[摘 要] 縱觀近年來的高考試題,壓軸小題看似形式簡單,知識面卻很廣,且具有立意深刻等特點,往往能較好地考查學(xué)生的數(shù)學(xué)能力與素養(yǎng). 文章以一道壓軸小題為例,具體從教學(xué)分析、狀況展示、教學(xué)實錄與教學(xué)思考等方面來展現(xiàn)壓軸小題的教學(xué)價值.
[關(guān)鍵詞] 思維;智慧;方法;壓軸小題
出現(xiàn)在考卷中的一道題往往蘊含著豐富的知識、思維與方法等. 在教學(xué)中,借助一道題的探索來夯實學(xué)生的知識基礎(chǔ),鼓勵學(xué)生自主提煉數(shù)學(xué)思想、解題思路與方法等,是提高學(xué)生解題能力的前提,尤其是解題反思能有效拔高學(xué)生的思維,幫助學(xué)生形成觸類旁通的解題能力,發(fā)展數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)[1]. 本文借助一道學(xué)校周練中的壓軸填空題,從以下幾方面展開教學(xué)與思考.
呈現(xiàn)試題
已知平行四邊形ABCD的四個頂點恰巧都處于函數(shù)f(x)=log的圖象上,若點A(2,1),B
,2
,則平行四邊形ABCD的面積是______.
教學(xué)分析
本題為一道綜合性填空題,問題以函數(shù)為載體,立足平面幾何圖形,把四邊形的四個頂點坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成函數(shù),實現(xiàn)了代數(shù)與幾何的深度融合. 就本題而言,它將數(shù)形結(jié)合思想、轉(zhuǎn)化思想等有機地融入其中,意在考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識與解題方法的掌握程度. 通過解題狀況,可看出學(xué)生真實的思維水平與數(shù)學(xué)素養(yǎng). 因此,這一道看似簡單、平淡無奇的小題,蘊含著豐富的內(nèi)容與思想,具有探討與研究的價值和意義.
學(xué)生解題狀況
本班47人,僅有3人在測試時做對了本題. 在與學(xué)生溝通交流后,總結(jié)出學(xué)生出錯的根源有:①測試時,因為做本題之前的試題花費了不少時間,本題作為填空題的最后一題,認(rèn)為肯定很難,所以想都沒想就直接放棄了;②對于題干中出現(xiàn)的平行四邊形這個條件,不知道該怎么使用;③少數(shù)學(xué)生計算錯誤.
教學(xué)過程
1. 展示問題,揭露解法
教師用PPT展示本題,邀請一名做對的學(xué)生具體講解自己的解題思路,并強調(diào)本題待解決的是“特定條件下平行四邊形的面積”,讓學(xué)生明確本節(jié)課研究的主題與大方向.
生1:先設(shè)兩個頂點(點C和點D)位于曲線上的坐標(biāo),再結(jié)合平行四邊形所具備的條件來建立方程組,由此獲得點C的坐標(biāo),最終求出平行四邊形ABCD的面積.
教師肯定了這種解題思路,并借助投影儀將該生的解題步驟展示出來,供所有學(xué)生分析與思考.
投影:設(shè)點C(x,f(x)),D(x,f(x)),鑒于ABCD是一個平行四邊形,那么==
,-1
. 根據(jù)已知條件構(gòu)建方程組
x
-x
=,
f(
x)-f(
x)=-1,
·
=,解得C(-2,-1),則點C到直線AB:y=-x+的距離d等于. 由此獲得結(jié)論:S=AB·d=.
師:觀察生1的解題過程,可見他將幾何問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)問題后,借助方程組實施解題,此為最常用的解題方法,值得贊揚. 但這種解題方法存在的弊端就是運算繁雜,耗費時間較長. 生1解本題花費了多少時間?
生1:大約6分鐘.
設(shè)計意圖 用多媒體展示問題,以及做對學(xué)生的解題過程,可節(jié)約板書時間. 投影正確的解題方法,意在讓學(xué)生明白本題的難度系數(shù)并不是特別大(班上確實有同學(xué)能夠做對),無形中為做錯的學(xué)生建立解題信心,而時間花費問題的提出為優(yōu)化解題方法奠定了基礎(chǔ).
2. 分析問題,探尋思路
師:大家一起觀察這個解題過程,說說你們的新發(fā)現(xiàn).
生2:從平行四邊形的角度來看,其中蘊含的兩個條件可協(xié)助我們用向量相等列出兩個等式.
生3:本題還有“點A,C關(guān)于原點對稱”這個隱性條件.
生4:根據(jù)條件可知,f(x)是奇函數(shù).
