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在高三复习中,常常要进行难度较大、灵活性较强的试题演练与评讲,其目的在于强化学生对核心知识与方法的综合运用,加深理解,优化知识结构,从而进一步提高灵活解题的能力,以及能从整体的高度驾驭高中所学的内容. 但在实际的教学中,往往并不能达到预期的目标和效果,而不得不陷入就题论题的窠臼和重回题海的恶性循环之中.本文以2011年金华十校联考解析几何题为例,通过对试题解答过程的研究,以师生思维的再现与对接,对实现有效教学作一些思考.
一、 试题再现
如图1,已知椭圆+=1(a>b>0)的离心率为,椭圆上任意一点到右焦点F的距离的最大值为1+,过M(2,0)任作一条直线l交椭圆于不同的两点A,B,点A关于x轴的对称点为Q.
(1) 求证:Q,F,B三点共线;
(2) 求△MBQ面积S的最大值.
直接呈现精练而冰冷的标准答案,这在现实的教学过程中并不少见. 尤其在时间紧迫、任务繁重、应考要求高的高三复习阶段,常出现诸如快速地对答案,或将答案贴在教室内,由学生自己阅读思考的现象. 可以想见,这样的复习效果是不可能好的. 实际上,学生需要的不只在于“是什么”,更在于“为什么”,“为什么这样做;为什么我想不到;为什么我一听就懂,一写就错”等等. 究其原因,学生需要的是对一个鲜活而生动的、来自于身边的、真实的过程的探究.
二、 不同视角
综合性问题的评讲要达到理想的效果,一个很重要的前提就是,师生双方都要对该题作出独立的思考. 学生通过自身努力,做一些思维上的粗加工,形成一些哪怕肤浅性的认识与想法;教师则应站在学科知识与教育心理学的高度,对试题作出理性的分析,这样课堂上师生的交流,才是众多个性思维的交流,才可能在彼此的思维交集处引发共鸣与启示.
1. 教师的眼光
教师的思考与剖析,旨在把握命题者的意图,挖掘试题的内涵价值,找出学生的思维起点,充分调动学生的认知经验. 为了评说试题,需要精心设计,有效展开,从拿到题目,经历曲折真实的探索,直至完全解出的所有环节及每一步骤,作好充分而深入的准备,做好评讲的预案.
2. 学生的困境
大多数学生在解答过程中出现两种情况:一是直接运用题中的条件,求出椭圆方程后证明三点共线偷工减料,跳步解答;二是求三角形面积的最值,由于在题设与结果的之间,找不到有效连接的桥梁,结果思路无法贯通. 学生不能获得解题成功的主要原因是:①学生运算错误,直线方程代入椭圆方程出错,韦达定理写错,面积计算出错等;②缺乏基本模式的积累与识别,不少学生没有求面积.
三、 追寻试题讲评的价值
1. 一题多解——给学生一个发散思维的机会
对高三复习课来说,由于不再像讲授新课那样受教学内容的限制,从而在内容和方法上给师生提供了更为广阔的自由空间,因此一题多解在高三复习课的教学中备受师生们的青睐. 然而,要真正发挥一题多解的教学功能,需要教师的精心设计和合理调控.
师:根据条件得到椭圆方程+y2=1后如何证明三点共线?
生1:证明直线FB和FQ的斜率相等. 设直线AB的方程为y=k(x-2),代入椭圆方程得到一元二次方程,利用韦达定理计算kFB-kFQ=0.
生2:证明向量,共线.
生3:写出直线BQ的方程,证明直线BQ经过点F.
师:能否用直线AB方程的其他形式证明三点共线?
生3:设直线AB的方程为x=my+2,A(x1,y1),B(x2,y2),则Q(x1,-y1).
由x=my+2,x2+2y2=2. 消去x可得(m2+2)y2+4my+2=0.
∴ y1+y2=,y1·y2=.
kFB-kFQ=-=.
