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椭圆及其标准方程中的几个亮点

2015-06-29于彩侠

课程教育研究·中 2015年6期
关键词:思维方法

于彩侠

【摘要】笔者参加学校组织的讲课大赛的准备工作中,对《椭圆及其标准方程》这一节进行了深度挖掘。本文从导入问题体现特色、分析方程加强运算(构造方程,等量代换,化简方程,注重形式、做好铺垫,思维拓展)、数形结合直观解题思想等几个方面,分析了《椭圆及其标准方程》这一节知识的几个亮点,展现了一些重要的数学思想。

【关键词】构造思想 思维方法 代换

【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)06-0127-02

若能够恰当的运用课程资源,精当的设计适合学生的学习活动,进行探究性、研究性的教学,则课堂教学不仅有利于学生掌握本节的基本内容,而且能激发学生的探索性和求知欲,从而达到很好的教学效果。前阶段,笔者有幸参加了本学校组织的青年教师讲课大赛,接到参赛通知之后,翻看了一下自己所任学科的进度,到比赛时,教学进度应该在椭圆那一单元,于是,没有太多的思考就选择了《椭圆及其标准方程》这一节,想着本节就一个定义两个方程,前期的准备工作和比赛过程应该比较轻松,但是,深度的挖掘之后,发现内容并非自己想象的那么浅显、单一,本节涵盖了丰富的数学思想方法。经过一番努力,此次大赛中,笔者受益匪浅,对本节中的几处亮点感触颇深,下面就谈谈本节的一些亮点,以期抛砖引玉。

亮点一:导入问题,体现特色

课堂前期,学生用自己准备的工具——笔、绳子、纸板画出圆,回忆了圆的定义,然后再用工具按照一定的要求画出椭圆,从而给出椭圆的定义。运用类比高中研究圆的性质的方法进一步研究椭圆的性质。初中学习圆的知识时,主要运用定理、公理以及结合题设来解决圆的相关问题,在高中用的是解析法学习圆的知识,先建立坐标系,然后得出圆的方程,再运用所得方程去研究圆的有关性质,即用代数方法解决几何问题,为了更好的研究椭圆的性质,类比高中研究圆的性质的方法,也用解析法,先建立适当的坐标系,得出椭圆的方程,再研究椭圆的性质。这一教学环节,使学生明白了接下来为什么要推导学习椭圆的标准方程,理解了解析几何的含义——用代数方法解决几何问题。解析几何的试题年年有,年年变化,但是万变不离其宗的是对解析几何思想和坐标法的考查,《椭圆及其标准方程》这一节的学习展开过程就是解析几何整个课程的一个经典缩影,最能体现出解析几何的特色。

亮点二:分析方程,加强运算

根据解析几何中求曲线方程的步骤和方法求出椭圆的方程:

(1)焦点在x轴上:■+■=2a(a>c>0);

(2)焦点在y轴上:■+■=2a(a>c>0).

对于这样比较复杂的方程,应该怎样化简呢?学生自由化简时,由于学生在上课之前对本节都已经预习了,所以学生都按照教材上的方法进行化简的,运算复杂,运算量大。由于课堂上时间有限,在课外时间,笔者和学生一起探讨了其它化简方程的方法。

1.方法引入:构造方程,等量代换

在学习必修一函数时,有这样的类型题目:已知函数f(x)满足f(x)+2f(■)=2x,求函数f(x)的解析式。本题中可以把f(x)+2f(■)=2x看成关于f(x)和f(■)的方程,则一个方程是不能求出两个未知量的,必须再构造一个方程,即运用代换思想,得到f(■)+2f(x)=■,解方程组f(x)+2f(■)=2xf(■)+2f(x)=■,从而求出f(x)的解析式。例如题目:已知偶函数f(x)、奇函数g(x)满足关系式f(x)+g(x)=x2+2x,也是用类似的方法解决。

2.化简方程

(1)焦点在x轴上(构造方程)

