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注重概念本质,形成知识体系

2020-09-26邹晓松

数学教学通讯·高中版 2020年4期
关键词:知识体系复习

邹晓松

[摘  要] 自新课改教学标准出台以来,高考更加注重核心素养的考查和理解,试卷更加重视关注数学概念本质的理解,注重数学问题的转化. 其中,高考试卷非常关注教材中的一些核心概念,这也为教学提供了一些放心,体现了新课标对提升核心素养和关键能力的要求. 因此高中数学教师在展开复习的过程中不仅要抓住基本概念,更要提炼教材中的关键内容,灵活运用好数学教材,发展学生的数学思维,使他们在考场上能更好地应对数学考试.

[关键词] 概念本质;知识体系;椭圆的概念;复习

在高中数学复习过程中,教师要注重数学中的基本概念,引导学生挖掘与之相关的数学知识,深化对概念的理解,揭示概念的丰富内涵,要能对概念进行拓展,从而形成网络化的知识体系. 概念的教学要引导学生进行总结概括,发散他们的数学思维,从中体会到概念的本质. 因此,概念的复习课不能仅靠“题海战术”,而是要把基础知识与例题再梳理,把散落于教材中的知识点进行整合、串联起来,引导学生建构起数学知识体系,从而体现出数学“源于教材,高于教材”的理念. 下面,笔者以“椭圆的概念”复习为例展开探讨,希望对大家有所帮助.

厘清概念本质

在数学教材中,各个版本对椭圆定义描述基本一致,学生一般都能牢记椭圆的定义,但在复习中要注意以下几点:(1)定义中的文字翻译成数学语言,表示为PF1+PF2=2a(2a>F1F2),那么与之对应的图形又是什么呢?(2)定义中为何要规定2a>F1F2?如果2a=F1F2,2a

在人教版数学教材中,其中有这样一道试题:

例1:如果点M(x,y)在运动过程中,总是满足关系式■+■=10,点M的轨迹是什么曲线?为什么?写出它的方程.

如果能够掌握椭圆定义的本质,学生可以快速判断和解答本道试题,这就避免了用移项再平方的方法来化解方程,降低了出错的概率. 在本道试题中,实质就是动点M(x,y)到两个点F1(0,-3),F1(0,3)的距离之和为常数10(10>6),这个动点的轨迹就是以这两个定点为焦点的椭圆,并且2a=10,c=3,这样就能求得椭圆的方程来正确解答. 由此可知,学生如果能够掌握椭圆定义的本质,那么就能快速、正确地解答出试题答案.

挖掘其他形式

1. 圆变化得到椭圆

在教学中,有的学生也会疑惑椭圆与圆之间在数学上有何关系,这一点在教材上并没有体现. 但是,在学习探究过程中,椭圆与圆之间存在着这样的结论:在竖直或水平方向上同时均匀压缩或均匀拉伸后,所得的图形是椭圆. 根据这一结论,学生能够抽象概括出问题的本质,即椭圆的生产方法是圆沿着某个方向压缩或拉伸后所得.

例2:在2011年,陕西省高考数学试卷(理科)已有所体现. 试题如下:如图1,设P点是x2+y2=25上的动点,点D是P在x轴上的投影,M为PD上的一点,且MD=■PD.

(1)当P在圆上运动时,求点M的轨迹C的方程;

(2)略.

2. 过定点的直线斜率积为定值

例3:已知△ABC的两个顶点A,B的坐标分别为(-6,0),(6,0),AC,BC所在的直线斜率(假设直线斜率存在)之积为-■,求顶点C的轨迹方程.

学生根据题目的信息很容易得到C的轨迹方程为■+■=1(y≠0),点C的轨迹为以BC为长轴的椭圆.

例4:已知△ABC的兩个顶点A,B的坐标分别为(-6,0),(6,0),AC,BC所在的直线斜率(假设直线斜率存在)之积为■,求顶点C的轨迹方程.

学生根据题目的信息很容易得到C的轨迹方程为■-■=1(y≠0),点C的轨迹为双曲线.

比较上述两道试题,我们发现二者之间的结构很相似,只是在直线斜率积方面相差一个负号,但得到的轨迹却完全不同. 此时,教师可以思考是否可以把上面的两道问题合二为一,上述试题是否具有一般规律,以上述试题再进行深度拓展,发展学生的数学思维,在潜移默化中帮助他们形成数学核心素养. 在此情况下,再把这道试题推广得到如下例题:

例5:已知△ABC的两个顶点A,B的坐标分别为(-a,0),(a,0),AC,BC所在的直线斜率(假设直线斜率存在)之积为-■,求顶点C的轨迹方程.