因为(x2-1)y1+y2(x1-1)=(my2+1)y1+y2(my1+1),
=2my1y2+y1+y2=2m·+=0,
所以kFB-kFQ=0,从而Q,F,B三点共线.
师:△BMQ的面积如何求?先求出△BMQ的一边长(如BQ),再求另一个顶点M到BQ的距离,也许是学生对解析几何运算的恐惧,放弃了这个很自然的解法.有没有简单的解法?
生4:△BMQ的面积为S=MF·(y+y2)=(y1+y2)=k(x1+x2)-4k=.
师:求面积最大值有哪些方法?
生5:判别式法,由S=,得2Sk2-2k+S=0,
由Δ=4-4×2S2≥0,得S≤.
所以△BMQ面积S的最大值为.
生6:基本不等式法S==≤.
生7:(导数法)S=,令t=k,g(t)=,
则t>0,且g′(t)=.
当t∈(0,)时,g′(t)>0,g(t)单调递增;
当t∈(,+∞)时,g′(t)<0,g(t)单调递减.
所以g(t)的最大值为g()=.
随着师生、生生不断地“对话”,展示的解法步步深入,学生的思维在慢热中逐步变得“灵动”起来,避免了繁难的解法成为个别优秀生“专利”的尴尬局面,从而让每位学生都有收获:领悟和把握问题的本质.
2. 类比拓展——给学生一个施展想象的空间
类比推理的结论虽然是或然性的,但它在人们的认识中具有重要的作用. 首先,类比推理可以启发人的思路,在进行创新性思维时,常常用到类比推理. 在我们解决问题的过程中,类比推理是常用的思维方法,它具有猜测和发现结论、探索和提供思路的作用,有利于创新意识的培养. 其次,科学史上许多科学事实的发现和科学假设的提出,都是借助于类比推理. 正如开普勒所说:“我珍视类比胜过任何东西,它是我最可信赖的老师,它揭示了自然界的秘密.”
师:点M(2,0)是不是一个特殊点?
生8:由于2=,提出如下结论:已知椭圆C∶+=1(a>b>0)的一个焦点为F,相应的一条准线与x轴的交点为M,过点M的直线l与C相交于A,B两点,点A关于x轴的对称点为Q,则Q,F,B三点共线(如图2).
师:是否正确?
生8证明:(我们以右焦点和右准线为例)设l的方程为x=my+(m≠0),且A(x1,y1),B(x2,y2),则Q(x1,-y1),直线BQ的方程为y+y1=(x-x1),
令y=0,得x=,
将x=my+代入+=1并整理得
(b2m2+a2)y2+y+=0.
从而y1+y2=,y1y2=.
又x1=my1+,x2=my2+,
将以上四式先后代入x=,得x=c.
所以点F在直线BQ上,即Q,F,B三点共线.
师:是否有类似结论?
生9:已知双曲线C∶-=1(a>0,b>0)的一个焦点为F,相应的一条准线与x轴的交点为M,过点M的直线l与C相交于A,B两点,点A关于x轴的对称点为Q,则Q,F,B三点共线.
生10:已知抛物线C∶y2=2px(p>0)的焦点为F,准线与x轴的交点为M,过点M的直线l与C相交于A,B两点,点A关于x轴的对称点为Q,则Q,F,B三点共线.
证明:略
本节课中,引导学生由椭圆到圆锥曲线的类比,猜想出了类似的结论. 其实,结论的正确与否并不重要,重要的是让学生具备这样一种意识——类比是伟大的引路人,从中丰富学生的想象空间,享受获得发现的喜悦和愉快. 因此,在日常教学中,我们应充分挖掘可利用的素材,让学生通过类比去猜想、去探索,拓展其思维空间,提高其数学素养.
