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高中数学课堂例题变式设计探析

高中数学课堂例题变式设计探析

摘 要:例题教学是课堂教学的重要环节,通过例题的学习使学生更加深刻理解本课堂的教学内容,提高学生对知识的应用能力。如果在教学设计中对例题进行变式教学,最大地发挥例题的有效性,提高它在课堂教学中的价值,是提高课堂效率十分有效的方式之一。

关键词:例题;例题变式;课堂教学

“在教学实践中,要不断探索和创新教学方式,不仅重视如何教,更要重视如何学,促使更多的学生热爱数学。”这是高中数学新课程标准提出的具体建议。站在不同的角度、情境和层次上,对教材中的数学概念、数学公式和数学定理等知识,做出相应的变化,改变具体的条件和形式,这就是数学变式训练。虽然形式发生了变化,而本质特征却不变。经过不同形式的训练,学生对数学知识的理解和掌控也会变得更加深入,因此变式教学对于深度学习知识不失为一种有效的教学方法。

圆锥曲线是高考的重点考查内容,它主要利用基本概念、标准方程及其几何性质,解决相关问题。从高考的命题方式看,选择题、填空题和解答题均有涉及。笔者在圆锥曲线的复习教学过程中,通常在例题设计环节采用了变式教学,这样不仅使知识间的联系更加明晰,形成知识网络,还能使原有的例题再发生机,达到事半功倍的效果。

一、 通过例题变式,加强对概念的教学

在相关联的平行概念中通过例题变式加深对概念的理解与掌握。例如,椭圆与双曲线的定义有一定的类似,可以同时复习;由于概念的类似,导致它们标准方程就比较容易混淆。复习中教师可以展开变式,让学生在比较中对概念及其标准方程有更清晰的理解与掌握。

【例1】 根据下列条件判断方程x29-k+y24-k=1表示什么曲线。

(1)k<4;(2)4

解析:(1)当k<4时,9-k>0,4-k>0。根据椭圆的标准方程,方程x29-k+y24-k=1表示的是椭圆。(2)当40,4-k<0。根据双曲线的标准方程,方程x29-k+y24-k=1表示的是双曲线。

為了能更好地引导学生对两种曲线标准方程特点的理解与掌握,教师可以进行如下变式:

变式1 已知方程x29-k+y2k-4=1表示焦点在y轴上的椭圆,求k的取值范围;

变式2 已知方程x29-k+y2k-4=1表示焦点在y轴上的双曲线,求k的取值范围;

变式3 已知方程x29-k+y2k-4=1表示焦点在坐标轴上的双曲线,求k的取值范围。

通过以上的变式设计,对在相同的表达形式,k取不同的值,得到的曲线不同。可以引起学生对椭圆、双曲线概念及其标准方程的区别与联系的深入思考。通过比较得出规律,使对概念的理解更为深刻。

例题的变式可以在有类似知识背景的章节间展开,使学生更加明确知识间的区别与联系,使关联的章节形成知识网络,也能启发学生主动地归纳总结知识点,有助于梳理知识体系,有效地加深了知识的理解与掌握,避免知识混淆,基础扎实,为日后解决更难的问题提供了可能。

二、 围绕几个重要性质进行变式,加强对本章重点知识的掌握

在圆锥曲线的教学中,双曲线是十分重要的一种,在双曲线的几何性质中渐近线与离心率是研究的重点。渐近线是揭示表达式中a,b的数学关系,离心率是揭示表达式中a,c的数学关系,它们在解题中离不开对a2+b2=c2这个关系式的运用。

【例2】 椭圆x249+y224=1与双曲线共焦点,且双曲线的渐近线为y=±43x,求双曲线方程。

解析:由椭圆x249+y224=1与双曲线共焦点,得双曲线的半焦距c=5。设双曲线方程为x2a2-y2b2=1,则ba=±43a2+b2=25,解得a2=9b2=16,故所求双曲线方程为x29-y216=1。

本题条件给出双曲线的渐近线方程,可以明确a与b的比值和关系式a2+b2=c2,求对应的双曲线方程;因此教师可以围绕着a,b,c,离心率e,渐近线斜率k,进行有目的的变式练习。

变式1 已知焦点在x轴上双曲线的离心率为2,求双曲线C的渐近线方程。

变式2 已知双曲线E:x2a2-y2b2=1,其一渐近线被圆C:(x-1)2+(y-3)2=9所截得的弦长等于4,求E的离心率。

通过这组变式训练,学生对双曲线的离心率、渐近线方程和标准方程等概念公式的理解更加明晰,并能对三个概念的互相转化求解更加游刃有余。

课本里提供的例题基本是十分典型的,教师除了使用它,还可以通过变式,让学生通过不同程度,不同角度来感知这种题型所承载的数学知识。题目的变式研究有利于题目的推陈出新,提高教学的创新性。近年来随着教改的不断深化,创新性使用教材,培养学生的思维品质,灵活应对新高考,是教师努力研究的方向。

