[摘? 要] 教材不僅是課堂教學(xué)的知識(shí)載體,同時(shí)也是命題工作的資源寶庫(kù).教師命題時(shí)要重視教材資源的再開(kāi)發(fā),依托教材而不拘泥于教材.教師要善于利用教材,基于教材,直接出新;情境改編,推陳出新;關(guān)注模型,遷移出新;抓住本質(zhì),歸真出新.
[關(guān)鍵詞] 高考命題;教材資源;經(jīng)典賞析;命題實(shí)踐
高考命題秉承“原創(chuàng)為主,改編為輔”的格調(diào),改編題目注重“源于教材,高于教材”. 教材中,知識(shí)建構(gòu)過(guò)程中依托的情境與載體、蘊(yùn)含的思想與方法,以及訓(xùn)練鞏固過(guò)程中的練習(xí)試題、閱讀材料、知識(shí)鏈接等素材,均可成為新試題產(chǎn)生的有效資源. 可以說(shuō),教材就是一座取之不竭的試題寶庫(kù). 文章以人教A版和蘇教版教材為例,結(jié)合對(duì)高考試題的理解及筆者的命題實(shí)踐,談?wù)劷滩馁Y源的再開(kāi)發(fā)與應(yīng)用.
[?] 基于教材,直接出新
高考試題,基本上可以在教材中找到題源,當(dāng)然有的可能經(jīng)過(guò)了很多層次的綜合和深化,而有的可能就是直接基于教材習(xí)題進(jìn)行考查. 這需要教師用聯(lián)系的觀點(diǎn)去看待教材中的各種素材,尋找它們之間的內(nèi)在聯(lián)系,并進(jìn)行巧妙的整合,從而形成耳目一新的試題.
1. 經(jīng)典賞析
【高考真題】
題1:(2021年新高考Ⅰ卷第10題)已知O為坐標(biāo)原點(diǎn),點(diǎn)P(cosα,sinα),P(cosβ,-sinβ),P(cos(α+β),sin(α+β)),A(1,0),則(? )
A.
=
B.
=
C. ·=·
D. ·=·
【教材鏈接】
題2:(人教A版必修2第35頁(yè)例12)用向量方法證明兩角差的余弦公式cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ.
【高考真題】
題3:(2021年八省聯(lián)考第13題)圓臺(tái)上、下底面的圓周都在一個(gè)直徑為10的球面上,其上、下底面半徑分別為4和5,則該圓臺(tái)的體積為_(kāi)_______.
【教材鏈接】
題4:(人教A版必修2第154頁(yè)例6)推導(dǎo)棱臺(tái)的體積公式V=h(S′++S),其中S′,S分別是棱臺(tái)的上、下底面面積,h是高.
命題方法分析:從兩道高考試題的命題方式來(lái)看,兩道題都是基于教材例題開(kāi)發(fā)的. 教材的兩道原型題都是例題,都是對(duì)公式的推導(dǎo),都需要學(xué)生從本質(zhì)上理解和掌握公式的推導(dǎo)過(guò)程,并能夠靈活應(yīng)用. 試題的呈現(xiàn)形式、命題方式具有連續(xù)性,讓學(xué)生學(xué)有方向,讓教師研有方法. 命題方式看似簡(jiǎn)單,但彰顯的是一種用聯(lián)系的觀點(diǎn)看問(wèn)題的數(shù)學(xué)眼光.
2. 命題實(shí)踐
題5:(2021年南通市市直高三期中調(diào)研第8題)由倍角公式cos2x=2cos2x-1,可知cos2x可以表示為cosx的二次多項(xiàng)式. 一般地,存在一個(gè)n次多項(xiàng)式P(t),使得cosnx=P(cosx),這些多項(xiàng)式P(t)稱為切比雪夫(P.L.Tschebyscheff)多項(xiàng)式.
例如:cos2x=P(cosx)=2cos2x-1,記作P(t)=2t2-1. 利用P(t)求得sin18°=(? )
A. B.
C. D.
題6:(2021年南通市市直高三期中調(diào)研第16題)如圖1,將矩形紙片ABCD的右下角折起,使得點(diǎn)B落在CD邊上點(diǎn)B處,得到折痕MN.已知AB=5 cm,BC=4 cm,則當(dāng)tan∠BMN=______時(shí),折痕MN最短,其長(zhǎng)度的最小值為_(kāi)_____cm.