3. 反思总结——给学生一个提升智慧的时间
通过一题多解,学生从多角度、多途径寻求解决问题的方法,开拓了解题思路. 通过类比,学生获得了更多的结论,拓展了思维空间. 从某种意义上说,解题过程是一个不断进行自我反思的过程,由于课堂时间的限制,由于学生思维的差异,课后请同学反思完成如下作业:①订正;②整理课堂得到的结论;③课后思考如下问题:
问题1 有没有更加一般的有关三点共线的结论?
问题2 △MBQ面积的最大值真的是吗?
问题3 △MBQ面积的最小值是否存在?
师:这是提升智慧的机会,请把握;这是享受发现的快乐,请体验.
第二节课请学生交流得到如下的结论.
问题1有如下三个正确结论:
生11: 已知抛物线C∶y2=2px(p>0)的对称轴x轴上两点M(t,0),N(-t,0),过点M的直线l与C相交于A,B两点,点A关于x轴的对称点为Q,则Q,N,B三点共线.
生12:已知椭圆C∶+=1(a>b>0)的对称轴上两点M(t,0),N(,0),过点M的直线l与C相交于A,B两点,点A关于x轴的对称点为Q,则Q,N,B三点共线.
生13: 已知双曲线C∶-=1(a>0,b>0)的对称轴上两点M(t,0),N(,0),过点M的直线l与C相交于A,B两点,点A关于x轴的对称点为Q,则Q,N,B三点共线.
问题2的结论:
生14:不存在△MBQ面积的最大值,原因是△MBQ面积取时,判别式为零,直线AB与椭圆只有一个公共点,不合题意.
师:解题时判别式的检验常常成为虚设,标准答案也不例外,虽然说经验证,但实际上没有验证.通过反思,希望提升思维的严密性.
问题3的结论:不存在△MBQ面积的最小值.
并请学生提出试题修改建议.学生情绪高涨.最后参照高考样卷形成一致修改意见:求△MBQ面积的范围.
试卷讲评的价值,不单是让学生知道得更多,知识面更广,尤其在于教会学生在知道别人的东西的同时,有能力和机会悟出自己的东西,这种“悟”的过程,离不开老师给时间,离不开老师给空间,离不开老师给机会,更离不开学生的想象,离不开学生的自主探索,离不开学生的反思总结,离不开丰富多彩的师生的交锋,但或许正是这个过程,最终才能让我们的学生学会创造,学会创新,成就他们的才华和德行.
一、 试题再现
如图1,已知椭圆+=1(a>b>0)的离心率为,椭圆上任意一点到右焦点F的距离的最大值为1+,过M(2,0)任作一条直线l交椭圆于不同的两点A,B,点A关于x轴的对称点为Q.
(1) 求证:Q,F,B三点共线;
(2) 求△MBQ面积S的最大值.
直接呈现精练而冰冷的标准答案,这在现实的教学过程中并不少见. 尤其在时间紧迫、任务繁重、应考要求高的高三复习阶段,常出现诸如快速地对答案,或将答案贴在教室内,由学生自己阅读思考的现象. 可以想见,这样的复习效果是不可能好的. 实际上,学生需要的不只在于“是什么”,更在于“为什么”,“为什么这样做;为什么我想不到;为什么我一听就懂,一写就错”等等. 究其原因,学生需要的是对一个鲜活而生动的、来自于身边的、真实的过程的探究.
二、 不同视角
综合性问题的评讲要达到理想的效果,一个很重要的前提就是,师生双方都要对该题作出独立的思考. 学生通过自身努力,做一些思维上的粗加工,形成一些哪怕肤浅性的认识与想法;教师则应站在学科知识与教育心理学的高度,对试题作出理性的分析,这样课堂上师生的交流,才是众多个性思维的交流,才可能在彼此的思维交集处引发共鸣与启示.
1. 教师的眼光
教师的思考与剖析,旨在把握命题者的意图,挖掘试题的内涵价值,找出学生的思维起点,充分调动学生的认知经验. 为了评说试题,需要精心设计,有效展开,从拿到题目,经历曲折真实的探索,直至完全解出的所有环节及每一步骤,作好充分而深入的准备,做好评讲的预案.
