圖形的面積計算。我們可以借助割補法將不規(guī)則圖形轉(zhuǎn)化為規(guī)則圖形,再算出規(guī)則圖形的面積,利用規(guī)則圖形的面積的和或差來求得不規(guī)則圖形的面積。比值法常用于已知兩個圖形的面積比的情況,如果有一個圖形的面積已知,可以輕松利用這個比值求另一個圖形的面積。如果兩個三角形相似,我們可以借助相似比求出它們的面積比;如果不相似,我們可以觀察這兩個三角形是否同高(等高)或同底(等底),如果同高(等高),面積比等于它們的底之比,如果同底(等底),面積比等于它們的高之比,最后再利用這個比值求出另一個三角形的面積。
鑒于數(shù)學(xué)問題常常運用所學(xué)過的知識加以解決,故借助“知識溯源”,可以為處理問題、明確思考方向、發(fā)掘解決問題的基本路徑找到通性通法。例題教學(xué)中教師通過恰當(dāng)?shù)奶釂枂拘褜W(xué)生已有的解題經(jīng)驗,既能鞏固學(xué)生已有的知識,又能讓學(xué)生解決問題時有的放矢,有法可依。
問題3:結(jié)合條件,你認(rèn)為用面積公式能求四邊形ABCD面積的最小值嗎?
生2:整個圖形是一個任意的四邊形,所以用面積公式法求面積不合適。
問題4:那么用割補法能求四邊形ABCD面積的最小值嗎?
生3:可以將四邊形ABCD的面積看成△ABD和△BCD的面積和,或者四個三角形的面積和,但也解不出來。(教師引導(dǎo)學(xué)生交流討論。學(xué)生嘗試作出高,如圖2,發(fā)現(xiàn)此法仍行不通。)
問題5:還有其他割補的方法嗎?
學(xué)生又提出了幾種割補的圖形。如圖3,將四邊形ABCD補成平行四邊形,得出S四邊形ABCD=;如圖4,將四邊形ABCD補成△DCQ,平行四邊形MNKP使S四邊形ABCD=S△DCQ-S△ABQ;如圖5,將四邊形ABCD分割成兩個直角三角形和一個直角梯形,使S四邊形ABCD=S△ABM+S梯形AMND+S△CDN。學(xué)生發(fā)現(xiàn)這些方法都不能求出四邊形ABCD的面積的最小值,因此割補法也不能解決這一問題。
當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)面積公式法、割補法都不能解決四邊形ABCD的面積的最值問題時,就會下意識想到比值法。
在“知識溯源”的基礎(chǔ)上,提問要善于引導(dǎo)學(xué)生對知識方法進行比較,引導(dǎo)學(xué)生從條件和結(jié)論展開聯(lián)想,擇優(yōu)選擇解題方法,為解題明確方向。這樣的提問可以培養(yǎng)學(xué)生從眾多知識中篩選有用知識的能力,培養(yǎng)學(xué)生尋找最優(yōu)方法的數(shù)學(xué)思想,提高學(xué)生分析、解決問題的能力。
問題6:現(xiàn)在只剩下用比值法來求面積了,那么用比值法求面積的關(guān)鍵是什么呢?
生4:關(guān)鍵是求出未知圖形面積和已知圖形面積的比值。
問題7:很好,如圖2,那么這里應(yīng)該求出哪些圖形之間的面積比呢?
生5:應(yīng)該求出△ADE與△ABE、△CDE與△CBE的面積比,因為這里△ABE與△CDE的面積是已知的,如果未知三角形的面積與它們的比值求出來了,就能較容易地求出未知三角形的面積,加之這里△ADE與△ABE、△CDE與△CBE正好等高,它們的面積比就等于DE與BE的比。
問題8:但這里DE與BE的比確定嗎?四邊形ABCD的面積會隨著它們比值的變化而變化嗎?
生6:這里DE與BE的比值不確定,它們的比值改變,四邊形ABCD的面積也會隨之改變。
問題9:四邊形ABCD的面積和DE與BE的比值都是變化的量,在數(shù)學(xué)上有沒有可以研究兩個變化的量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型呢?
