專題討論課是師生在學(xué)習(xí)過程中以某個教學(xué)內(nèi)容為中心,在教師的指導(dǎo)下,學(xué)生先自學(xué),再進(jìn)行課堂討論的教學(xué)模式.高中數(shù)學(xué)在某些章節(jié)內(nèi)容上完后,可以適當(dāng)?shù)亻_展專題討論課.通過這種方式,既可以加深對所學(xué)內(nèi)容的理解,又可以促使學(xué)生產(chǎn)生新的想法,開闊眼界和思路,培養(yǎng)他們獨立思考的能力.
1 專題討論課的步驟
專題討論課的開展一般包含以下四步:
(1)教師事先根據(jù)學(xué)生遇到的問題或難點,和學(xué)生共同商定研究主題,并在組長的帶領(lǐng)下提前進(jìn)行自學(xué)和小組研究;
(2)小組確定組員在課堂上分享各小組研究成果,其他學(xué)生有不同意見可以進(jìn)行補充;
(3)教師作為課堂的引導(dǎo)者,必要時解答學(xué)生的疑問,并給予細(xì)致講解和歸納;
(4)課程結(jié)束時,教師要引導(dǎo)學(xué)生對問題進(jìn)行總結(jié)提升,并適當(dāng)給予評價和褒獎.
2 專題討論課案例
在學(xué)拋物線性質(zhì)的過程中,學(xué)生對拋物線的性質(zhì)“y1y2=-p2”產(chǎn)生了濃厚的興趣,要求老師組織一節(jié)課開展專題學(xué)習(xí),于是筆者和學(xué)生一起開展了一次專題討論活動.
2.1 問題的提出
課前,針對這個性質(zhì),給學(xué)生提出了以下問題:過拋物線y2=2px(p>0)焦點的一條直線和這條拋物線相交,兩個交點的縱坐標(biāo)為y1,y2.
(1)要證明y1y2=-p2可以從哪些角度入手,分別怎樣證明?
(2)此性質(zhì)還可以做哪些引申推廣?能否根據(jù)這一性質(zhì)得到一些新的結(jié)論?
(3)由此性質(zhì)推廣出的結(jié)論可解決哪些題型?
2.2 性質(zhì)證明的探討
針對上述問題(1),大家共同探討,得到證明思路如下:
三組A同學(xué):“由“y1y2=-p2”,聯(lián)想到韋達(dá)定理中的兩根之積,從而形成解題方向一.
四組B同學(xué):“對于拋物線的焦點弦,常規(guī)解決方法是利用拋物線定義進(jìn)行轉(zhuǎn)化,形成解題方向二”.
見學(xué)生沉默下來,筆者決定適當(dāng)引導(dǎo)一下:“同學(xué)們,直線過焦點,事實上就是直線和拋物線的兩個交點與焦點三點共線,從三點共線的角度又可以形成怎樣的證明方向呢?”
一組C同學(xué)積極發(fā)表了意見:“老師,可以利用直線方程和直線斜率公式解決.”筆者及時給予肯定:“C同學(xué)思維很活躍,還有同學(xué)有其他的想法嗎?”
學(xué)生想了一會兒,六組D同學(xué)補充發(fā)言說:“老師,我覺得還可以利用共線向量解決以及定比分點公式解決.”
學(xué)生的證明思路越來越廣,于是筆者留了十分鐘讓小組進(jìn)行討論,并讓幾位學(xué)生將他們的證明過程投屏.
證法1:利用韋達(dá)定理.
當(dāng)過焦點的直線斜率不存在時,直線方程為x=p2,代入y2=2px得y=±p,故y1y2=-p2成立.
當(dāng)直線斜率存在時,設(shè)其方程為y=kx-p2(k≠0),則x=yk+p2,代入拋物線方程y2=2px并整理得y2-2pyk-p2=0,由韋達(dá)定理知y1y2=-p2.得證.
證法2:利用拋物線定義.