三、 适当改变题设条件,对题目进行梯度变式,加强思维品质的提高

学生的知识结构和能力水平均存在差异,教师可以对题目难度进行有梯度的设置,这样有利于不同程度的学生都有收获。因题目的本质相同,学生在层层递进中,逐步提高审题与分析问题的能力,同时也能抓住问题的本质,提高解决相同问题的能力。

【例3】 设点M(x0,1),若在圆O:x2+y2=1上存在点N,使得∠OMN=45°,求x0的取值范围。(选自2014年高考全国卷)

解析:由图可知点M所在直线y=1与圆O相切,又ON=1,由正弦定理得ONsin∠OMN=OMsin∠ONM,所以122=OMsin∠ONM,即OM=2sin∠ONM。因为0≤∠ONM≤π,所以OM≤2,即x20+1≤2,解得-1≤x0≤1。

变式1 设点M(x0,y0)为直线2x+y=1上的动点,若在圆O:x2+y2=1上存在点N,使得∠OMN=45°,求x0的取值范围。

变式2 设点M(x0,y0)为直线y=k(x+3)上的动点,若在圆O:x2+y2=1上存在点N,使得∠OMN=45°,求x0的取值范围。

这样教师通过适当改变题目条件,题目条件从具体到抽象,从易到难,让学生可以通过比较分析题目的本质特性,总结出解这类问题的通性通法,达到解一类问题的目的。

思维训练应当是变式训练开展的基础,尝试站在不同的角度和情境上,来帮助学生提升自身的应变能力,让学生能够尝试探索多样化解决问题的方法,激发学生的思维灵活性,让学生的学习更加深入。例题变式将一堂课的时间与效益最大化,为创造出有活力的高效课堂提供了一种模板,很好地进行了减负与增效。

四、 把题型改为开放式与探索性题型,开发学生的发散性思维和培养探索精神

数学课程标准指出习题是教材的重要组成部分,要提高习题的有效性,科学准确地把握习题的容量、难度,开发一些具有探索型、开放性的问题,解决这样的问题有助于学生数学学科核心素养的提升。

【例4】 求适合下列条件的双曲线的标准方程:两焦点坐标(0,5),(0,-5),且a=4。(选自课本46页练习1)

解析:本题通过已知条件可知a,c,通过双曲线a,b,c的关系式求出b,再根据双曲线的焦点坐标,判断出双曲线的类型,从而本题得解。

变式1 请写出有一个焦点是(2,0)的圆锥曲线的标准方程。

分析:通过变式,此题变式为一道开放题,答案曲线是椭圆,双曲线,抛物线均可。拓展了学生的思路,发展了开放性的思维,达到能在同一平台比较三种曲线,既能了解三种曲线的共性又能区分它们的差异性,达到很好的教学目的。

变式2 已知两点A(-2,0),B(2,0),直线AP,BP相交于点P,且它们的斜率之积是-14。

(1)求动点P的轨迹E的方程;

(2)H是曲线E与y轴正半轴的交点,曲线E上是否存在两点M,N,使得△HMN是以H为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,请说明有几个;若不存在,请说明理由。

分析:变式2的探索型题型难度较大,对学生灵活运用知识的能力和思考问题的能力都有较高的要求。适合思维层次,能力层次较高的学生学习与研究,提高学生的数学素养。

开放式题型和探索式题型,能有效地反映高层次思维,教师可以把探究的任务交给了学生,有助于培养学生对数学学习的积极态度,能更好地培养学生的独立思考能力和探索精神。

五、 例题变式要注意的几个问题

一是教师需要站在学生实际情况的基础上,结合问题的本质特征,进行合理的变式,而不是毫无目的的变式。也就是说,例题变式必须要考虑到学生的实际情况,题目的难度要和學生的知识储备与能力相匹配,能让学生训练后有所收获。

二是教师需要不断进行试题研究,要有对例题进行变式的能力。教师必须要借助教研来实现个人的专业成长,在课堂上也必须要重视例题教学的开展,如何高效地发挥习题的作用是数学教师经常要思考的问题。只有不断地研究教材,研究试题,研究学生,才有可能不断提高我们的教学水平,更好地为学生服务。

三是教师需要及时进行反思与总结,如果想了解变式教学是否被学生认可,需深入学生中进行了解,问学生的体会与感受。也可以从学生的作业和考试的情况了解教师的教学效果,题目的设置是否达到教学目的。

参考文献:

[1]柳海峰.强化数学变式训练,优化课堂教学设计——分层教学中培养B班学生能力的策略之一[C]∥国家教师科研基金“十一五”成果集(中国名校卷)(五),2009.

[2]曹树坤.重视例题教学 提高教学能力[J].数理化解题研究,2020(23).

作者简介:

陈林芳,福建省宁德市,宁德第五中学。

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