設(shè)計意圖 利用問題引導(dǎo)學(xué)生自主通過對基本解題方法的觀察、分析與總結(jié),獲得“發(fā)現(xiàn)”的能力. 師生、生生之間積極的互動與交流,可提升學(xué)生思維的活躍度,為接下來的探究服務(wù).
3. 積極引導(dǎo),優(yōu)化解法
師:大家都擁有一雙善于發(fā)現(xiàn)的眼睛,若想利用好“f(x)是奇函數(shù)”這個條件實施解題,該怎么處理呢?
生5:因為f(x)是奇函數(shù),所以其圖象必然關(guān)于原點對稱. 結(jié)合平行四邊形的性質(zhì)不難獲得坐標(biāo)原點即平行四邊形ABCD的對角線的交點,以及點C(-2,-1),D
-,-2
,則平行四邊形ABCD的面積就唾手可得了.
師:很好,請大家沿著這條解題思路,將解題過程寫在本子上,并注意需要花費多少時間.
教師擇取生5規(guī)范的解題過程投影展示:如圖1所示,因為(-∞,-1)∪(1,+∞)為函數(shù)f(x)的定義域,f(-x)=log=log
=-f(x),所以f(x)是奇函數(shù). 鑒于ABCD是一個平行四邊形,根據(jù)其對角線的對稱性,易求得點C(-2,-1),D
-,-2
,則點C到直線AB:y=-x+的距離d等于. 因此,S=AB·d=. (耗時3分鐘)
教師贊揚了生5的解題過程,并要求大家比較生1和生5的解題方法,說說自己的看法. 當(dāng)大部分學(xué)生都表示生5的解題方法條理清晰、運算量小且耗時少時,一位學(xué)生舉手提出自己還有更簡便的解題方法.
生6:既然確定平行四邊形ABCD的對角線的交點為坐標(biāo)原點,那么它的面積就是△AOB的面積的4倍,因此求出△AOB的面積即可獲得結(jié)論.因為S=·AB·d′=××=,所以S=4S=.
竟然有如此簡單的解法,這令所有學(xué)生耳目一新,大家都向生6投去了欽佩的目光. 教師也充分肯定了生6的解法,并著重強調(diào)計算原點O到直線AB的距離,比計算點C到直線AB的距離更簡便.
設(shè)計意圖 從構(gòu)建主義理論出發(fā),在已有知識或方法上構(gòu)建新知識或新方法更容易一些. 此處,引導(dǎo)學(xué)生觀察其他學(xué)生的解題方法,并從中找到靈感發(fā)現(xiàn)新的解題思路,不僅進一步夯實了知識基礎(chǔ),還優(yōu)化了解題思維,提高了解題能力.
此時課堂進入了高潮階段,學(xué)生的思維異常活躍,對于△OAB的面積,又提出了新的解法.
生7:對于△AOB的面積,還可以通過割補法來獲得,即延長AB分別與x軸、y軸相交于點M,N,則S=S-S-S.
師:原來本題的難度并沒有想象中那么大,咱們在解題時只要對函數(shù)f(x)的性質(zhì)進行深入分析就能發(fā)現(xiàn)端倪. 由此可見,解題需要思考與表述同行.
4. 鞏固練習(xí),提升能力
如圖2所示,已知點A,B分別是橢圓C:+y2=1的上頂點與右頂點,若過原點O的直線與橢圓C相交于點E,D,與線段AB相交于點M,且點E位于第一象限,則四邊形DBEA面積的最大值是多少?
學(xué)生經(jīng)思考與分析,提出如下兩種解法.
解法1 設(shè)DE:y=kx(k>0),與橢圓C聯(lián)立方程組,獲得點E
,
,D
,
. 假設(shè)點E,D到直線AB:y=-x+1的距離分別是d,d,則S=AB(d+d). 代入點E,D的坐標(biāo),經(jīng)化簡得S=··=2≤2,當(dāng)且僅當(dāng)k=時,等號成立.
解法2 假設(shè)點E(x,y),D(-x,-y),點E,D到直線AB的距離分別是d=,d=,則S=AB(d+d)=x+2y. 又+y=1,所以S=≤=2,當(dāng)且僅當(dāng)x=2y時,等號成立.
當(dāng)大部分學(xué)生認(rèn)同上述兩種解法時,一名學(xué)生提出了新的看法.
生8:根據(jù)以上解法中的“等號成立”的條件,我認(rèn)為點E,D是與AB平行的直線和橢圓相切的切點. 設(shè)點E,D位于與AB平行的直線上,且位于橢圓上,同時到AB的距離之和最大,也就是點E,D是與AB平行的直線和橢圓相切的切點. 從橢圓的對稱性可知,點E,D所在的直線必然經(jīng)過原點. 利用上述條件,可輕松解決問題.
