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提升學生核心素養(yǎng) 促進解題效率提升

2023-10-21 11:58孟偉
中學數(shù)學·高中版 2023年10期
關鍵詞:數(shù)學素養(yǎng)閱讀能力解題

孟偉

摘要:在功利教育的影響下,大多師生過于追求短期效益,“灌輸”和“刷題”成為了數(shù)學學習的主旋律,學生表達能力和閱讀能力的培養(yǎng)常常被忽視.本文中以解題為主線,闡述了閱讀能力在發(fā)展學生思維能力和解題能力中的價值,以期師生能夠關注閱讀能力的提升,以此切實提高學生數(shù)學素養(yǎng).

關鍵詞:解題;閱讀能力;數(shù)學素養(yǎng)

談起閱讀,大多數(shù)學生會認為那是一些文科課程應該做的事情,數(shù)學屬于理科,數(shù)學學習的重點就是解題,但事實上數(shù)學閱讀能力的培養(yǎng)同樣重要.閱讀是人類汲取知識的主要手段,在數(shù)學學習中汲取和借鑒前人經驗更有利于學生認識、理解、掌握數(shù)學知識,進而應用數(shù)學知識解決問題.

高中數(shù)學課本中許多概念、公式和定理的形成都有它的歷史背景.如果在課前多引導學生閱讀一些歷史故事,讓他們領悟知識形成的背景及產生的過程,更有利于激發(fā)學習興趣,也便于他們能夠更加全面地認識和理解新知.然在現(xiàn)實教學中,學生數(shù)學閱讀能力的培養(yǎng)并沒有得到足夠的重視,學校更多關注的是升學率,教師為了提高升學率通常將學生的業(yè)余時間安排得很滿,屬于學生的閱讀時間很少.即使有閱讀時間大多也是語文教師安排的與考試相關的名著閱讀,屬于學生的數(shù)學閱讀時間少之更少.因此,在學生的潛意識里就形成了數(shù)學學習就是解題,若想提高數(shù)學成績就要多做題這一片面認識.為此,大多學生對于課本上的閱讀內容走馬觀花,也就更談不上自主閱讀數(shù)學書籍了,導致數(shù)學閱讀與數(shù)學學習漸行漸遠.為了培養(yǎng)學生閱讀能力,喚醒學生的數(shù)學學習興趣,筆者借助閱讀在數(shù)學解題中的一些具體應用,帶領學生體會數(shù)學閱讀價值,以此促進學生數(shù)學素養(yǎng)的提升.

1 反復閱讀,厘清題意

在解數(shù)學題時,順利求解的第一步就是理解題意,而這需要靠閱讀來完成.通過閱讀發(fā)現(xiàn)已知與未知間的聯(lián)系,從而運用公式、定理為已知和未知搭建起相互溝通的橋梁,確定解題思路.然有些數(shù)學題目過于抽象和復雜,學生很難理解題意.對于這類問題,教師可以引導學生反復進行閱讀,逐詞逐句分析,從而根據(jù)對數(shù)學語言和數(shù)學符號的感知挖掘出隱藏于題目中有價值的信息,進而找到解題方法.

例1 已知實數(shù)x,y滿足x-x+1=y+3-y,求x+y的最大值.

師:請同學們仔細閱讀題目,看看已知條件x-x+1=y+3-y有什么特征,該如何求解呢?

生1:因為x-x+1=y+3-y,所以x+y=x+1+y+3≤2x+y+42,則(x+y)2≤2(x+y+4),得-2≤x+y≤4,故x+y的最大值為4.

師:很好!聯(lián)想一下圓,看看你們能發(fā)現(xiàn)什么?

問題雖然得以順利求解,但一些基礎較為薄弱的學生理解起來還有一定的難度,于是教師引導學生從圓的角度去分析,將代數(shù)問題逐漸幾何化,從而借助圖形的直觀性來求解.很快就有學生找到了如下方法.

生2:設x+1=u,y+3=v,則x-x+1=y+3-y可化為u2-1-u=v-v2+3,即u-122+v-122=92(u,v為正數(shù)).這樣問題可以轉化為求x+y=u2-1+v2-3=u2+v2-4的最大值,再轉化為求圓

u-122+v-122=92(u,v為正數(shù))

上任意一點Q(u,v)與原點O距離的平方的最大值.結合圖形,可得x+y的最大值為322+222-4=4.

例1經過生2的換元轉化,結合幾何圖形找到了新方法.在解題過程中,引導學生從不同角度反復閱讀,學生不僅順利理解了題意,而且找到了解決問題的突破口,便捷求解了問題.

2 類比轉化,融會貫通

眾所周知,轉化是解題的必經之路.類比轉化是常用手段,通過對相似、相關內容的聯(lián)想,從而將陌生的問題轉化為熟悉的問題,借助二者的區(qū)別與聯(lián)系找到解題的切入點,從而順利解題.值得注意的是,閱讀是發(fā)現(xiàn)相似或相關內容的前提,解題時需要先通過閱讀形成感性認知,進而應用理性的分析逐漸將問題向正方向轉化,直至順利求解.

例2 設A={x|1≤x≤3},又設B是關于x的不等式組x2-2x+a<0,x2-2bx+5<0的解集,且AB,確定a,b的取值范圍.

