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论课堂教学中师生讨论的重要性

2018-04-14陕西省西安市华山中学张永全

中学数学杂志 2018年7期
关键词:中学数学错误解题

☉陕西省西安市华山中学 张永全

众所周知,课程改革已历经数轮,但是课堂教学的效果却并没有显著提升.这种教学理念和教学实践的相差是有一定的原因的.从应试的层面来说,大量的题型教学占用了教学时间,缺乏思考的教学导致了数学教学总是循环在“赶时间”的过程中;从知识的理解层面来说,灌输式教学依旧在课堂教学中是主体的情形下,很多学生对于自己为什么错一知半解,造成其听懂教师的讲解,而后续依旧在错误的道路上愈走愈远.要解决这样的懂而不会,我们的课堂教学要做如何的转变呢?

第一,首先是理念的转变,要研究教学导向和考试大纲,教学陷入无穷无尽的题海恰恰是教师对考试方向迷茫的一种表现;第二,要转变课堂教学理念,教师满堂灌的效果其实是低下的,大量心理学研究表明,学生在四十五分钟的课堂教学中注意力集中阶段不过二十五分钟,因此满堂灌的教学早已经不适合当下教学,亟需教师想方设法改变课堂教学.

一、从讨论中解决错误

学生懂而不会是高中数学一个非常普遍的现象,不少文献资料都有大量的研究.但是从根本上来说,这些研究并没有解决最核心的问题,学生懂而不会如何去解决?其实是一个很简单的道理:学生没有从自身的错误中获取错误的原因,因此也没有能够接受更好的解题方法带来的新视角,或者换一个角度说,学生头脑中的直觉思维影响着其解题的基本步骤和途径,如何扭转这种下意识的的操作,正是需要从这种下意识的操作中去发现问题、解决问题,从而从内心深处获得新方法的重要性认知才是关键.

例1已知f(x)=ax2+cx,且1≤f(1)≤3,-1≤f(-1)≤1,求f(2)的取值范围.

(1)+(2),得0≤2a≤4,即0≤4a≤8.

(2)×(-1),得-1≤c-a≤1. (3)

(1)+(3),得0≤2c≤4,故而代入f(2)=4a+2c,得0≤f(2)≤12.

分析:上述的错解是初学者易出错的主要方法,不少学生在糊里糊涂中被告知不能使用这样的方式求解,但是后续遇到类似的问题其依旧使用这样的方法,错误依旧不断.主要原因是:第一,学生没有从错误中获得错误的原因所在,这导致其脑海中遇到类似问题依旧是下意识的错误处理;第二,没有足够的理解自然没有足够的思考,没有足够的思考是因为教学是灌输式的,若以讨论为手段,自然能让更多的学生理解错误所在,从而解决更多学生不犯类似的错误.

师:错误的原因在哪里?请同学们想一想.

生1:我反过来进行了检验,发现还真的是不对的,0≤4a≤8以及0≤2c≤4,可得f(2)=4a+2c的范围是0≤f(2)≤12,但是a和c同时取零显然不满足题意,a和c同时取2也显然不满足题意,从结果上来说已经有错误了,但这个错解的过程我还没有发现为什么有问题.

师:很好,问题的原因是什么?

生2:应该是不等价的转化!

师:请详细说明.

生2:这个问题让我想起了函数与方程中的一个问题,我们知道两根都大于0的充要条件,即两根都大于1的充要条件,并不是,举个特例,很1显然满足不等式组根并非都大于1!

师:例子举得非常到位,这说明什么?

生3:这说明只有是等价的变化才是恰当的,放大的变化自然不可能对应正确的解集.

师:请给出合理的正解.

生4:f(2)=4a+2c=3f(1)+f(-1),由已知可得3≤3f(1)≤9,-1≤f(-1)≤1,故而两式相加可得2≤f(2)≤10.

师:为什么这样的解答就行得通呢?

生4:因为避开了单个量a和c的求解,就不存在将变量范围私自扩大的可能性,以整体性介入,避免了单量的错误,从而正确解决问题.