命題方法說(shuō)明:以上兩道題的原型題均出自蘇教版必修第二冊(cè)教材. 題5的原型題是教材第79頁(yè)的第19題,是一道閱讀題. 筆者只是對(duì)給出的條件做了一個(gè)更明確的說(shuō)明,題5的設(shè)問(wèn)方式和所求結(jié)論與教材的第19題完全一致. 題6的原型題是教材第67頁(yè)的第10題,筆者只是將圖形以學(xué)生更易理解的方式給出的,簡(jiǎn)單調(diào)整了原型題的數(shù)據(jù),并以一題雙空的形式呈現(xiàn)了試題,題6考查的本質(zhì)與教材的第10題卻是一致的. 基于教材,直接將教材中的題目稍微包裝后進(jìn)行考查,試題既可以考查學(xué)生的數(shù)學(xué)能力,又可以讓學(xué)生在考試中產(chǎn)生似曾相識(shí)的親近感.
[?] 情境改編,推陳出新
命題時(shí),選擇合適的問(wèn)題情境是考查學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體.情境包括現(xiàn)實(shí)情境、數(shù)學(xué)情境、科學(xué)情境,每種情境可以分為熟悉的、關(guān)聯(lián)的、綜合的[1]. 教材里提供了豐富多彩的情境資源,這些資源具有典型性、可延伸性,具有很大的挖掘空間. 通過(guò)這些情境的再開(kāi)發(fā),設(shè)定特定的問(wèn)題,可以引導(dǎo)學(xué)生展示數(shù)學(xué)理解力,滿足學(xué)生自主探究的欲望,開(kāi)闊學(xué)生的數(shù)學(xué)視野.
1. 經(jīng)典賞析
【高考真題】
題7:(2020年新高考Ⅰ卷第4題)日晷是中國(guó)古代用來(lái)測(cè)定時(shí)間的儀器,利用與晷面垂直的晷針投射到晷面的影子來(lái)測(cè)定時(shí)間. 把地球看成一個(gè)球(球心記為O),地球上一點(diǎn)A的緯度是指OA與地球赤道所在平面所成角,點(diǎn)A處的水平面是指過(guò)點(diǎn)A且與OA垂直的平面. 在點(diǎn)A處放置一個(gè)日晷,若晷面與赤道所在平面平行,點(diǎn)A處的緯度為北緯40°,則晷針與點(diǎn)A處的水平面所成角為(? )
A. 20° B. 40°
C. 50° D. 90°
【教材鏈接】
題8:(人教A版必修1第256頁(yè)第27題)在地球公轉(zhuǎn)過(guò)程中,太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度隨時(shí)間周而復(fù)始不斷變化.
如圖3,設(shè)地球表面某地正午太陽(yáng)高度角為θ,δ為此時(shí)太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度,φ為當(dāng)?shù)氐木暥戎?,那么這三個(gè)量滿足θ=90°-φ-δ. 某科技小組以某年春分(太陽(yáng)直射赤道且隨后太陽(yáng)直射點(diǎn)逐漸北移的時(shí)間)為初始時(shí)間,統(tǒng)計(jì)了連續(xù)400天太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度平均值(太陽(yáng)直射北半球時(shí)取正值,太陽(yáng)直射南半球時(shí)取負(fù)值). 下面是該科技小組的三處觀測(cè)站成員在春分后第45天測(cè)得的當(dāng)?shù)靥?yáng)高度角數(shù)據(jù):
請(qǐng)根據(jù)數(shù)據(jù)完成上面的表格(計(jì)算結(jié)果精確到0.0001).
命題方法分析:比較高考試題和教材習(xí)題可以發(fā)現(xiàn),高考試題的情境與教材習(xí)題的情境實(shí)質(zhì)上是一致的,只是教材中給出的是平面圖,而高考中給出的是立體圖,需要學(xué)生先將三維空間平面化.平面化后,只要將太陽(yáng)光的直射方向調(diào)整為和赤道平面平行,此時(shí)的太陽(yáng)光線所在的平面即為高考試題中的晷面所在的平面,兩題的本質(zhì)就完全一致了. 教材中,這道題是一道探究題,探究題往往就是一個(gè)引子,由此及彼,由淺入深,由現(xiàn)象到本質(zhì).教學(xué)中,教師如果不淺嘗輒止,而是進(jìn)一步挖掘、開(kāi)發(fā)這類探究題的教育價(jià)值,那么這樣的高考試題對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō),應(yīng)該是手到擒來(lái)的事了.
2. 命題實(shí)踐
題9:(2021年南通市市直高三期中調(diào)研第12題)在棱長(zhǎng)為1的正方體ABCD-ABCD中,點(diǎn)M在線段AD上,點(diǎn)N在線段BD上,則(? )
A. 當(dāng)M為AD的中點(diǎn)時(shí),AC⊥MN
B. 當(dāng)MN∥平面CCDD時(shí),AM=BN
C. 當(dāng)N為BD的中點(diǎn)時(shí),三棱錐C-BMN的體積為
D. 當(dāng)M為AD的中點(diǎn)時(shí),以M為球心,MN為半徑的球被平面BBDD截得圓的面積的最小值為
【教材鏈接】
題10:(蘇教版必修2第174頁(yè)第6題)將一本書(shū)打開(kāi)后豎立在桌面α上(如圖4),P,Q分別為AC,BE上的點(diǎn),且AP=BQ,求證:PQ∥平面α.