例2乍看上去就是不等式組的解集問題,但因為是含參的不等式組,若直接求解顯然比較困難,為此仔細分析發(fā)現(xiàn)求解本題時,可以轉化成求方程根的問題,進而根據(jù)方程根的分布確定不等式組的解集.于是,記f(x)=x2-2x+a,B1為不等式x2-2x+a<0的解集;記g(x)=x2-2bx+5,B2為不等式x2-2bx+5<0的解集.于是B=B1∩B2,且AB.通過這兩個式子可以得到,f(1)<0,且g(1)<0;f(3)<0,且g(3)<0.代入方程組,得-1+a<0且6-2b<0;3+a<0且14-6b<0.解得a<-3且b>3.這樣,將不等式的解與方程的實根聯(lián)系在一起,使求解水到渠成,輕而易舉.

上述解法中通過有效閱讀和聯(lián)想將問題進行了合理的轉化,將不等式的解與方程的根相類比,化解了題目的難度.閱讀可以使不同知識點相互溝通,提升解題效率.

3 閱讀分析,合情推理

在數(shù)學教學中發(fā)現(xiàn),部分學生在解數(shù)學題時常急于求成,不重視題目的閱讀分析,拿起題就算,待發(fā)現(xiàn)無法求解時再轉換策略,這樣不僅會浪費寶貴的時間,而且容易挫傷信心,得不償失.因此,在日常教學中,要重視學生閱讀能力的培養(yǎng),讓學生學會通過閱讀提煉有價值的信息,通過大膽猜測找到解題方法.

例3 數(shù)列{an}的前n項和Sn=2n-an,計算該數(shù)列的前4項并猜想{an}的通項公式.

問題給出后,學生迅速求出了數(shù)列的前4項.

生1:前4項分別為a1=1,a2=32,a3=74,a4=158.

師:很好!仔細閱讀上面的計算結果,你能猜出{an}的通項公式嗎?

在教師的引導下,學生開始關注計算結果,由1,32,74,158這幾個具體的數(shù)大膽猜測出an=2n-12n-1.那么,該猜測是否合理呢?為了進一步驗證其合理性,教師又引導學生進行邏輯推理.

生2:當n=1時,左邊a1=1,右邊=1,故猜想成立.假設n=k(k∈N*)時,猜想也成立,則Sk=2k-ak=2k-2k-12k-1.當n=k+1時,Sk+1=2(k+1)-ak+1,解得ak+1=12[2(k+1)-Sk]=2k+1-12(k+1)-1,所以當n=k+1時,等式也成立.故猜想成立.

師:很好,通過對猜想的合理分析證明了結論,看來解此類問題的方法大家都已經掌握了.

上述解法中在求解{an}通項公式時并沒有直接推理,而是引導學生通過分析數(shù)列的前4項,大膽猜想出an,這樣不僅提高了求解速度,而且有利于學生邏輯思維能力的提升.閱讀數(shù)學資料容易發(fā)現(xiàn),任何公式和定理的得出都需要經歷聯(lián)想和假設的過程,在教學中要多制造一些機會讓學生大膽猜測,讓學生的思維能力在猜測中得以提升.

4 邏輯推理,升華能力

數(shù)學閱讀能力與邏輯推理能力息息相關,閱讀能力是邏輯推理的前提和保障.但在解決一些比較棘手的數(shù)學問題時,僅靠審題和猜測有時很難求解,為此需要適時加入一些邏輯推理,使問題的發(fā)展更有目的性和層次性,更有利于知識生成和解題效率提升.

例4 函數(shù)f(x)=13x3+12ax2+bx在區(qū)間[-1,1),(1,3]內各有一個極值點.

(1)求a2-4b的最大值;

(2)當a2-4b=8時,設函數(shù)y=f(x)在點A(1,f(1))處的切線為l,若l在點A處的切線穿過函數(shù)y=f(x)的圖象(即動點在點A附近沿曲線y=f(x)運動,經過點A時,從l的一側進入另外一側),求函數(shù)f(x)的表達式.

問題給出后,學生很快得到了第(1)問的答案16.

對于第(2)問,先對f(x)進行求導得f′(1)=1+a+b,此時函數(shù)在點(1,f(1))處的切線方程y-f(1)=(1+a+b)(x-1),即y=(1+a+b)x-23-12a.因為切線穿過函數(shù)圖象,令g(x)=f(x)-[(1+a+b)x-23-12a],所以g(x)在x=1兩側的函數(shù)值異號,則x=1不是g(x)的極值點.而g(x)=13x3+12ax2+bx-(1+a+b)x+23+12a,且g′(x)=x2+ax-a-1=(x-1)(x+1+a).

若1≠-1-a,則x=1和x=-1-a都是g(x)的極值點,所以1=-1-a即a=-2.由a2-4b=8,得b=-1.故f(x)=13x3-x-x.

例4是一道“三次函數(shù)求導”問題,在解題過程中運用了邏輯推理,使問題變得更簡單、可控,求解更高效.

總之,在教學中應重視數(shù)學閱讀能力、表達能力等的培養(yǎng),以此來開闊學生的視野,豐富學生的內涵.同時,學生的閱讀能力提升了,讀題審題的能力自然也就提升了,題目讀懂了也就覺得數(shù)學不那么復雜和抽象了,解題速度和準確率自然也就提升了.這樣不僅提升了學生解題能力,思維能力和邏輯推理能力也得到了提升,促進了教學目標的實現(xiàn),為后續(xù)學習奠基了堅實的基礎.

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