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关于引领学生深度学习的几点做法

2019-12-25江苏省南京市第十二初级中学李正球

中学数学杂志 2019年24期
关键词:深刻性一元二次方程实数

江苏省南京市第十二初级中学 李正球

每次考试过后,总有教师埋怨:这个因式分解题平时都练过好几次了,可还是有许多学生不会做或做错!那个平面几何对称性问题,只是将作业题中图形的位置改变了一下,怎么还是有好多人做不出!于是,教师往往怀疑学生的学习能力,甚至认为,有些学生根本不是学习的料儿,大有“朽木不可雕也”之嫌.于是问题来了,学生每天坐在教室里,说辛苦真的很辛苦,可辛苦之后却收获不大.难道他们真的不会学习?还是教师的引导出了问题?在笔者看来,学生如何学固然重要,但从教师教的角度看,教师的责任更大.学生出错,往往是对课堂上所学的知识一知半解所致,要彻底改变这种想象,必须要让学生学会深度学习.所谓数学深度学习,即要求学生真正感悟数学,领会数学,善于发现数学学科内部的规律,从而自觉地利用这些规律去解决数学问题.笔者认为,学生的深度学习,离不开教师的引领,脱离了教师引领,学生的学习只能浮于表面,既达不到广度,更达不到深度.因此,教师教学中引导学生深度学习,应在知识的广度上和深度上做足文章.

一、由点连线,构建知识的完整性

一知半解是学习的大忌,尤其是数学这门学科.产生这种现象的根本原因在于,学生所学的知识往往是孤立的、零散的,因而,考试时,不会把相关知识串联起来.比如,见到矩形的四边中点的连线是菱形,却不知道等腰梯形的四边中点的连线也是菱形.遇到相关问题,学生只会回忆以前有没有遇到这道题,遇到的或许会做,没有遇到的就自然不会做了.这种思维僵化的根本原因,是在学习中只能看见一道一道题,即一个一个点,却看不到一个一个点背后的一条线,缺乏对知识的完整性与系统性的构建.因此,在初中数学教学中,教师要引导学生深度学习,首先应教会学生从每天做的题目出发,由点连线,构建知识的完整性.

比如,实数是初中数学的基石,初中数学的许多问题与实数有关,比如,研究一元二次方程的实数解,在实数范围内因式分解,实数比大小问题等,这就要求学生从整体上认识实数.或许,有的教师认为,实数就是有理数与无理数的统称,没有必要大做文章.其实,这种看法高估了学生,有一次我问一名学生,π是什么数?他回答“π是3.14”.我接着问,3.14是什么数?他回答“是无限小数”.我再问“无限小数是有理数还是无理数”,他就犹豫了,想了很大一会儿,回答说“是有理数”.然后我又问“那π是有理数吗”,他又犹豫了,还是旁边一名学生回答得干脆——“π是无理数”.于是产生了一对矛盾:π是3.14,是有限小数,却是无理数.这名学生的脸上一片茫然.而产生这种错误的认识的真正原因,其实是这名学生平时只看到一个一个数,却没有去关注数其实是个体系,于是会犯“一叶障目”或者“只见树木不见森林”的错误.可见,引导学生建立知识体系是何等重要.

其实,初中数学的每一块核心内容都是一个完整的知识体系,如实数体系,代数式体系,平面几何体系,函数体系,方程体系,概率与统计体系等,教师应该引导学生从整体上把握住各体系的结构,由点连线,才能使学生深刻把握住课本知识.

二、由浅入深,锻炼思维的深刻性

数学,是思维的体操.学习数学,可以让人明智,因此,由浅入深,锻炼思维的深刻性显得尤为重要,而思维的深刻性,从来不是与生俱来的,需后天培养,需要教师引导.在数学课堂教学中,如果教师只注重知识的传授,而不注重能力的培养,学生的思维往往只停留在表层,遇到稍有点难度的问题,他们往往或畏缩不前,或知难而退.因此,学生的深度学习,必须要有问题载体,需要教师对问题的预设.在数学课堂上,教师可以设计探究性问题,由浅入深,在系列问题的解决中,锻炼学生思维的深刻性.问题应源于课本,但不囿于课本.