命題方法說(shuō)明:該考題的命制,實(shí)質(zhì)上就是借助于教材習(xí)題的情境,將原情境中的兩個(gè)半平面變成了特殊的垂直關(guān)系,然后再特殊化,將它補(bǔ)成了正方體. 兩個(gè)動(dòng)點(diǎn)在對(duì)角線上運(yùn)動(dòng)是該題的靈魂,筆者將它遷移,再適當(dāng)增設(shè)條件形成了考題,利用好教材中數(shù)學(xué)情境的亮點(diǎn)是解題關(guān)鍵.
[?] 關(guān)注模型,遷移出新
在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中,深刻理解一些特定的數(shù)學(xué)模型,掌握這些模型的結(jié)構(gòu)、特征、功能、變式,有助于學(xué)生學(xué)會(huì)遷移,舉一反三[2]. 對(duì)于教師來(lái)說(shuō),依托典型的數(shù)學(xué)模型,適當(dāng)改變模型的呈現(xiàn)方式,可以開(kāi)發(fā)出新的問(wèn)題.
1. 經(jīng)典賞析
【高考真題】
題11:(2019年江蘇高考第17題)如圖5,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,橢圓C:+=1(a>b>0)的焦點(diǎn)為F(-1,0),F(xiàn)(1,0). 過(guò)F作x軸的垂線l,在x軸上方,l與圓F:(x-1)2+y2=4a2交于點(diǎn)A,與橢圓C交于點(diǎn)D. 連接AF并延長(zhǎng)交圓F于點(diǎn)B,連接BF交橢圓C于點(diǎn)E,連接DF.已知DF=.
(1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)求點(diǎn)E的坐標(biāo).
【鏈接教材】
題12:(蘇教版選擇性必修1習(xí)題)已知點(diǎn)N(2,0),圓M:(x+2)2+y2=36,點(diǎn)A是圓M上一個(gè)動(dòng)點(diǎn),線段AN的垂直平分線交直線AM于點(diǎn)P,求點(diǎn)P的軌跡方程.
命題方法分析:比較高考試題和教材習(xí)題可以發(fā)現(xiàn),兩道題都結(jié)合了圖形的幾何特征,很好地將圓的定義和橢圓的定義融為一體. 這里的定義即一種模型. 在教材習(xí)題中,可通過(guò)平面幾何特征發(fā)現(xiàn)內(nèi)在的數(shù)量關(guān)系,再結(jié)合定義發(fā)現(xiàn)隱形的軌跡——橢圓;而高考試題則反其道而行之,將橢圓顯性化,利用圓和橢圓的定義,結(jié)合題目中的數(shù)量關(guān)系,發(fā)現(xiàn)內(nèi)隱的幾何特征.
2. 命題實(shí)踐
題13:(2020年南通市高三一??荚嚨?7題)如圖7,在平面直角坐標(biāo)系中,橢圓E:+=1(a>b>0)的焦距為4,兩條準(zhǔn)線間的距離為8,A,B分別為橢圓E的左、右頂點(diǎn).
(1)求橢圓E的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)已知圖中四邊形ABCD是矩形,且BC=4,點(diǎn)M,N分別在邊BC,CD上,AM與BN相交于第一象限內(nèi)的點(diǎn)P.
①若M,N分別是BC,CD的中點(diǎn),證明:點(diǎn)P在橢圓E上;
②若點(diǎn)P在橢圓E上,證明:為定值,并求出該定值.
【鏈接教材】
題14:(蘇教版選擇性必修1第87頁(yè)第17題)把矩形的各邊n等分,如圖8,連接直線,判斷對(duì)應(yīng)直線的交點(diǎn)是否在一個(gè)橢圓上.
命題方法說(shuō)明:題14以矩形為載體,通過(guò)矩形各邊等分的手段產(chǎn)生系列點(diǎn),如果將等分進(jìn)行拓展,實(shí)際就是“成比例”的問(wèn)題,而“成比例”的方式,又能夠?qū)⑾盗悬c(diǎn)從“有限”拓展為“無(wú)限”,而研究這些點(diǎn)的特征,實(shí)質(zhì)上就是研究這些動(dòng)點(diǎn)的軌跡. 筆者借助于教材的這個(gè)模型,通過(guò)“逆向思維”以及“特殊化”的手段進(jìn)行改編形成了考題.
