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对话教学,提升解题能力

2023-03-15吴丽华

数学教学通讯·高中版 2023年2期
关键词:数学本质对话教学解题能力

[摘  要] 学生的解题能力是高中数学课堂需要培养的能力之一,高三数学解题教学是课堂教学的主要方式. 在教学中,通过解题方法指导、解题思想渗透,建构知识间的逻辑关系,形成解题模型,理解数学的本质.

[关键词] 对话教学;解题能力;数学本质

作者简介:吴丽华(1984—),本科学历,一级教师,从事高中数学教学研究工作.

高三课堂教学的重要形式之一是解题教学,通过试题讲评,复习高中数学知识、解题方法,在解题过程中同时渗透数学思想,提高学生的解题能力. 解题教学并不是单纯地讲解试题,而是建构知识体系,实现知识重构,升华数学知识的理解,达到理解数学知识内涵的目的. 但在实际的解题教学中,虽然教师讲解了大量试题,学生做了大量习题,结果却收效甚微,学生独自解题时依然困难重重,一筹莫展,对数学学习逐渐失去了兴趣和信心. 教师感觉知识点太多,太凌乱,无法面面俱到;学生则非常苦恼,花费了大量时间做题,自己上课能听懂,独自却不会做,以致考试成绩没有明显提升. 究其原因主要有这样几点:(1)没有认清解题教学的目的,不能理解试题考查的本质,对问题没有全面理解;(2)不能全面整合试题的有效信息,导致解题受阻;(3)解题思路缺乏直观认识,难以建构已知条件与问题之间的联系;(4)缺乏解题方法之间的联系和问题的预判经验;(5)做题时间耗费太多,影响了学习信心和精力,导致求知欲不足.

基于以上认识,笔者联系教学实践进行一些尝试和思考,从对话教学的角度进行高三解题教学,让学生在对话中暴露解题思路的缺陷,从而有针对性地开展交流和指导,让学生以不同的视角去发现题目中的信息并进行交流,寻找解题的通道,找到解决问题的方法,确定解题的最优路线,进而收获成功的喜悦. 在解题教学中不仅要关注解题过程,更要关注解题后的反思引导,使学生在交流解题心得的过程中,提高解题技巧,提升解题效果,培养核心素养. 下面笔者结合教学实践和思考,以三角形中的最值问题的解题教学为例,与大家共同探讨如何有效提升解题教学的实效性.

研究背景

三角形中的最值问题是常考题型,通常三角形的边、角或面积是最值考查热点,而且这类问题复杂,在考试中常与函数、不等式等知识点相结合,问题的综合性强,知识点涵盖范围广,解题的难度大,属于中高档题型或压轴题型,因此有必要对这类问题深入研究,帮助学生理清这类问题的解答思路.

学生解题能力的提高单纯依靠大量做题和讲题是收效甚微的,关键是要提高学生的思维水平,让学生能够从知识的内涵中理解命题的意图和考查规律,把握数学的本质和特征,從而总结规律,迅速解题. 在教学中,教师要引导学生关注知识的历史背景和由来过程,全方位地理解知识,同时在课堂教学中通过互动交流,让学生转换角色,主动对话,在对话中找到相关要素,寻求解题思路,理解知识产生和发展的过程,建构知识间的联系,从中体会和领悟解题方法,发展思维品质,提升核心素养.

教学片段

1. 讲知识,说过程,与数学家对话

数学知识的学习离不开数学史,教师可以结合知识背景融入教材内容讲解知识,使学生了解知识产生的背景,有机融合历史知识与课程内容,深刻了解知识产生的过程,理解知识的内涵. 通过营造浓厚的数学文化氛围,加深学生对知识产生与应用的认识,激发学生学习的内驱力.

在学习三角形知识时,教师可以结合三角形的历史背景进行讲解.

师:研究三角学的本质就是研究圆,三角函数的实质表示匀速圆周运动. 现代三角学的开创者叫欧拉,他第一个发现三角函数可以用单位圆中的有向线段表示,所示称为圆函数,他还对三角形进行了定性定量的研究,从而得出了正弦定理、余弦定理,解释了三角形的性质和数量关系,确定与构成了三角形的理论性质. 三角形以三个顶点的位置、边长和角的大小等表示其形状,因此研究三角形的相关问题都是以边、角等综合考虑的.