記過焦點F的直線與拋物線交于兩點P1,P2,并設(shè)P1y212p,y1,P2y222p,y2.過點P1,P2分別作準(zhǔn)線的垂線P1P′1,P2P′2,P′1,P′2
為垂足.由拋物線定義知|P1P2|=|FP1|+|FP2|=|P1P′1|+|P2P′2|,即
y212p-y222p2+(y1-y2)2=y21+y222p+p,
兩邊平方整理得(y1y2+p2)2=0,所以y1y2=-p2.
證法3:利用斜率公式.
記過焦點F的直線與拋物線交于兩點P1,P2,并設(shè)P1y212p,y1,P2y222p,y2.
當(dāng)過焦點的直線斜率不存在時,直線方程為x=p2,代入y2=2px得y=±p,故y1y2=-p2成立.
當(dāng)直線斜率存在時,
k=y1-y2y212p-y222p=y1y212p-p2,
整理得y1y2=-p2.
證法4:利用三點共線.
由兩點式可得焦點弦P1P2所在的直線方程為
y212p-y222p(y-y1)=(y1-y2)x-y212p,
而焦點Fp2,0在直線上,則有
y212p-y222p(0-y1)=(y1-y2)p2-y212p.
整理,得y1y2=-p2.
證法5:利用共線向量(略).
證法6:利用定比分點(略).
筆者不斷引導(dǎo)學(xué)生,讓他們從多角度思考問題,并鼓勵學(xué)生積極參與探索、思考、創(chuàng)造,由此激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識,培養(yǎng)創(chuàng)新能力.
2.3 性質(zhì)結(jié)論的引申
學(xué)生發(fā)現(xiàn)一個小小的性質(zhì)可以有如此多的證明方法特別激動,但不能讓學(xué)生因為暫時的收獲興奮不已而阻擋思維的腳步,教師作為引領(lǐng)者要進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生去探索和發(fā)現(xiàn):“同學(xué)們,拋物線的這一性質(zhì)是否可以推廣和引申呢?”就像剛爬上山頂又遇到一座更美麗、更高的山峰,學(xué)生的斗志又被激發(fā)出來了.師生共同研究,學(xué)生總結(jié)了如下新的結(jié)論:
結(jié)論1若一條直線過拋物線y2=2px(p>0)
的焦點且與其交于不同的兩點(x1,y1),(x2,y2),則x1x2=p24,y1y2=-p2.
結(jié)論2若一條直線與拋物線y2=2px(p>0)的兩交點坐標(biāo)為(x1,y2),(x2,y2),且x1x2=p24(或y1y2=-p2),則該直線必過拋物線的焦點.
結(jié)論3若拋物線y2=2px(p>0)上有兩個點分別為A(x1,y1),B(x2,y2),且直線AB與x軸交于M(x0,0),則y1y2=-2px0,x1x2=x20.
結(jié)論4若一條直線與拋物線y2=2px(p>0)交于A(x1,y1),B(x2,y2)兩點,且y1y2=-2px0(或x1x2=x20),則該直線必過點(x0,0).
2.4 性質(zhì)結(jié)論的應(yīng)用
在學(xué)生得出結(jié)論的基礎(chǔ)上,筆者進(jìn)一步加以引導(dǎo):“同學(xué)們,在遇到問題時大家開動腦筋積極思考探究,這種研究精神太可貴了!給你們點贊!我們進(jìn)一步探究一下,用你們總結(jié)的結(jié)論可以解決哪些問題呢?”學(xué)生一聽,興致更高了,有的翻書,有的查資料,有的討論,熱火朝天!
過了大概七八分鐘,六組的E同學(xué)勇敢地走上了講臺,展示了她設(shè)置的題目和她的解答過程.
應(yīng)用1過拋物線y2=2px(p>0)焦點F的一條直線與拋物線交于P,Q兩點,設(shè)直線OP交準(zhǔn)線于點M.
求證:直線MQ平行于拋物線的對稱軸.
證明:設(shè)P,Q的坐標(biāo)分別為y212p,y1,y222p,y2,則
OP所在直線方程為y=2py1x.
令x=-p2,得yM=-p2y1.
又y1y2=-p2,則y2=-p2y1,所以
y2=yM.
