APP下载

深度学习的数学教学实践初探
——以互动白板在教学中的实践为例

2022-08-01郭海燕

数理化解题研究 2022年21期
关键词:轴对称抛物线顶点

刘 燕 郭海燕

(福建省福州华侨中学 350001)

深度学习是指在理解学习的基础上,学习者能够批判性地学习新的思想和事实,并把它们融入原有的认知结构中,能够在众多思想间进行联系并迁移到新的情境中,作出决策和解决问题的学习.相对应的(也是传统课堂教学流行方式)浅层学习的认知水平停留在识记和理解两个层面上,学习者被动地接受学习内容,对书本知识和教师讲授的内容进行简单的记忆和复制,但是对其中内容却不求甚解,这种学习使学生在课后不久就忘记了所学知识.所以为了强调学生成绩的提高,势必加强训练,增加考试,家长还觉得不够,再校外参加课外培训……,所以才会呼唤减轻学生过重的作业负担和校外培训负担,所以“深度学习”理念与教学方式显得尤其必要.“深度学习”是教学中的学生学习,体现在教师引领下,学生围绕具有挑战性的学习主题,全身心积极参与,体验成功、获得发展的有意义的学习过程.“深度学习”必须满足以下五大要点:(1)积极投入,(2)基于理解的学习过程,(3)学习活动和认知能力处于较高认知水平层次,(4)在整体性学习的背景下,逐渐建立自己的知识体系,(5)具有创造性和批判性思维,能够解决情境下问题.

常常碰到这样的一个问题,学生课上听的时候会了,课后做的时候又不会了,同仁也常抱怨,现在学生的能力太弱了,刚讲过的变个条件又不会了,问题出在哪儿呢?笔者经过长时间的调研和反思,发现教师普遍注重教学生怎么做而轻视教学生怎么想,所以,学生的“会”就停留在对解题步骤的理解,至于怎么想到这样做,却不了了之,所以效果自然就是听一题,会一题,甚至对原题也是一知半解的,更不能说迁移了.我们平日的教学当中,认真思考解决好这个问题,其实已经融入了深度学习的理念,下面笔者就一道综合应用型的习题,就互动白板技术的支持融合中解决情境下问题,深度学习的教学案例,与大家分享探讨.

例1 在平面直角坐标系xoy中,已知抛物线y=ax2-2ax+a-2(a>0),分别过点M(t,0)和点N(t+2,0)作x轴的垂线,交抛物线于点A和点B.记抛物线在A,B之间的部分图像为G(包括A,B两点).

(1)求抛物线的顶点坐标;

(2)记图形G上任意一点的纵坐标的最大值与最小值的差为m.

①当a=2时,若图形G为轴对称图形,求m的值;

②若存在实数t,使得m=2,直接写出a的取值范围.

1 明确解题目标

解题从学法角度入手、知识溯源来分析,应该分三步:①要明确解题目标是什么;②根据目标追溯与之相关的知识源,结合知识源的主要特征,选择适合的知识源求解;③解决情境下问题与建立自己的知识体系.

以上面的三个步骤作为操作模式,逐步引导学生学会“怎样想”,呈现思路的形成过程和必然性,引导学生掌握基本的分析方法,才能够让学生自悟并有效迁移.下面,笔者通过这个案例说明习题教学如何从教“怎样做”转向教“怎样想”.

2 追溯选择与问题相关的知识源求解

设计成下列驱动问题:

问题1:问题(1)求抛物线的顶点坐标,已学过的有关顶点坐标的知识源有哪些?

主要有二次函数解析式顶点式(知识源1)、顶点公式(知识源2).

问题2:此问应选哪个知识源求顶点坐标?

观察式子结构是字母系数(含参)解析式,然而发现配方成顶点式恰好计算量少于用顶点公式,所以选择知识源1.

问题3:二次函数图像如何确定?主干题中抛物线确定了吗?请用白板画图理解.

a值与顶点确定则二次函数图像确定,其中a值确定带来开口方向与开口宽窄确定.主干题中抛物线只确定顶点与开口向上,开口宽窄不确定,所以是如图1的抛物线系列.

图1

问题4:如何理解“图形G”?

二次函数动态问题的处理策略:数形结合,从直观图像开始认识性态结构,把结构研究作为一种思维的模式,最后超越直观.图形G是水平宽为2的平行垂线截抛物线得的一段,随着t变化,图形位置与大小变化(如图2).