例题1:若△ABC的内角满足sinA+sinB=2sinC,求cosC的最小值.

例题2:在锐角三角形ABC中,sinA=2sinBsinC,求tanAtanBtanC的最小值.

师:同学们看看这两道题,都是三角形中的最值问题,对于这类问题,能谈谈你的看法吗?

2. 想意图,理思路,与命题者对话

试题的背后是命题者对知识的深度思考和知识内涵的精确把握,命题者以试题为载体,以解决问题为考查手段,达到检测学生对重点知识的掌握情况的意图[1]. 教学中要提高学生对命题意图的把握,全面了解考查的目的和方法;要发展学生的深度思维,实现高效学习,使其能够快速准确地掌握解题规律,掌握解题方法.

生1:解决三角形的边、角和面积的最值问题,需要用到的知识包括正弦、余弦定理以及基本不等式等.

师:同学们有没有思考过,这类问题为什么会经常成为考点呢?

生2:三角形中的最值问题考查的角度比较多,使用的解题方法非常丰富,可以从性质和数量关系等多个角度切入,突出了高中的核心数学知识,如三角函数、基本不等式等. 因此这类问题受到出题者的欢迎.

……

本环节引导学生思考命题者的意图并表达出来,深入了解试题考查的知识点和考查的目标,从而把握命题规律,了解命题的一般方法,有助于学生顺着命题者的意图把握试题结构,找到突破试题的关键,建构试题模型,掌握解题方法,提高分析和解决问题的能力.

3. 定目标,说方法,与试题条件对话

教学目标是引领课堂的方向,教学过程要围绕教学目标展开,才能使整个课堂具有灵魂. 在教学目标的引领下,教师要始终关注学习的主体对象,反思教学过程中要把学生引向哪里,学生怎样才能到达,最终到达了没有.

例题3:在△ABC中,B=,求cosA+cosC的最大值.

师:同学们观察这道题,能否思考一下这道题的类型、解答方法和本质?说一说你的想法.

生3:这道题的类型是三角形中的最值问题,应用的知识是余弦定理. 因为本题的前提是在△ABC中,所以通过三角形的内角和定理可知C=-A,利用两角差的余弦公式进行分解,再通过辅助角公式可得cosA+cosC=cosA+cos-A=sinA+,其中A∈0,,因此当A=时,cosA+cosC的最大值为1.

师:非常好,生3求出了最大值,那么有没有同学有其他方法呢?

生4:這道题还可以将关于A的三角函数变成关于C的三角函数,从而求出最大值. 具体过程如下:cosA+cosC=cos-C+cosC=sinC,其中C∈0,,所以当C=时,cosA+cosC的最大值为1.

师:这个方法也非常好. 谁能给大家解释一下这两种方法的根本思想是什么?归纳一下解这类题的规律.

生5:这两种方法的根本思路就是消元. 题中有三元,分别是A,B,C,等式关系有两个,分别为B=和A+B+C=π,因此可以根据条件B=和A+B+C=π,通过消元或变元转化为一元的三角函数求最值.

师:讲解得非常透彻. 理解了上述三角形中的最值问题的本质后,让我们回归例题1和例题2,检测一下同学们的掌握情况.

生6:同例题3一样,这两道题都有三元,分别是A,B,C,都有两个等量关系,分别是A+B+C=π和sinA+sinB=2sinC,A+B+C=π和sinA=2sinBsinC,因此也可以利用消元或变元的方法进行解决.

解决问题并不一定直达目标,解决过程可以是阶段性和循序渐进的,只有在已知条件与结论之间搭建起通道,才能找到问题的突破口,切入解题关键. 教学中引导学生与试题条件和结论对话,理解问题的本质,与同伴进行交流,在质疑、寻找、认可的过程中捕捉问题的显性和隐性条件,通过挖掘问题的内涵,寻求解决之道.

4. 谈想法、理本质,与数学思想对话

数学思想是对数学方法和知识的本质认识,理解数学思想,才能真正掌握数学学习的精髓. 数学思想体系的建立,可使学生以更高的视角理解知识,掌握解题方法,理解问题本质;可使学生熟练运用解题方法,不再只是通过单纯的模仿和简单的重复进行学习,从而促进解题能力的提高和思维水平的发展[2].

