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习题讲评应注重思维的提升

2020-07-14沈俊

数学教学通讯·高中版 2020年6期
关键词:思维品质提升高中数学

沈俊

[摘  要] 无论是数学教学还是复习迎考,习题讲评在高中数学教学中都处于十分重要的位置,它是知识技能的综合,它是知识水平的升华,它是解题能力的体现,它是思维能力的展现. 文章详细记述了多个例题的解析过程,教师从思维过程的暴露、多元表征的重视、解题方法的归纳等三个方面入手,发展学生的思维品质.

[关键词] 高中数学;习题讲评;思维品质;提升

习题讲评是高中数学课堂教学中的重要组成部分,习题的有效讲评成为教育工作的重心,可以充分激发学习的积极性,有助于学生思维能力的提升.基于数学核心素养的数学教学,不仅是模仿和记忆,更需要的是思维和感悟,数学思维能力作为核心素养中首屈一指的素养,是数学教学的本源需要,是问题解决的需要. 因此,在习题讲评时教师需将思维的提升置于首位.那么如何解决这一难题呢?笔者通过本文进行了方法的探究和思考.

暴露思维突破思维障碍

在数学习题讲评中,教师需强调学生的主体意识,同时发展学生的探究精神,让学生充分暴露自身原有的思维过程,这样一来,对于思维障碍的突破会起到出其不意的效果.当然,习题讲评中思维暴露的方法多种多样,如可以通过诊断性题目的讲解,或是引导学生对典型错误的讨论,让学生在表达和探讨中充分暴露思维过程,达到突破思维障碍的目的,也在一定程度上可以有效防止消极思维定式的形成.

例1:已知二次函数f(x)=ax2-4x+c的值域为[0,+∞),那么+的最小值为________.

这是一道得分率较高的填空题,全班做错的学生寥寥无几,在试卷讲评的过程中,笔者请学生讲解一下自己的解题思路,而結果却出乎意料,尽管学生都可以解出正确答案,而解题思路却是漏洞百出.以下为一名学生的解题过程:

因为二次函数f(x)=ax2-4x+c的值域为[0,+∞),则有f(x)≥0,所以Δ=16-4ac≤0,则ac≥4.

所以+≥+=+=.

因为ac≥4,所以a2+c2≥2ac≥8,a+c≥2≥4,所以≥=,故最小值为.

通过学生解题过程的展示,可以发现以下两处错误:

(1)f(x)的值域为[0,+∞),有Δ=16-4ac≤0. 此处不难看出,这是典型的思维定式下给出的解答,当学生看到f(x)≥0就想当然地认为需遵循f(x)≥0恒成立,从而运用“二次不等式恒成立”这一知识点来解答,致使这样的错误出现.当将此错误指出的时候,该学生满是惊讶,想必已经被此思维定式造成的错误困扰多时.本题中f(x)的值域为[0,+∞),则可以转化为f(x)的最小值=0,即ac=4.

(2)从ac≥4,a2+c2≥8,a+c≥4,可得≥,此处是源于不等式性质的应用错误导致的.而很明显,这一错误的根源在于学生在解答到这一步的时候突然找不到突破口,于是乎就将数字直接代入,反正填空题也仅仅是呈现结果而已,对过程并无要求.

还有其他错误吗?从其他学生的答案中才知道,还有一些学生得出ac=4之后,居然将a=c=2直接代入并求出结果,问及这样解答的原因时,学生都不知所措.

以下为本题的正确解题过程:

因为f(x)=ax2-4x+c的值域为[0,+∞),所以a>0,所以=0,即ac=4. 所以+=+==-.

因为ac=4,a>0,所以c>0,a+c≥2≥4,从函数y=-在[4,+∞)上单调递增,可得-≥,故最小值为.

教学经验丰富的教师在进行习题讲评时,会鼓励学生去讲解和点评,在畅谈思路中将其真实思维过程尽数展示,从而便于思维障碍的有效突破.而很明显,以上案例中也正是通过思维过程的暴露,才最大限度地将学生的隐形错误挖掘出来,消除了思维障碍的延续.

多元表征优化动态思维

在解题教学中,若解题思路仅仅局限于单一型的思维模式,便无法培养学生的创造力. 多元表征对学生解题思路的形成具有极其重要的影响,它是学生解决问题的基石,也是解决问题中的信息储存与加工的有效表现. 多元表征可以有效拉长学生解决问题的思维长度,可以激活学生已有的知识体系,形成多种解题思路. 因此,在解题教学中,教师应充分诱发学生观察、发现、分析和联想,从而寻求多种途径解决同一问题的思路,并通过比较和归纳最终提炼出最优解法,发散学生的思维,优化学生的解题思路.