由■·■=-■,得■+■=1(y≠0). 同理得到,若AC,BC所在的直线斜率(假设直线斜率存在)之积定值为■,则点C的轨迹为■-■=1(y≠0).

在课堂讲解时,教师不能让学生简单解答就过去,还要引申相关知识,进行深度挖掘. 在学生完成试题之余,教师不妨把知识点再延伸到双曲线之中,拓宽他们的眼界,发散其数学思维,有效提升课堂教学的质量和效率. 这种把椭圆、双曲线知识进行类比和对比的教学极大地激发学生学习兴趣,使他们进一步认识到椭圆的概念,强化自身对椭圆定义本质的认知,避免在以后的学习中出现错误.

3. 与圆有关点的轨迹

在数学试题中,很多知识点都和圆有关,椭圆也不例外. 在圆的相关知识点中,一些与之有关的点的轨迹可以生成椭圆图形,帮助学生感受到椭圆的知识.

例6:在圆x2+y2=4上任取一点P,过P点作x轴的垂线段PD,D为垂足,当点P在圆上运动时,线段PD的中点M的轨迹是什么?

设M(x,y),P(x,2y),由M为线段PD的中点得到点M与点P间的关系式,P点在圆心为坐标原点,半径为2的圆上,由点P的坐标满足圆的方程来得到点M坐标所满足的方程,写出椭圆表达式.

例7:已知圆O1:(x+2)2+y2=3,圆O2:(x-2)2+y2=3,动圆P与圆O1内切,与圆O2外切,求圆心P的轨迹方程.

在本题中,先设出P点的坐标,根据题意找到圆P与圆O1、圆O2的半径间的关系. 根据椭圆的定义,发现点P是以O1,O2为焦点,定长为7的椭圆.

学生在解题过程中感受到椭圆定义所带来解题的便捷,但也意识到并非只有椭圆相关知识才与椭圆有关,圆的一些知识也会与椭圆相关,这有利于改变传统数学思维习惯,有效提升解题质量.

4. 与距离有关点的轨迹

例8:已知圆内的一个定点(非圆心)作圆C与已知圆相切,则圆C的圆心轨迹是(  )

A. 圆 B. 椭圆

C. 圆或椭圆?摇?摇 D. 线段

设定点为A,已知圆的圆心为O,半径为R,动圆的圆心为C,半径为r,AC=r,OC=R-r,AC+OC=R(OA

在做完这道试题后,教师不要着急让学生接过这一知识点,还可以继续进行深度挖掘与拓展,如:(1)把“相切”变为“内切”或“外切”;(2)改变题目的信息,把定点与圆相切变为动圆与定圆相切,经过某一定点. 这种拓展的思路能有效改变学生的学习习惯,便于他们发散数学思维,提高数学课堂学习效率和质量.

值得引起注意的是,这种类型的试题在高考中曾经出现过,即2013年高考全国卷Ⅰ:已知圆M:(x+1)2+y2=1,圆N:(x-1)2+y2=9,动圆P与圆M外切并且与圆N内切,圆心P的轨迹曲线为C. 求C的方程. 学生在做这部分试题时要引起注意,避免不经意间的失分.

总结归纳定义

在高中数学复习教学中,教师讲课的目的并不单是让学生理解和掌握椭圆的概念这么简单,而是要引导他们以椭圆定义为核心,形成一个知识体系,对知识有由局部到整体、由点到面的整体认知. 在教学过程中,教师要注重从定义、拓展、实例分析等方面进行教学,紧扣“椭圆定义”这条主线来展开,引导学生在理解基础上进行思考和交流,进而抽象概括得到椭圆的定义,形成数学知识体系. 其中,最关键之处在于对概念的深入挖掘,对试题的二次开发,引导学生提炼得到椭圆这一核心概念的本质,熟悉知识点间的规律,把教材中的零散知识有机串联起来,对知识进行系统化整合以及再加工.

总之,在数学概念的复习教学中,教师一定要注重学生对核心概念的理解,不要拘泥于表面形式,要引導他们向深度发展,对数学概念能够进行延伸拓展,有效形成数学核心素养.

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