师:通过我们已学的代数知识,相信同学们已经知道了方程的变元个数、条件等式的个数以及条件不等式之间的关联性,决定着方程解的范围以及解的存在性. 通过变元的选择与转化,优化需要研究的方程,是研究方程的基本思路和方法. 解决三角形中的最值问题的基本思路是通过变元、消元和转化等方法,简化问题后再解决问题.

生7:老师,我发现了另一种变元方法. 设例题1中△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,利用正弦定理把题干中的等式化简为a+b=2c,再利用余弦定理,用a,b,c表示cosC,从而通过变元和消元进行求解.

师:非常好,下面请同学们继续解题.

生8:从变元的角度进行分析,例题2可以利用三角形的内角和定理以及两角和的正弦公式,将已知条件sinA=2sinBsinC转化为tanB+tanC=2tanBtanC,则A,B,C三元就可以变为tanA,tanB,tanC三元了.

生9:例题2也可以转化为问题“已知在锐角三角形ABC中,tanB+tanC=2tanBtanC,求-tanBtanC的最小值”,也就是说可以把例题2的三元看成是tanB+tanC和tanBtanC两元.

(全班热烈鼓掌,大家都赞同生8和生9的解法)

通过三角形中的最值问题的解答分析,使学生在思考过程中感受到了一般函数在此类问题中的应用,从解决问题的数学思想方法中,总结出了解决此类问题的通式通法,达到了提高解题效率、领悟数学本质的目的. 同时,注重培养学生的反思意识,通过观察解题步骤、梳理解题方法、检查解题思路、探究解题本质,在潜移默化中提升了学生解决问题的能力.

5. 谈感悟、促提升,与知识整体对话

数学教学不能仅仅就单个知识点进行讲解,要关注知识间的联系,帮助学生从整体上把握知识,形成整体性的认识. 教师从数学知识形成和发展的渊源和背景出发进行阐释,帮助学生理解知识间的内在联系和不同领域间的区别,从而提高学生学习效率,发展学生思维的灵活性和深刻性,提高学生数学核心素养. 试题讲解既是对数学知识和数学方法的讲解,更是对数学知识的再认识,通过厘清和转换知识间的逻辑关系,实现对知识更高层次的理解,认识数学的本质.

师:这类问题如果我们想要有更加清晰的认识,可以再看一个数学模型:三角形的一个角和对边固定,求解三角形中的最值问题.

例题4:已知△ABC的三个角分别为A,B,C,其对边分别是a,b,c,a的值为2,并且角A等于,求△ABC面积的最大值.

生10:根据刚才的解题方法来看,这道题共有六元,分别为三个角和三条边,由此需要的等式条件就更多了.

生11:这道题是三角形中的最值问题,因此角可以利用隐性条件——三角形的内角和——进行转化,而边则可以利用正弦、余弦定理进行转化,从而通过消元或换元转换成只有边或角的最值问题. 我选择边的角度进行求解(解题过程略).

由于数学知识具有相互联系和整体的关联性,因此教师要帮助学生挖掘试题中的隐含知识和本质,从而构成一个更深层次的知识体系,让学生能够更加积极主动地探求知识,逐步构建起自己的知识网络. 学生是课堂学习的主体,只有将学生的发展作为教学目标,才能使学生通过对话,理解问题的本质,提高解决问题的能力.

综上所述,课堂教学要从知识的整体性出发,以符合学生认知特点的教学方式为基础,以符合学生思维顺序的教学活动为根本,科学组织课堂教学,使学生在活动中体验数学智慧,在解决问题中不断提高解题能力. 对话教学可以使学生形成主动学习的意识,在积极交流、主动质疑、深入探究中形成自我对数学的认识. 教师要积极引导学生在学习中建构数学模型,实现自我价值,领会数学品质,真正将数学知识内化为自身的能力和素养.

参考文献:

[1] 喻平.数学学科核心素养要素析取的实证研究[J]. 数学教育学报,2016,25(06):1-6.

[2] 苏华强. 关注模型教学,拓展解题方法——“胡不归问题”在初中数学解题中的应用[J]. 中学数学月刊,2018(12):50-52.

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