具體來(lái)講,題13的第①問(wèn),就是將等分點(diǎn)特殊化,然后結(jié)合具體的數(shù)據(jù),給出具體的橢圓,將原來(lái)的動(dòng)態(tài)問(wèn)題變?yōu)榱遂o態(tài)問(wèn)題,降低了思維難度,轉(zhuǎn)化為了適合學(xué)生的考題;第②問(wèn),通過(guò)“逆向思維”的方式給出曲線上的動(dòng)點(diǎn),再研究定點(diǎn)滿足的幾何特征,這里就出現(xiàn)了多種引參的方案,能有效考查學(xué)生靈活變通的能力和數(shù)學(xué)運(yùn)算的能力.
[?] 抓住本質(zhì),歸真出新
在知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中,我們要強(qiáng)調(diào)知識(shí)的生成過(guò)程,強(qiáng)調(diào)生成過(guò)程就是強(qiáng)調(diào)方法,“過(guò)程即方法”,每一個(gè)定理的發(fā)現(xiàn)與證明都清晰地展示了一種或幾種數(shù)學(xué)思想方法. 波利亞在《怎樣解題》中指出:“當(dāng)你找到第一個(gè)蘑菇或作出第一個(gè)發(fā)現(xiàn)后,再四處看看,他們總是成群生長(zhǎng).”數(shù)學(xué)的思想方法促使了數(shù)學(xué)試題“成群生長(zhǎng)”.
1. 經(jīng)典賞析
【高考真題】
題15:(2020年新高考Ⅰ卷第21題)已知函數(shù)f(x)=aex-1-lnx+lna.
(1)當(dāng)a=e時(shí),求曲線y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線與兩坐標(biāo)軸圍成的三角形的面積;
(2)若f(x)≥1,求a的取值范圍.
題16:(2021年新高考Ⅰ卷第22題)已知函數(shù)f(x)=x(1-lnx).
(1)討論f(x)的單調(diào)性;
(2)設(shè)a,b為兩個(gè)不相等的正數(shù),且blna-alnb=a-b,證明:2<+<e.
【鏈接教材】
題17:(蘇教版選擇性必修1第67頁(yè)“問(wèn)題與探究”)若點(diǎn)P(x,y)在圓O:x2+y2=r2外時(shí),方程xx+yy=r2表示怎樣的直線呢?
過(guò)點(diǎn)P(x,y)作圓O的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,B,設(shè)A(x,y),B(x,y),則直線PA的方程為xx+yy=r2. 因?yàn)镻(x,y)在直線PA上,所以xx+yy=r2,故(x,y)滿足方程xx+yy=r2,即點(diǎn)A在直線xx+yy=r2上. 同理,點(diǎn)B在直線xx+yy=r2上. 所以xx+yy=r2是直線AB的方程,即切點(diǎn)弦所在的直線方程.
命題方法分析:題15和題16均考查了解決一類函數(shù)問(wèn)題的一種思想方法,即函數(shù)“同構(gòu)思想”. 題15考查的是“同構(gòu)思想”的直接應(yīng)用,應(yīng)用“同構(gòu)思想”能達(dá)到快速解決問(wèn)題的目的;題16以“同構(gòu)思想”為基礎(chǔ),通過(guò)“同構(gòu)”,起到了將復(fù)雜問(wèn)題轉(zhuǎn)化為學(xué)生熟悉且簡(jiǎn)單的問(wèn)題的目的. 而“同構(gòu)思想”源自蘇教版教材的“問(wèn)題與探究”.
2. 命題實(shí)踐
題18:(2021年南通市市直高三期中調(diào)研第21題)在△ABC中,已知D是BC上的點(diǎn),AD平分∠BAC,且AC-CD=.
(1)若AB=2BD=5,求△ABC的面積;
(2)若AB+BD=6,求AD.
【鏈接教材】
題19:(蘇教版選擇性必修2的閱讀題)我們?cè)媒M合數(shù)模型發(fā)現(xiàn)了組合恒等式C=C和C=C+C. 這里所使用的方法,實(shí)際上是將一個(gè)量用兩種方法分別算一次,由結(jié)果相同得到等式,這是一種非常有用的思想方法,叫做“算兩次”. 對(duì)此,我們并不陌生,如列方程時(shí)就要從不同的側(cè)面列出表示同一個(gè)量的代數(shù)式,幾何中常用的等積法也是“算兩次”的典范[3].
命題方法說(shuō)明:題18在最初命制時(shí),第(1)問(wèn)經(jīng)歷了多次調(diào)整,如最開(kāi)始證明的是=,后來(lái)調(diào)整為BD·sin∠ABC=CD·sin∠ACB,最終將(1)(2)兩問(wèn)都圍繞“算兩次”思想展開(kāi),本題就成了“算兩次”思想引領(lǐng)的一道典型數(shù)學(xué)題. 平時(shí)教學(xué)時(shí),教師應(yīng)立足教材,引領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展研究性學(xué)習(xí),發(fā)現(xiàn)更多、更美的數(shù)學(xué)結(jié)論.
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