文/廣州市協(xié)和學校 朱禹蘭
項目式學習是一種以學生為中心,強調(diào)學生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)和對所學知識意義的主動建構的學習方式。它與建構主義理論、實用主義理論以及情境學習理論等有密切聯(lián)系。考慮到近幾年的高考難度大,知識點的應用靈活,但由于課時、學生接受能力等各種緣故,一些課外知識沒有辦法課內(nèi)處理,我們就采用問題導向法,用小組合作、項目式學習等方式激發(fā)學生的學習動力,促進他們的學習能力,結果學生的收獲還不錯。下面以“阿波羅尼斯圓”的學習為例,進行分析。
我們在平時的教學過程中設立了學習小組,小組成員的學習水平總體相差不大,大部分學生都會又一定的鉆研精神,樂于學習。而我們的項目式學習主要以作業(yè)中的難題為藍本,發(fā)現(xiàn)難題的關鍵所在,再根據(jù)實際大家一起設計一系列的學習清單,小組成員根據(jù)清單的引導,查找資料,匯總學習,再發(fā)現(xiàn)問題、查找資料、匯總學習、總結反思。
某天,學習小組的成員看到練習1:已知兩頂點A(-2,0),B(1,0),如果動點P 滿足|PA|=2|PB|,則點P軌跡所包圍的圖形面積為______.
同學們沒有接觸過這類問題,首選的是軌跡方程的解題思路:
設點P(x,y),由條件得P 的軌跡方程為(x-2)2+y2=4,根據(jù)圓方程得所圍成的面積為4π.本題較為常規(guī),同學們也沒有特別的感覺,完全按照題目條件進行整理即可得到結論.之后碰到練習2:滿足條件AB=2,的△ABC 的面積的最大值為_____.
同學們首選了解三角形的方法,通過余弦定理、同角三角函數(shù)的關系、三角形面積公式等一系列轉化得,解題過程如下:
令t=a2,y=-9t3+32t2-16t,即便運算能力較好的同學算到之一步,也發(fā)現(xiàn)求導之后運算更趨于復雜,這種方法基本失效,至此,問題出現(xiàn)。
我給學生建議將上下兩題進行對比,條件是否相當,可以得到的結論是否相似,對本題的簡化是否有幫助。有同學提出練習1 中的|PA|=2|PB|與練習2 中的條件相似,有相似的條件就可以模仿,練習1 求解的是P 的軌跡,練習2就對應地可以求解C 的軌跡,接著就是建系→求軌跡方程.放手給他們自己處理了之后,大致出現(xiàn)了三種情況:(Ⅰ)以AB 為x 軸,AB 的中點為坐標原點建系,得軌跡方程為(x-3)2+y2=8;(Ⅱ)以AB 為x 軸,A 為坐標原點建系,得軌跡方程為(x-4)2+y2=8;(Ⅲ)以AB 為x 軸,B為坐標原點建系,得軌跡方程為(x-2)2+y2=8;S△ABC==.到此,練習2 已完成,但我們還要繼續(xù)引導學生探究過程中值得思考的東西.引導學生通過總結,不管是哪種情況,得到C 的軌跡都為圓,并且圓的半徑始終為,這個結論是巧合還是必然?第一階段的作業(yè)已經(jīng)出現(xiàn),對比練習1 和2 可以得到什么結論?各小組根據(jù)這個問題上網(wǎng)查找資料。
經(jīng)由學生的自主學習和探究,得出以下結論:動點到兩個定點的距離之比為定值k(k>0 且k≠1),則該動點的軌跡為圓;有一部分同學在網(wǎng)上搜到了“阿波羅尼斯圓”的定義。并且找到了以下幾道習題:
(2)已知A(-2,0)、B(4,0),點P 為⊙C:(x+4)2+y2=16 上任意一點,問:是否存在這樣的常數(shù)λ,使得若存在,求出常數(shù)λ 的值.
這2 道題目作為堂練,限時半小時,半小時后學生自主講評.其中習題(1)30 位學生有16 人會做,學生的講解清晰:等腰三角形的作用是腰相等,即AB=AC,中線的作用是取一條腰長的一半,不妨設為,兩個條件合一起得AB=,且中線長確定即,恰好符合阿氏圓的兩個前提要求.通過解釋,剩余同學也表示理解并可以計算,整個講解過程2 分鐘.習題(2)也有近一半的同學有解題思路,全部為待定系數(shù)法,學生解法展示:
阿氏圓的定義和簡單的應用已經(jīng)有所嘗試,同學們根據(jù)題目總結出以下特征:
①涉及動點到兩定點的距離問題,可以考慮阿氏圓;
②條件為兩段舉例之比為定值k(k >0 且k≠1),可以考慮阿氏圓;
③阿氏圓的運算基本步驟為:設點、找關系、化簡。
(四)深入探究,熟悉性質(zhì)
課后學生自主學習分享有以下內(nèi)容:
(一)關于阿氏圓的一個幾何結論:如右圖,已知C 是以PQ 為直徑的圓D 上任意一點,則直線PQ 上兩點A、B 滿足(λ≠1)的充要條件為:⊙D 是以A、B 為定點,為定值λ(λ≠1)的阿波羅尼斯圓.以上結論學生通過知網(wǎng)查找資料獲得,該學生詳細講解并板演證明過程.
(二)根據(jù)阿氏圓的幾何結論,學生習題(2)的條件得:CP=4,CA=2,CB=8,則,從而得解法二:⊙C 是以A、B 為定點,的阿波羅尼斯圓,所以常數(shù)λ 的值為.
學生解法展示:(相似法)
(三)關于阿氏圓的幾個常見題型
(3)已知⊙C:x2+y2=1,P 是⊙C上任意一點,A(1,1)、,求(|AP|+2|BP|)min.
(4)已知A(0,1)、C(0,5),動點M 的軌跡為x2=4y,動點N 滿足|NC|=2,則=____.
(5)在△ABC 中,AB=2AC,AD是∠A 的平分線,且AD=kAC,
①求k 的取值范圍;②若S△ABC=1,當k 為何值時,BC 最短.
(6)已知定點O(0,1),點M 是圓(x+1)2+y2=4 上任意一點,請問是否存在不同于O 的定點A 使得為常數(shù)?若存在,試求出所有滿足條件的點A 的坐標,若不存在,請說明理由.
同學們上網(wǎng)查找此內(nèi)容基本完結,同學們自行整理歸納。以下為同學們整理的例子。
示例:1.定義:平面內(nèi),到兩點的舉例之比為常數(shù)的點的軌跡為圓;
2.相關題型:
例1.已知點A(0,3),⊙C:(xa)2+(y-2a+4)2=1.若圓C 上存在點M,使|MA|=2|MO|,則實數(shù)a 的取值范圍是____.
例2.已知A(4,0),B(4,4),P在以原點為圓心2 為半徑的圓上運動,求的最小值.
3.思想方法和考點總結:
①方法:為什么題中要已知一個圓又通過一個新定義再構造一個圓?是因為此題想考圓與圓的關系,從“存在”一詞可察覺,那么|R-R1|<|CC1|<|R+R1|;
②考點:圓與圓的位置關系→切線與圓→求方程…
知識點的總結從定義出發(fā),到例題的選取,知識點的應用以及方法的歸納總結都是學生自主完成。通過練習和總結,把倍長線段與圓結合的問題熟練解決,通過倍數(shù)快速與阿氏圓定義中的比例相結合,從而轉化成為普通的線段求和問題。