由以上例子得到启发,在化简椭圆方程时,把■和■分别看做两个未知量,再构造一个对偶式的方程■-■=M(?鄢),与原方程左右对应相乘,得出M=■,(?鄢)式再与原方程相加,消去一个根号,得■=■+a,然后两边平方即可得到椭圆的方程为■+■=1。此化简方程的过程体现了数学中的构造思想方法。

所要化简的方程对称优美,结构和谐,乍看无从下手,但抓住方程的对称情况,构造出新的方程,则能更简单的解决出问题。

(2)焦点在y轴上(代换思想)

化简焦点在y轴上时的方程时,不必重复上述化简的过程,把此方程与焦在x轴上的方程对比,发现两个方程形式相同,不同之处就是把x和y对调了一下位置,所以最终化简的结果也即是x和y的位置对调。代换的方法是一种典型的解题方法,应用于等量代换、不等量代换、变量代换、三角函数代换等知识领域。解题时,根据知识的内在联系,转化数量关系,从而简化整个解题过程。

3.注重形式,做好铺垫

数学教材中,各节内容环环相扣,层层加深,椭圆的方程化简到■+■=1时,让学生从所建坐标系的图中找出表示a,c,■的线段,表示这三个量的线段恰巧是直角三角形的三条边,令一直角边的长■=b(b>0),则得到椭圆的标准方程,方程简单整齐,而且为下一节进一步研究椭圆的性质做了铺垫。由于引入了量b,性质中的范围、定点、轴等,表示的时候很方便,大大简化了一些运算量。

4.思维拓展

笔者曾在一文章中看到作者对一道经典试题的探究,亦觉得很感兴趣,对此欣赏不已。

题:若(■+x)(■+y)=1,证明:x+y=0.

解析:根据题目条件的对称性,设(■-x)(■-y)=M,

与原式对应相乘,则M=1,即(■-x)(■-y)=1,

因为(■+x)(■-x)=1,

与原式对比,得到■-x=■+y.

设函数f(x)=■-x,显然该函数为减函数,

则有f(x)=f(-y),从而x=-y,x+y=0.

本解题思路体现了函数和方程中的构造和代换的思想方法。

课外时间和学生一起如此的探讨,能够大大调动学生学习数学的积极性,激发学习数学的求知欲,提升学生的解题技能,增强学生的思维能力,让学生感受到数学的形式美、本质美。

亮点三:数形结合,直观解题

华罗庚指出:“数缺形时少直观,形少数时难入微;数形结合百般好,隔离分家万事休”。数形结合这一重要思想贯穿了高中整个数学,它把抽象的数学语言与直观的图形相结合,往往使复杂问题简单化,到达优化解题的目的。本节由椭圆的图形利用解析法得到了椭圆的方程,实现了由“形”到“数”的转变,若已知了“数”,通过观察分析,有时也会得到我们所熟悉的“形”。例如:求方程■+■=8所表示的椭圆的标准方程。若按部就班的化简,显然走了弯路,若从方程的含义出发,动点(x,y)的轨迹为椭圆,得出相应的数a=4,c=3,很快就求出椭圆的标准方程。

在教学中,营造氛围,引导学生开展问题探究,发展数学思维,提高学生的解题能力,重本真教学,轻形式教学,即让学生透彻理解数学概念的成因,把握数学思想方法的原理,不仅要让学生知其然,更让学生知其所以然,这是一位教师应有的教学智慧。在本节中,笔者不仅让学生掌握了椭圆的定义和两种形式的标准方程,而且把以上分析的思想方法渗透到了教学当中,学生兴致高涨,通过师生、生生之间的合作、交流、探讨,学生感悟出了源于教材且高于教材的丰富知识。

参考文献:

[1]崔志荣.何昌来.追求本真教学,打造绿色课堂[J].《中小学数学》(高中版),2014(1-8):30

[2]王淼生.对一道全俄奥林匹克试题的肤浅探究[J].《中小学数学》(高中版),2014(1-8):9

[3]赵银仓.利用教材资源开展探究性学习[J].《中国数学教育》(高中版),2013(5)

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