生7:函數(shù)模型可以研究兩個變量之間的關(guān)系。
問題10:那這里的自變量是誰?因變量又是誰?
生8:自變量是DE與BE的比值,因變量是四邊形ABCD的面積。
問題11:你們會用函數(shù)思想來解決這個問題嗎?
數(shù)學(xué)的思想方法是數(shù)學(xué)的靈魂。例題教學(xué)中如何滲透數(shù)學(xué)的思想方法是教師必須思考的問題。利用階梯式的提問讓學(xué)生逐步發(fā)現(xiàn)解決問題的思想方法,逐步學(xué)會用數(shù)學(xué)的思想方法看待問題,對于學(xué)生養(yǎng)成用數(shù)學(xué)的眼光看世界是非常有益的。
問題12:通過直接設(shè)DE與BE的比值,表示出了四邊形ABCD的面積的函數(shù)表達式。但這個函數(shù)表達式好像不是我們學(xué)過的類型,那如何來求面積的最小值呢?
生10:我們可以畫出這個函數(shù)的圖像,通過圖像來觀察它的最小值。
問題13:對于一個陌生函數(shù),我們?nèi)绾萎嫵鏊暮瘮?shù)圖像呢?大家可參考我們初次接觸一次函數(shù)時是如何畫出它的函數(shù)圖像的。
生11:我們通過確定一次函數(shù)的取值范圍,然后列表取很多數(shù)值,得到許多對應(yīng)的點的坐標(biāo),然后描點,再用平滑的曲線將點連接起來,發(fā)現(xiàn)一次函數(shù)的圖像是一條直線。
學(xué)生討論,并嘗試列出表格(如下表),畫出函數(shù)圖像(如圖6)。教師指導(dǎo)點撥,提醒這里自變量x的取值范圍是x>0。
問題14:通過列表及圖像,你們認(rèn)為x取何值時,S取得最小值?最小值是多少?
生12:結(jié)合表格和圖像,我覺得x=2時,S取得最小值36。
“基本數(shù)學(xué)活動經(jīng)驗”是“四基”之一,也是數(shù)學(xué)教學(xué)目標(biāo)之一,因此,例題教學(xué)要通過恰當(dāng)?shù)奶釂杹韱拘褜W(xué)生已經(jīng)獲取的基本數(shù)學(xué)活動經(jīng)驗,這樣的提問有助于鞏固數(shù)學(xué)活動經(jīng)驗,提升學(xué)生對數(shù)學(xué)知識和技能的應(yīng)用能力。
問題15:從表格和圖像中我們發(fā)現(xiàn)x=2時S=36,并且感覺此時S的值最小,但由于這是一個陌生函數(shù),且在x=2的周圍x還可以取無數(shù)個值,你憑什么就認(rèn)為x=2時,S有最小值?而不是x=2.001或其他值呢?你有什么科學(xué)依據(jù)嗎?(如果學(xué)生回答此問題有困難,教師可適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生從函數(shù)表達式的特點來分析。)
問題16:非常棒。到現(xiàn)在為止我們已經(jīng)成功找到了四邊形ABCD面積的最小值,但老師不想就此結(jié)束,老師還想再考考你們。當(dāng)四邊形ABCD的面積取最小值時,四邊形ABCD在形狀上有沒有什么特殊之處呢?
通過提問將學(xué)生的探究引向深入,直至讓學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)深入數(shù)學(xué)的本質(zhì),這是提高學(xué)生綜合分析問題、解決問題能力的重要環(huán)節(jié),對于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难袑W(xué)作風(fēng),提升學(xué)生的思維品質(zhì)有著極其重要的意義。
總之,例題教學(xué)中提問的設(shè)計是一門藝術(shù),教師只有巧妙地設(shè)計問題,才能引領(lǐng)學(xué)生深度學(xué)習(xí),才能使學(xué)生學(xué)會用數(shù)學(xué)眼光觀察世界,用數(shù)學(xué)知識認(rèn)識世界,用數(shù)學(xué)思維分析世界,用數(shù)學(xué)邏輯解讀世界,用數(shù)學(xué)創(chuàng)新建構(gòu)世界。