“一题一课”:有效落实“数学深度学习”的教学智慧
——以一道不等式题展开的高三二轮复习课为例

2019-04-04 06:17江苏省常熟市外国语学校
数学大世界 2019年5期
关键词:一题单调深度

江苏省常熟市外国语学校 刘 虹

一、复习中的困惑

对于高三数学复习教学,很多教师都颇感困惑,特别是到了二轮复习,不断地“炒冷饭”,普遍的做法是依据高考内容中的重点、难点,进行同类试题的堆积,然后集中讲解,以期能够提升这类试题的得分率,但学生的参与率较低,学习兴趣不浓,课堂效益不高,总之,教师教的痛苦,学生学的茫然。这样的二轮复习还是在“穿新鞋走老路”,只是对已有知识的再回顾,不能达成学生对数学本质的深度理解,不能促进学生对知识系统的再建构和再完善。

二、“一题一课”的内涵

一轮复习后高中数学知识零散地储存在学生的脑海里,这为我们建立知识间的丰富联系、整合知识体系、提高学生深度学习能力提供了有利的条件。近年来我们在二轮复习中积极探索基于“数学深度学习”的“一题一课”的教学设计,取得了较好的效果。“一题一课”是指一节课的教学设计中,通过对一道典型例题的知识背景、信息转化、切入角度、变式拓展、细节突破、思想方法等多方位的认识和分析,将问题研究得更透、更深入;帮助学生巩固基础知识、熟练基本方法、理解数学本质,构建丰富联系的知识系统和完善的认知结构,提高学生分析问题和解决问题的能力,从而提高学生核心素养,促进学生深度学习。

三、案例实践

在高考数学试题中,常常出现含参数的不等式问题,这类问题与函数,导数等知识综合在一起,特别是含参的不等式恒成立和能成立问题,思辨性很强,往往让人眼花缭乱,使解题者不知所措。为此笔者特意精心挑选了这样一个题展开深入研究。

(1)求θ的值;

(2)若f(x)-g(x)在[1,+∞)上为单调函数,求m的取值范围;

00g(x0)>h(x0)成立,求m的取值范围。

展示题目后,就让学生思考第(1)小题。

很快学生1提出:从题目信息抓住函数g(x)在[1,+∞)上为增函数,转化为不等式g'(x)≥0在[1,+∞)恒成立,即xsinθ≥1在[1,+∞)恒成立。

学生2提出构造函数,利用函数的最小值可以求解。便令s(x)=xsinθ,x∈[1,+∞),直接考虑单调递增的一次函数s(x)=xsinθ在x∈[1,+∞)的最小值即可解决问题。∵θ∈(0,π),∴ sinθ>0,∴ sinθ=1,而

教师:对于含参不等式恒成立问题,你有什么体会或总结?

学生4得到结论:若不等式f(x)>A在区间D上恒成立,则f(x)min> A;若不等式f(x)<A在区间D上恒成立,则f(x)max< A。

学生5指出:可以直接构造函数或通过变量分离再构造函数来进行解决,利用函数的最大、最小值或上、下限来决定参数的范围。

这时学生的思维很活跃了,第(2)小题的研究就变得很顺理成章。

学生6提出:这个小题也可以转化为不等式恒成立问题。

教师:与第(1)小题有什么区别?

学生7提出:要分单调递增和单调递减两类进行讨论,再转化为不等式的恒成立问题。

教师:直接构造函数还是变量分离?

学生通过观察不等式的结构和变量范围,得出变量分离更为简单,于是很快有了结论:不等式在x∈[1,+∞)恒成立,或不等式在x∈[1,+∞)恒成立。令+∞),可得,故m≥1或m≤0。

这时学生的思维更加活跃,开始讨论研究第(3)小题。

教师:如何解读“若在[1,e]上至少存在一个x0,使得

当x=1时,不存在这样的m;

教师:问题解决了,你有什么收获?