图2

【设计说明】这两问目的在于由形感知,化难为易,培养学生掌握处理二次函数问题的策略.

问题5:主干题中“图形G上任意一点的纵坐标的最大值与最小值的差m” 已学过的确定m值的有关知识源有哪些?

主要有平面直角坐标系中点坐标与线段长短转化(知识源1)、“最高点与最低点落差”与“最大值与最小值的差”的转化(知识源2)、结合二次函数图像形状与性质(数形结合求解)(知识源3)、构造待求量与某变量的函数关系,根据函数性质求最值(知识源4).

问题6:应选哪个知识源?

如图3,结合二次函数图像形状与性质(数形结合求解)(知识源2)与(知识源3).

问题7:问题(2)①当a=2时,若图形G为轴对称图形,求m的值.如何用轴对称图形解决?

a=2时,图像形状固定,问题仅仅与位置有关,结合图像(如图2),抛物线对称轴仅有一条,发现只有一个位置,满足“部分图像”成轴对称,所以只能与抛物线共对称轴,借助端点对称性求解,点A与点B纵坐标相同为0,与最低点纵坐标-2的差均是2,所以m=2.

【设计说明】目的在于培养学生处理轴对称问题的调控能力.

问题8:问题(2)②若存在实数t,使得m=2,怎样求a的取值范围?

求变量的取值范围常有两种处理策略,一是把要求的变量用另一个变量表示成函数,利用代数计算求取值范围,二是配合图像与性质,数形结合确定取值范围.不论哪种策略都得分类讨论.本题若用代数计算,计算量很大(学生尝试过,计算超越现有的知识范畴),所以选择用后者.

问题9:既然用图形的性质解决此问题,同时,双变量t与a都影响着m值,那么能否模仿二次函数性质探究方法,分别找出a固定或者t固定时m随另一变量的变化规律?

a固定时,回归课本(人教九上P29页),从图像看离对称轴越远越陡峭,从函数值看也是越变越快,m取最小值位置在图形G与抛物线共对称轴时(如图2);

t固定时,回归课本(人教九上P31页),在a>0的前提下,从图像看a越大开口越窄,横向等宽时高低差越大,从函数值看横坐标等距函数值差距也越大,也就是说a增大m的最小值增大,可能使其超过2(如图3).也就是说由(2)①得a=2时,m≥2;若a>2,则m>2,即不存在m=2了,所以须得a≤2,才符合题意;综上问题得解0

图3

【设计说明】从知识溯源切入,教学生怎样想,目的在于培养学生深入溯源二次函数图像性质探究规律的思维品质,a定m随t的变化规律与t定m随a的变化规律双重规律夹逼下得到问题解决,拓宽思路,从直观图像开始最后超越直观,提升处理二次函数多参数问题的能力.

3 解决情境下问题建立自己的知识体系

教师应该引导学生怎样想,尤其是思路受阻时,借助知识溯源、回顾处理相关问题的知识源,往往能打开解决问题的思维通道,确定解题方向的切入点,也比较容易调动学生已有的知识,经验感受和兴趣,从而更加自主参与知识的获取、问题的解决过程,有利于学生从中获取更多的新知、感悟,理解与建构知识结构、促进内化与创新思维.

互动白板技术创造性应用为数学实验创设增加了可操作性,让学生自己动手画y=ax2-2ax+a-2(a>0)图像,操作得图2、图3效果,特别是图1、图2、图3给学生反复观察和共同研究探讨,从而为性质的归纳,结论的提炼,知识的构建,提供了直观到抽象、静态往动态的平台,为创造性和批判性思维的发展提供保障.

正如数学家德海纳特说,所有有活力的思想都有一个缓慢的发展过程,留足够的探索时间,引导学生,围绕具有挑战性的学习主题,全身心积极参与,体验成功、获得发展.深度学习有着不可忽视的教育价值.

猜你喜欢

轴对称抛物线顶点
过非等腰锐角三角形顶点和垂心的圆的性质及应用(下)
过非等腰锐角三角形顶点和垂心的圆的性质及应用(上)
巧求抛物线解析式
赏析抛物线中的定比分点问题
“轴对称”单元测试题
《轴对称》巩固练习
认识轴对称
抛物线变换出来的精彩
关于轴对称的几个基本概念
玩转抛物线