故直線MQ平行于x軸,即直線MQ平行于拋物線的對稱軸.
筆者忍不住感嘆:“哇,E同學(xué)真是一個細(xì)致又樂于思考的好同學(xué),不僅對課本的例題了如指掌,而且可以另辟蹊徑找到不同的解法,分析得非常到位!”筆者這一頓夸獎,使得學(xué)生一個個像打了雞血一樣,爭先恐后地要上臺展示.
五組的范同學(xué)沖上講臺,展示了他的聰明才智.
應(yīng)用2已知點A(-1,0),B(1,-1),拋物線C:y2=4x,過點A的動直線l交拋物線C于M,P兩點,求OM·OP的值.
解:設(shè)M(x1,y1),P(x2,y2),因為M,P,A三點共線,所以
由結(jié)論(3)得x1x2=x2A=1,
y1y2=-2pxA=-2×2×(-1)=4.
所以O(shè)M·OP=x1x2+y1y2=5.
這位范同學(xué)有點小聰明但是學(xué)習(xí)持久力不強,剛好借此機(jī)會把他狠狠夸了一頓.筆者帶頭鼓起了掌:“小范老師設(shè)置的題目太好了,用了推導(dǎo)的新結(jié)論,長此以往,怕是要坐上為師的寶座了!”同學(xué)們哄堂大笑,使勁兒鼓起了掌!范同學(xué)雖然臉紅了,但是腰挺得更直了!
眼看快下課了,筆者說:“還有最后一個機(jī)會給你們!”說時遲那時快,沈同學(xué)已經(jīng)把她的勞動成果投屏到黑板上.
應(yīng)用3已知F為拋物線y2=x的焦點,點A,B在該拋物線上且位于x軸的兩側(cè),若OA·OB=2,求△ABO和△AFO面積之和的最小值.
解:設(shè)直線AB與x軸的交點為(x0,0)(x0>0),A(x1,y1),B(x2,y2),y2<0<y1.
由結(jié)論(3)得x1x2=x20,y1y2=-2px0=-x0.
所以O(shè)A·OB=x1x2+y1y2=x20-x0=2,解得
x0=2或x0=-1(舍),
則y2=-2y1.
因為S△ABO=12x0(y1-y2)=y1+2y1,
S△AFO=12|OF|y1=18y1,所以
S△ABO+S△AFO=98y1+2y1≥298y1×2y1=3,
當(dāng)且僅當(dāng)98y1=2y1,即y1=43時取等號.
所以△ABO和△AFO面積之和的最小值為3.
筆者忍不住夸獎:“在如此短的時間內(nèi),沈同學(xué)設(shè)置了如此典型的例題,不僅用到我們得到的結(jié)論,還利用了重要不等式求最值!”學(xué)生都向她投去了佩服的目光,這是前進(jìn)過程中最大的動力.此時已快下課,筆者帶領(lǐng)學(xué)生簡明扼要地總結(jié)了本次活動課,并鼓勵和肯定學(xué)生的積極表現(xiàn).
3 課后思考
通過本次專題討論課,學(xué)生掌握了新知識,解決了新問題,深刻體會到創(chuàng)造的喜悅,富有新意,也是創(chuàng)新意識的表現(xiàn).在教學(xué)過程中,教師要對學(xué)生的性格了如指掌,對學(xué)生的表現(xiàn)及時給予恰當(dāng)?shù)目隙ê凸膭?,哪怕是有些夸張的贊美,也能增強勇于表現(xiàn)的學(xué)生的自信心,其他學(xué)生看到臺上學(xué)生的優(yōu)異表現(xiàn),表現(xiàn)欲望也更強烈,從而形成良性循環(huán).
作為一名戰(zhàn)斗在一線的教育工作者,幫助學(xué)生打下扎實的知識基礎(chǔ),形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣以及探索鉆研的精神,讓他們對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)保持極大的持續(xù)的熱情,是我們的首要責(zé)任.所以,在以后的教學(xué)中,還要不斷地探索和思考,為學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力打下堅實的基礎(chǔ).