如一元二次方程的根与系数的关系,即韦达定理,无论是在中考还是未来的高考中,都有着广泛的应用,这是培养学生思维深刻性的极好素材.在教学中,笔者设计了如下问题引导学生探究:

问题1:方程(1998x)2-1997×1999x-1=0的大根为a,方程x2+1998x-1999=0的小根为b,求a-b的值.(答案:a=1,b=-1999,a-b=2000)

问题2:已知a≥0,m2-2am+2=0,n2-2an+2=0,m≠n,求(m-1)2+(n-1)2的最小值.(答案:-2.提示:m、n是关于x的方程x2-2ax+2=0的两个根,根据根与系数的关系可得m+n=2a,mn=2,将代数式用完全平方公式展开,再根据完全平方公式恒等变形为(m-1)2+(n-1)2=m2-2m+1+n2-2n+1=(m+n)2-2mn-2(m+n)+2,然后整体代入,根据代数式极值的算法得出答案)

问题3:已知方程2x2-9x+8=0,求作一个二次方程,使它的一个根为原方程两根和的倒数,另一根为原方程两根差的平方.(答案:36x2-161x+34=0)

问题4:设x2-px+q=0的两实数根为α、β.

(1)求以α3、β3为两根的一元二次方程;(答案:x2-p(p2-3q)x+q3=0)

(2)若以α3、β3为根的一元二次方程仍是x2-px+q=0,求所有这样的一元二次方程.(答案:x2-2x+1=0,x2+2x+1=0,x2=0,x2-x=0,x2+x=0,x2-1=0)

问题来源于课本,问题的设计应从学生的认知水平出发.上面四个问题紧紧围绕韦达定理,难度呈上升趋势,可以让学生的思维螺旋式上升,问题探究过程中,学生的思维完成质的飞跃.有道是,玉不琢,不成器;人不学,不知道.教师应充分相信学生,积极创设问题引导学生,才能让学生的思维越走越远.

四、由此及彼,助推思维的广阔性

数学知识从来不是孤立存在的,无论是数学知识,还是数学方法,它们互相联系,互相作用,才支撑起这个“数学大世界”,这一点必须让学生明白,这其实也是辩证唯物主义的观点,体现了科学的方法论.前面说到,教师在教学中,引导学生构建了各个知识体系,运用问题培养学生思维的深刻性,教师还应引导学生沟通各知识体系间的联系,尤其是在解题方法的引导上,要打破常规,一题多解,代数问题几何化,几何问题代数化,引导学生从不同角度、不同侧面审视数学问题,这样才能使他们进入“广阔的思维空间”.

例如,如图1,过正方形ABCD的顶点C,任作一直线与AB、AD的延长线分别交于点E、F.求证:AE+AF≥4AB.

图1

本题是“形”的问题,但直接从“形”入手较难解决,若将“形”转化为“数”,则结论变为(AE+AF)2-4ABx×(AE+AF)≥0.则可联想起一元二次方程根的判别式,从而把它转化为“数”的问题来解决.对这类问题的探讨,可以帮助学生沟通代数与几何之间的联系,帮助他们树立科学的解题观.

又如,已知实数x、y、z满足x=6-y,z2=xy-9,求证:x=y.

本题本质上是个方程问题,可以将条件变形成x+y=6,xy=z2+9,于是引导学生将问题转化为一元二次方程题,尝试利用根的判别式加以解决.

证明:因为x+y=6,xy=z2+9,所以x、y是二次方程t2-6t+(z2+9)=0的两个实根,于是这个方程的判别式Δ=36-4(z2+9)=-4z2≥0,即z2≤0.因z为实数,显然应有z2≥0.要使两式同时成立,只有z=0,从而Δ=0,故上述关于t的二次方程有等根,即x=y.

由此及彼,体现了数学思维的灵活性,更体现了数学思维的广阔性.在学习中,学生的思维经常受阻或凝固,其实也无可厚非,只要教师积极引导他们及时调整思维角度,就可打通思维关节,将所谓的难题一网打尽.

引领学生深度学习,教师应注重教学的每一个细节.当深度学习既成为教师教学的一种常态,又成为学生学习的一种习惯时,学生的学习效率必然有一个质的变化,倘若如此,每次考试后,看到的必然是一张张笑脸,而教师的抱怨声也将成为“过去式”.

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