学生9:若在区间D上存在实数x使不等式f(x)>A成立,即f(x)>A在区间D上能成立,则f(x)min> A;若在区间D上存在实数x使不等式f(x)<A成立,即f(x)<A在区间D上能成立,则f(x)max< A。

学生10:求函数最值时可考虑用求导来研究函数的性质。

学生11:解题时要仔细观察,从局部到整体分析函数式的结构,结合x的范围研究导函数的正负。

学生12:不等式能成立问题依然可以采用变量分离来解决。

教师:非常好!我们类比不等式恒成立问题考虑直接构造函数来解决。

学生13:由于不等式左边f(x)-g(x)与右边h(x)都含变量x,两边的值都在变化,考虑采取移项把一边变为0来处理,这样可使问题变得相对简洁,便于解决问题。即构造函数F(x)=f(x)-g(x)-h(x),那么就变为[1,e]上至少存在一个x0,使F(x0)>0成立即可,故只需研究F(x)的最大值。令F(x)=f(x)-g(x)-h(x)

教师:这个函数的最大值怎么研究呢?

教师:导函数的正负决定原函数的单调性,请大家结合x的范围观察何时能够确定导函数的值为正?

学生 14:∵ x∈ [1,e],∴ 2e-2x≥ 0,mx2+m>0,∴ F'(x)>0。

教师:非常好!那我们就可以对m的正负讨论来解决问题。那当m≤0怎么突破呢?

学生15:当m≤0时,有F(x)<0,是不满足题意的。

∴F(x)<0恒成立 ∴在[1,e]上不存在x0,使得F(x0)-g(x0)>h(x0)成立。

∵x∈[1,e],∴2e-2x≥0,mx2+m>0 ∴F(x)>0在 x∈[1,e]恒成立,

教师:刚才我们研究了不等式的恒成立与不等式能成立问题,逻辑上看,全称命题的否定就是一个存在性命题,而存在性命题的否定就是一个全称命题。而不等式的恒成立问题就是一个全称命题,不等式的能成立问题也就是一个存在性命题,从逻辑上看它们是可以相互转化的,那从集合论看,他们有什么关系呢?

学生16:从集合论来看,它们就是互为补集的关系。

教师:基础真扎实!那我们用这个思路继续来研究第三小题。

方案3:假设对任意x∈[1,e],都有f(x)-g(x)≤h(x)成立,

当x=1时,m为任意实数,

(研究函数M(x)的单调性与方案1同)∴M(x)min=M(e)

综上可得:若在[1,e]上至少存在一个x0,使得f(x0)-g(x0)>h(x0)成立,则

四、教学思考

一节好的数学课,犹如一段美妙的旋律,给人以美好的体验,这节课所产生的效果是令人欣慰的。

1.“一题一课”是以教师的“深度设计”为前提,是用教师的教学智慧来点燃学生学习的火把。“一题一课”的“题”需要教师去筛选、研究和把握,要深刻理解这道题的问题背景、考查的知识点和基本数学方法、考查的思维能力和数学素养,要深入思考如何将这道题加以利用和设计、如何通过这道题打开思维的窗口。而且在课堂教学中,如何适时引领学生探索和反思,并提炼、归纳和总结等等,对教师平时的思考和积累、课前的精心预设和准备、课上的激励评价和教学机智等都提出了更高的要求。

2.“一题一课”一定是学生“深度参与”的过程,是在教师的“贴地而行”中实现学生的“翩翩起舞”。“一题一课”的设计基础是“学生”,若离开对学生知识现状、数学基础、特定知识的生长点与潜在困难的准确把握,再完善、再漂亮的设计也达不到理想的效果。“一题一课”的课堂要充分发挥学生主体作用,一定要让学生体会和经历知识的发生、发展的过程,有充分的思考,去体验数学的本质,学会理性思维,从而获得感受、体验和领悟。

3.“一题一课”是促进学生“深度学习能力”提升的途径和方法,让学生学会深度思考,学会感悟,从而提高学生的核心素养。“一题一课”的研究能引导学生认真观察题目中的信息和结构特征,从不同的角度,不同的方向,加以分析探讨;“一题一课”让学生通过解题分析,重视知识的联系及相互转化,深入领悟数学本质;“一题一课”让学生学习遇到障碍善于观察分析,敢于猜想实践,从而培养学生积极思考、勇于探究的学习习惯。所以“一题一课”更重视学生深度学习能力的提升、核心素养的培养,让学生获得更长久的发展和成长,使学生终身受益。

“一题一课”遵循学生的认知规律,“借题发挥”,引导学生去探索数学问题的规律和方法,引领学生自主探究和独立思考;使学生的认知不断完善,思维层次不断递进,分析问题和解决问题的能力不断提升,达到了“做一题,通一类,会一片”的教学效果,可以说,“一题一课”的教学智慧让课堂有效落实了“数学深度学习”。

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