2. 学生的困境
大多数学生在解答过程中出现两种情况:一是直接运用题中的条件,求出椭圆方程后证明三点共线偷工减料,跳步解答;二是求三角形面积的最值,由于在题设与结果的之间,找不到有效连接的桥梁,结果思路无法贯通. 学生不能获得解题成功的主要原因是:①学生运算错误,直线方程代入椭圆方程出错,韦达定理写错,面积计算出错等;②缺乏基本模式的积累与识别,不少学生没有求面积.
三、 追寻试题讲评的价值
1. 一题多解——给学生一个发散思维的机会
对高三复习课来说,由于不再像讲授新课那样受教学内容的限制,从而在内容和方法上给师生提供了更为广阔的自由空间,因此一题多解在高三复习课的教学中备受师生们的青睐. 然而,要真正发挥一题多解的教学功能,需要教师的精心设计和合理调控.
师:根据条件得到椭圆方程+y2=1后如何证明三点共线?
生1:证明直线FB和FQ的斜率相等. 设直线AB的方程为y=k(x-2),代入椭圆方程得到一元二次方程,利用韦达定理计算kFB-kFQ=0.
生2:证明向量,共线.
生3:写出直线BQ的方程,证明直线BQ经过点F.
师:能否用直线AB方程的其他形式证明三点共线?
生3:设直线AB的方程为x=my+2,A(x1,y1),B(x2,y2),则Q(x1,-y1).
由x=my+2,x2+2y2=2. 消去x可得(m2+2)y2+4my+2=0.
∴ y1+y2=,y1·y2=.
kFB-kFQ=-=.
因为(x2-1)y1+y2(x1-1)=(my2+1)y1+y2(my1+1),
=2my1y2+y1+y2=2m·+=0,
所以kFB-kFQ=0,从而Q,F,B三点共线.
师:△BMQ的面积如何求?先求出△BMQ的一边长(如BQ),再求另一个顶点M到BQ的距离,也许是学生对解析几何运算的恐惧,放弃了这个很自然的解法.有没有简单的解法?
生4:△BMQ的面积为S=MF·(y+y2)=(y1+y2)=k(x1+x2)-4k=.
师:求面积最大值有哪些方法?
生5:判别式法,由S=,得2Sk2-2k+S=0,
由Δ=4-4×2S2≥0,得S≤.
所以△BMQ面积S的最大值为.
生6:基本不等式法S==≤.
生7:(导数法)S=,令t=k,g(t)=,
则t>0,且g′(t)=.
当t∈(0,)时,g′(t)>0,g(t)单调递增;
当t∈(,+∞)时,g′(t)<0,g(t)单调递减.
所以g(t)的最大值为g()=.
随着师生、生生不断地“对话”,展示的解法步步深入,学生的思维在慢热中逐步变得“灵动”起来,避免了繁难的解法成为个别优秀生“专利”的尴尬局面,从而让每位学生都有收获:领悟和把握问题的本质.
2. 类比拓展——给学生一个施展想象的空间
类比推理的结论虽然是或然性的,但它在人们的认识中具有重要的作用. 首先,类比推理可以启发人的思路,在进行创新性思维时,常常用到类比推理. 在我们解决问题的过程中,类比推理是常用的思维方法,它具有猜测和发现结论、探索和提供思路的作用,有利于创新意识的培养. 其次,科学史上许多科学事实的发现和科学假设的提出,都是借助于类比推理. 正如开普勒所说:“我珍视类比胜过任何东西,它是我最可信赖的老师,它揭示了自然界的秘密.”
师:点M(2,0)是不是一个特殊点?
生8:由于2=,提出如下结论:已知椭圆C∶+=1(a>b>0)的一个焦点为F,相应的一条准线与x轴的交点为M,过点M的直线l与C相交于A,B两点,点A关于x轴的对称点为Q,则Q,F,B三点共线(如图2).