學(xué)生一致認(rèn)為生8提出的解法與前面兩種解法相比,思路更加清晰,運算量更小. 這或許就是數(shù)學(xué)學(xué)科獨特的魅力,大思維隱藏在問題背后,等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn).
設(shè)計意圖 一題多解可進一步鞏固學(xué)生的解題思維,讓學(xué)生在常規(guī)解題方法中探尋更多信息,獲取新思路,感知數(shù)學(xué)學(xué)科的解題樂趣,有效提高學(xué)習(xí)積極性.
教學(xué)思考
1. 立足基礎(chǔ)
新課標(biāo)強調(diào)發(fā)展學(xué)生的“四基”與“四能”,是數(shù)學(xué)教學(xué)的首要目標(biāo). 尤其在以能力立意與素養(yǎng)立意為考查目標(biāo)的大背景下,“四基”作為最基本的內(nèi)容,處于最關(guān)鍵的節(jié)點. 在實際教學(xué)中,教師應(yīng)著重關(guān)注基礎(chǔ)知識形成的過程,讓學(xué)生從本質(zhì)上掌握知識與技能,體會數(shù)學(xué)思想方法,從而積累豐富的活動經(jīng)驗,讓數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)在不知不覺中得以有效發(fā)展.
在本節(jié)課教學(xué)中,教師對原題和學(xué)生的正確解法的展示,不僅啟發(fā)了所有學(xué)生的思維,讓學(xué)生明確了最基本的解題方法,還成功幫助學(xué)生建立了解題信心. 因此,立足基礎(chǔ)是解題教學(xué)的關(guān)鍵.
2. 優(yōu)化思維
數(shù)學(xué)是思維的體操,數(shù)學(xué)教學(xué)以發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)思維為大方向. 尤其是解題教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生獲得分析問題與解決問題的能力是“授人以漁”的體現(xiàn). 值得注意的是,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是不斷進行知識構(gòu)建的過程,教師可在學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)上,擇取恰當(dāng)?shù)臅r機將問題展示給學(xué)生,激起學(xué)生認(rèn)知沖突,引導(dǎo)學(xué)生自主產(chǎn)生知識遷移的想法,從而自主發(fā)現(xiàn)、構(gòu)建新知.
學(xué)生所接觸的模擬題或高考真題都具有較強的靈活性,存在多種解法,教師在進行解題指導(dǎo)時,可結(jié)合學(xué)生實際認(rèn)知經(jīng)驗與習(xí)慣,引導(dǎo)學(xué)生不斷優(yōu)化思維,選擇最便捷的方式實施解題,以節(jié)約考試時間,提高解題效率[2]. 事實證明,在方法得當(dāng)、思維清晰的狀態(tài)下,一些綜合性很強的小題往往擁有思維容量大,但過程簡明的解題方法. 因此,解題思維不僅反映學(xué)生的解題能力,也體現(xiàn)學(xué)生對知識本質(zhì)的理解程度.
3. 反思提升
新課標(biāo)認(rèn)為:數(shù)學(xué)教學(xué)就是應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決問題的一種綜合性實踐活動,開展數(shù)學(xué)教學(xué)的目的就在于培養(yǎng)學(xué)生自主探索、合作交流與反思提升的能力[3]. 想讓學(xué)生從一個具體問題中掌握基本的解題方法,獲得舉一反三的能力,就需要帶領(lǐng)學(xué)生從不同的維度去思考與分析問題,引導(dǎo)學(xué)生在變式訓(xùn)練中感知知識間的聯(lián)系,完善認(rèn)知結(jié)構(gòu).
在本節(jié)課教學(xué)中,教師通過一道經(jīng)典練習(xí)題,引導(dǎo)學(xué)生不斷優(yōu)化解題思維,讓學(xué)生通過一題多解認(rèn)識知識本質(zhì);通過對解題思維的切入點、障礙點,以及解題方法的總結(jié),從真正意義上幫助學(xué)生夯實知識基礎(chǔ),帶來解題成就感,為發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)奠定基礎(chǔ).
總之,當(dāng)學(xué)生進入考場,審?fù)暝囶}后能快速回憶與之相關(guān)的知識、解題方法或解題思路確實存在一定難度. 想要快速解題,關(guān)鍵在于日常教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生思考應(yīng)用哪種解題策略能在最短時間內(nèi)高效、精準(zhǔn)地分析問題并解決問題,從而使學(xué)生從容面對考試.
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