例2:设x,y∈R,证明:+>.

方法1:变形原不等式. 可以先将不等式左边视为动点P(x,y)与定点A(8,3),B(2,-5)的距离和,而后去求AB的距离,再根据“三角形的三边关系”即可得证.

方法2:沟通方法1,不难联想到椭圆的定义,设椭圆的半长轴为a,且A,B为两焦点,令+=2a,而2c=10,但有2a>2c,从而必定大于,得证.

方法3:联想“向量模的形式”,则可以想到用向量不等式进行求证. 令a=(x-8,y-3),b=(x-2,y+5),则有a+b>a-b=10>,得证.

本案例中,引领学生去观察、去思考、去联想,从而在全方位和深层次的思考中,打开了学生的思路,在最广阔的解题范围内应用几何不等式、椭圆和向量的相关知识进行解题. 通过以上三种不同的解题方法,充分展现了多变的解题思路,更具体呈现了数学思维的灵活性.让学生在思考的过程中,在对问题的辨析中,在不同解法的不断转换中,增强了思维的参与程度,提高了解题能力,使思维品质得到有效培养.

方法归纳提升思维品质

高中时期学生的学习科目众多,学生获取知识的途径较为单一,题海战术是高中教师实施解题教学的“惯用伎俩”,而在这个过程中,学生仅仅是围绕教师思维打转,无法形成自己的数学思考,甚至于不少学生会陷入一个误区,认定教师的解题思路就是最优方法,学生数学思考能力缺失. 因此,这就要求广大数学教师在学生的解题过程中,不仅仅是引导学生学会解题,还需引导学生去感悟和提炼解题过程中隐含的数学思想方法,学会去归纳、总结和提炼,让学生在习得数学知识技能的同时,获得数学思想方法,从而使学生能力的提升水到渠成.

例3:已知方程2sin2x-cosx-a=0有实根,试求出参数a的取值范围.

思路探究:学生经过思考,不少学生令t=cosx,从而将原方程转化为2t2+t+a-2=0,且t∈[-1,1],则可以将原题转化为方程2t2+t+a-2=0在[-1,1]内至少有一个实根,试求出a的取值范围.

解法1:从t=,可得-1≤≤1或-1≤≤1,可得-1≤a≤.

此解法的关键在于三角方程向代数方程的转化.利用方程的根与范围,改造不等式,结合解不等式,终于获得突破,从而彰显了转化思想.而后,笔者适时追问:“还有其他解法吗?”学生跃跃欲试,最后达成共识,将原方程转换为函数,并在自主探究中形成了多种解法的精彩场面.

解法2:将原题转化为函数问题:求函数a=-2t2-t+2,t∈[-1,1]的值域,经过思考不难得出结果-1≤a≤.

该思路借助分离参数转化原题为求函数值域问题,很快奏效,进一步明确了方程与函数的关系.

解法3:将原题转化为:直线y=a与抛物线y=-2t2-t+2,t∈[-1,1]相交,试求出a的取值范围. 利用数形结合,又获得一解,得出结果-1≤a≤.

解法4:设将原题转化为:函数f(x)=2x2+x+a-2在[-1,1]内与x轴有交点,试求出a的取值范围. 结合函数图像,得出f(x)min≤0,f(1)≥0,解得-1≤a≤.

“数”上构“形”,让知识具体化和形象化,解决“数”的问题. 数形结合思想有效结合数学问题中的数量关系与几何图形,使“数”与“形”各展其长,架起逻辑思维和形象思维之间的桥梁,从而顺利、有效地解决问题.

此案例中借助一题多解,引领学生多方位、多角度进行思维活动,潜移默化中实现了数学思想方法的灵活运用,从而有效提高了学生的思维品质.

总之,数学是培养思维的科学,学生思维品质的灵活性、广阔性、深刻性等都需通过分析和解决问题表现出来. 当然,在习题讲评中培养学生的思维品质不是一蹴而就的,只有让数学思维始终浸润在习题讲评过程中,学生才能充分体会到数学本质,才能感觉到数学是富有魅力的,才能促进学生的数学思考,从而达到真正提升学生思维水平的目的.

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