生5:这样的描述显得比较抽象,我认为可以从图形的角度来进一步帮助理解:不等式组的可行域如图1所示,不等式组,的可行域如图2所示.错解就是用到的是图2,而变量的范围是相互约束的,其本质是图1.

图1

图2

师:最后一位同学阐述的理由最清晰,让人信服.从图形的角度直观地让大家感受了错误的主要因素,即两个变量之间是有相互制约的,切勿割裂变量来求单个变量的范围,从而导致解的范围的扩大.大家通过积极的讨论、深入的思考,相信以后不会再犯类似的错误.

二、从讨论中寻求多解

数学问题解决能力的提高自然不是一朝一夕的,是从不断的解题中去提升的,若是单一的思考,这种解题的思维是无法发散性地培养的.往往在教学中,一题多解是必不可少的提炼.笔者以为,课堂教学中对多解性问题的讨论,而且是学生思维的多解,结合教师指导的多解,在相互探讨中势必能激发学生更好的学习,而且教师在此过程中,不宜表现得过于“聪明”,相反适可而止、鼓励学生讨论才是课堂教学的主旋律.

例2 若实数x,y满足x2+y2≤1,则|2x+y-2|+|6-x-3y|的最小值为______.

分析1:分类讨论视角.

师:目标函数x2+y2≤1是什么样的区域?

生1:显然是单位圆及其内部.

师:目标函数z=|2x+y-2|+|6-x-3y|如何思考?

生2:需要分类讨论.当x2+y2≤1时,6-x-3y≥0,所以F=|2x+y-2|+|6-x-3y|=|2x+y-2|+6-x-3y,为了求F的最小值,可以按2x+y-2>0与2x+y-2≤0,把问题转化为约束条件(x2+y2≤1及2x+y-2>0或2x+y-2≤0)下,求F的最小值.如图3,直线l:2x+y-2=0将单位圆面x2+y2≤1分为两部分:

图3

(1)当2x+y-2>0时,F=|2x+y-2|+|6-x-3y|=x-2y+4,即问题转化为求目标函数z=x-2y+4在阴影区域及其边界的最小值,由线性规划知识可求得F>3.

(2)当2x+y-2≤0时,F=|2x+y-2|+|6-x-3y|=-3x-4y+8,即问题转化为求目标函数z=-3x-4y+8在直线l下方与单位圆面所围区域(包括边界)的最小值,由线性规划知识可求得F在点A时取得最小值3.

师:不难发现当x2+y2≤1时,|2x+y-2|+|6-x-3y|=|2x+y-2|+6-x-3y,只需按照2x+y-2>0与2x+y-2≤0分类即可.这是大家擅长的方式,但是对于小题而言稍显烦琐,再思考其他可行的方式.提示一下,目标函数z=|2x+y-2|+|6-x-3y|如何用几何意义思量?

师:那我们可以从解析几何的视角,用几何的方式寻求思路.

生4:如图4,直线l1、l2的斜率分别为两直线间的夹角记为θ,则.令点P(x,y)是x2+y2≤1所表示区域上的一点,PN⊥l1,

图4

说明:试题的解决不仅仅限于常规思路,分类讨论的确是不错,但是几何的方式也是独树一帜有助于培养思维的发散性,课堂讨论汇总学生还给出了不少其他的思路,限于篇幅笔者不能一一展开赘述,有兴趣的读者可以尝试三角不等式等方式.

课堂教学最好的方式始终是以生为本的设计和尝试,今天的课堂教学在解题方法和试题训练上做足了文章,缺乏对学生思维的关爱和错误的考量,这种方式亟需改善,否则再多的教学时间也不能换来高效的教学效率,“讲不如做、做更要思、思还需论”,可见讨论在数学课堂教学中重要性,其关注了学习为何犯错的因素,也提高了学习时间的注意力,是有效的手段.

参考文献:

1.石志群.高考数学命题思路分析及复习策略[J].中学数学月刊,2009(11).

2.渠东剑.探究方法比探究结果更重要[J].中学数学教学参考(高中),2013(4).

3.沈恒.从生“动”到生动,诠释思维品质的提升[J].中学数学月考,2014(5).

4.熊小平.反思性数学学习的理论与教学策略[J].中学数学研究,2015(5).J

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