师:是否正确?
生8证明:(我们以右焦点和右准线为例)设l的方程为x=my+(m≠0),且A(x1,y1),B(x2,y2),则Q(x1,-y1),直线BQ的方程为y+y1=(x-x1),
令y=0,得x=,
将x=my+代入+=1并整理得
(b2m2+a2)y2+y+=0.
从而y1+y2=,y1y2=.
又x1=my1+,x2=my2+,
将以上四式先后代入x=,得x=c.
所以点F在直线BQ上,即Q,F,B三点共线.
师:是否有类似结论?
生9:已知双曲线C∶-=1(a>0,b>0)的一个焦点为F,相应的一条准线与x轴的交点为M,过点M的直线l与C相交于A,B两点,点A关于x轴的对称点为Q,则Q,F,B三点共线.
生10:已知抛物线C∶y2=2px(p>0)的焦点为F,准线与x轴的交点为M,过点M的直线l与C相交于A,B两点,点A关于x轴的对称点为Q,则Q,F,B三点共线.
证明:略
本节课中,引导学生由椭圆到圆锥曲线的类比,猜想出了类似的结论. 其实,结论的正确与否并不重要,重要的是让学生具备这样一种意识——类比是伟大的引路人,从中丰富学生的想象空间,享受获得发现的喜悦和愉快. 因此,在日常教学中,我们应充分挖掘可利用的素材,让学生通过类比去猜想、去探索,拓展其思维空间,提高其数学素养.
3. 反思总结——给学生一个提升智慧的时间
通过一题多解,学生从多角度、多途径寻求解决问题的方法,开拓了解题思路. 通过类比,学生获得了更多的结论,拓展了思维空间. 从某种意义上说,解题过程是一个不断进行自我反思的过程,由于课堂时间的限制,由于学生思维的差异,课后请同学反思完成如下作业:①订正;②整理课堂得到的结论;③课后思考如下问题:
问题1 有没有更加一般的有关三点共线的结论?
问题2 △MBQ面积的最大值真的是吗?
问题3 △MBQ面积的最小值是否存在?
师:这是提升智慧的机会,请把握;这是享受发现的快乐,请体验.
第二节课请学生交流得到如下的结论.
问题1有如下三个正确结论:
生11: 已知抛物线C∶y2=2px(p>0)的对称轴x轴上两点M(t,0),N(-t,0),过点M的直线l与C相交于A,B两点,点A关于x轴的对称点为Q,则Q,N,B三点共线.
生12:已知椭圆C∶+=1(a>b>0)的对称轴上两点M(t,0),N(,0),过点M的直线l与C相交于A,B两点,点A关于x轴的对称点为Q,则Q,N,B三点共线.
生13: 已知双曲线C∶-=1(a>0,b>0)的对称轴上两点M(t,0),N(,0),过点M的直线l与C相交于A,B两点,点A关于x轴的对称点为Q,则Q,N,B三点共线.
问题2的结论:
生14:不存在△MBQ面积的最大值,原因是△MBQ面积取时,判别式为零,直线AB与椭圆只有一个公共点,不合题意.
师:解题时判别式的检验常常成为虚设,标准答案也不例外,虽然说经验证,但实际上没有验证.通过反思,希望提升思维的严密性.
问题3的结论:不存在△MBQ面积的最小值.
并请学生提出试题修改建议.学生情绪高涨.最后参照高考样卷形成一致修改意见:求△MBQ面积的范围.
试卷讲评的价值,不单是让学生知道得更多,知识面更广,尤其在于教会学生在知道别人的东西的同时,有能力和机会悟出自己的东西,这种“悟”的过程,离不开老师给时间,离不开老师给空间,离不开老师给机会,更离不开学生的想象,离不开学生的自主探索,离不开学生的反思总结,离不开丰富多彩的师生的交锋,但或许正是这个过程,最终才能让我们的学生学会创造,学会创新,成就他们的才华和德行.