曲径通幽处,柳暗花明时
2017-05-31韩洪福
韩洪福
摘要:“幽”在曲径中,“美”源于回转之间。回转即理性的回归,凸显以小见大、以微见卓,去领略“退”的真谛与哲理。在知识的最近发展区,预设与生成之间,可管窥学生认知规律,找准教与学的切合点。品味“曲径通幽”带来的生命价值及治学态度。
关键词:最近发展区;思维进阶;退化;搭建;归边
在新课改理念指导下,教师是教学活动的组织与引领者,是课堂活动的参与者、起主导作用。要不惜时,不惜力引导学生去探求,去认知发现,走知识发现之路,完成概念生成的建构,达到生活与知识无缝链接。以二项式定理生成的教学案例,谈谈个人认识与感悟。
一、问题的提出
师:大家知道 (a+b)2=a2+2ab+b2
(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3
推而广之,请大家说说这一特征一般性问题?
生:(a+b)n的展开式并且n为正整数。
【感悟】:等式左右特征、项系数特征是二项式定理生成的生长点,在学生的最近发展区预设,激活学生的思绪,去探求建构一般性问题的生成。充分彰显教师的主导,学生的主体地位,搭建探究课堂的平台。
二、问题的探究
师:如何解决?请大家谈谈自己的设想。
:分别计算出n=4,5,6的展开式,观察规律。由等差数列的通项公式发现过程一样,去猜测(a+b)n的展开式,再给出证明。
师:想法很自然也很好,特殊到一般,观察发现法,就按照这种想法,我们不访试一试。(学生表现很自信,有不服输的感觉)
生众:(a+b)4=(a+b)(a+b)3=(a+b)(a3+3a2b+3ab2+b3)
=a4+4a3b+6a2b2+4ab3+b4
(a+b)5=(a+b)(a+b)4=(a+b)(a4+4a3b+6a2b2+4ab3+b4)
=a5+5a4b+10a3b2+10a2b3+5ab4+b5
(a+b)6=(a+b)(a+b)5=(a+b)(a5+5a4b+10a3b2+10a2b3+5ab4+b5)
=a6+6a5b+15a4b2+20a3b3+15a2b4+6ab5+b6
似乎找到其“感觉”,但对这个具体的代数式“n”,感到力不从心,不知安放在哪为恰当。有只可意会,不可言传之感!
师:大家猜测出展开式了吗?
:还没有完全猜出,但我只观察猜想到右边的项数是n+1项,各项次数均为n。
:补充道系数有对称性,字母a,b次数有升降关系。
:我与以上的两位同学有认同感,但系数具体为多少,还有点懵,不太具体。
师:很好!虽然没完全解决,基本有解决问题的雏形了,排除万难,知难而上。如何排除字母“n”的干扰。
三、抽丝剥茧、问题的解决
师:对“系数”分析,将n=2,3,4,5,6的系数抽取隔离出来,排成排排看看。你有什么发现?相互讨论讨论! ...............(10分钟后)
请第一组同学派一个代表到展示台展示,并为组内同学讨论结果作解释:呈三角形分布,两端的系数均为1(即首尾系数为1)
第二组展示结果:除首末两数外,任一系数都是上方两个数的和。
师:不错。板书同学们发现的成果
并对这一发现作补充详尽介绍,引领学生穿越文化经典,感受祖国瑰丽文化之宝。
【感悟】:虽然有了一些小发现,小成就,作了基础性的定性分析及定量计算。但系数本身的生成还未达到,凭借系数上下特征也仅仅是停留在猜想层面。学生因“疑”而起,引领攻克最为困难的一步“系数”生成规律。
四、攻坚苦难,理性回归
师:生成的系数是n的什么表達式呢?
学生看了看杨辉三角图,还是很茫然。(上下是有规律?)
师:要回答是什么?怎么样,请回看n=2,3,4,5,6系数的生成。我们追本溯源,返璞归真。
生:利用多项式相乘,再合并同类项得到。
师:很好!退回到多项式相乘,合并同类项。我们还可以“退回”到刚学过的计数原理上去。
师:板书n=3时情形
(a+b)3=(a+b)(a+b)(a+b)(1)
=………………
=a3+3a2b+3ab2+b3(2)
师:由(1)(2)两式发现各项字母生成规律(各个字母的来源探求)
生:a2b由两个a和一个b分别来自于三个不同的括号,其中两个括号选a,一个选b。
师:系数规律呢?
生:用组合数表示的3=C23·C11 (分两步,第一步选a,第二步选b)。
【感悟】:以支解分化的办法来分散难点,用整合方式达到无蓬连接、分分合合,才是数学发现之美。
师:很不错!同学们学会用元素、位置分析法解决实际问题。
1、从选a入手,三个括号中选2个a有C23种选法。
2、剩下只能选b,只有一种情况
再由乘法原理,系数生成为 C23·C11 。
【感悟】:攻克最为困难的一步是系数的生成规律的探求,无论是以a入手,还是以b入手,都要明确一个人围标准,在新课标下,更注重归纳与类比的推理,蓦然回首,所用攻克工具在学生认知的最近发展区。
五、理解内化,深化拔高
师:通过前面的探求发现,能否得到更为一般性的结论呢?如何得到?
生:(a+b)n=C0nan+C1nan-1b+…+Crnan-rbr+…+Cnnbn(n∈N)
(教师板书,二项式定理)
师:结论一定正确吗?(学生质疑,面面相觑)
生戊:正确。但要证明。
生已:正确。不需要证明,只又觉得归纳猜想的结论不一定正确,不太全面。
师:请学生戊谈谈证明构想。
生戊:(板书)
由此可看出n个(a+b)括号中都要取出a或b,只有把n个括号取满后,才能得到展开式中的一项,才算完成一件事。由分步原理共有个不同的项,其中每一项都是an-knbk (k = 0,1,2,…,n)的形式,由合并同类项所得,接下来思路中断!
数学科代表又补充道:
对具体的某字母k而言,对应的项为an-knbk,可以这样理解,有n个括号,指定k个括号选填b,这样的填法有Ckn种,自然余下的(n-k)个括号就只能选a了,故(a+b)n的展开式中,an-knbk(k = 0,1,2,…,n)共有Ckn个(k=0,1,2,…,n)一合并同类项就可得到 (a+b)n=C0nan+C1nan-1b+…+Crnan-rbr+…+Cnnbn (n∈N)
师:以上思路流程经历“特殊-猜想-证明”,是后结合取括号用“说理”的方式证明的,这并不是唯一的方法,今后有待学习。
师:大家如何分析该形式的结构及系数的特征?并说明理由。
(学生经过自主探求,组内讨论,全班交流,找出展开式的通项进行解读,巩固发现)
Tk + 1 = Cknan-kbk (k = 0,1,2,…,n),共有n+1项
师:理由呢?
生辛:回归到取括号,从n个括号中选k个括号填b,余下(n-k)个括号只能填a,这样的填法有Ckn种,各项为Cknan-kbk,其中Ckn是与a、b无关,仅与n有关的组合数。
师:很好!
還探明了组合Ckn (0≤k≤n)有n+1个,把这个组合数叫做二项式系数,探求还在进行…………!
一路走来,时而驻足看看,时而蓦然回首间,真可谓风光无限,人在画中游,余味未尽。时间在流逝,内心很纠结………!
【感悟】:本堂课以彰显课改理念,追求个性化的教学思想为指导进行设计,(以学生活动,能发现,善发现,会总结为流程设计)不是送真理,而是引导发现、探求真理。采用层次分析、目标分析、逐层探究。学生参与活动为主,借助生活体验让学生亲力亲为得出结论或规律,整个过程交由学生主宰。突破“系数生成”这一难题,体验从特殊到一般,具体到抽象。追本溯源、以退为进、迂回曲径的研究策略,为学生搭建积极主动,自主建构探究的平台。学会观察、归纳、反思,逻辑推理及叙说能力。对提出问题、分析问题、解决问题、评价问题起到引领、训练作用,加强了情感体验以达思维进阶之效。蓬门为君开,只等君来采!
参考文献:
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[2]方均斌,蒋志萍.数学教学设计与案例分析:浙江大学出版社,2012.
[3]刘三红.数学课堂教学设计案例分析[J].教育时空,2013
[4]奂文英.数学教学设计案例[J].教育科学,2010(03).
[5]曹一呜.数学实验教学探究[J].课程.教材.教法,2013(1).