谈数学变式教学在高中数学教学中的应用.doc

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谈数学变式教学在高中数学教学中的应用

陇东中学贾恒旺

随着高中新课改在全国范围内的全面实施,几乎所有数学教师都有这样的感受,就是“时间紧,教学内容多”。

然而,部分教师为了争取时间便满堂灌,致使学生的掌握情况非常不好。

面对这样的情形,变式教学在数学课堂中的应用就显得尤为重要。

一、什么是数学变式教学

  变式教学是运用不同的知识和方法,对有关数学概念、公式、定理、习题等进行不同角度、不同层次、不同背景的变化,有意识的引导学生从“变”的现象中发现“不变”的本质,从“不变”中探求规律。

变式教学最终是为了通过变化让学生掌握变化中的不变,能从不同方面、不同角度和不同情况来说明某一事物,从而概括出事物的一般属性,使学生能真正理解知识和方法的本质原理的教学。

变式教学泛指知识形成过程中的问题设计变式、基本概念辨析型变式、定理和公式的深化变式、例题和习题的一题多解、一法多用、一题多变、多题归一等。

二、高中数学教学中应用变式教学的主要意义:

(一)、利用变式教学创设教学情境,激发学生学习积极性。

高中数学的大部分概念比较抽象,教师在教学中如果直接抛出概念,学生很难接受。

而如果根据概念类型,设计一系列变式,将概念还原到客观实际(如实例、模型或已有经验、题组等)提出问题,为学生创设生动形象的教学情境,就可以大大激发学生学习数学的热情

和积极性。

例如:

在进行指数函数概念教学时,可以这样进行变式教学:

(1)提出问题:

我有一张白纸,把它撕成两半,将它们重叠后再撕一次,重叠后再撕一次„„那么撕扯3次后把所有的纸重叠放置有多少层?

5次呢?

15次呢?

(2)若一张纸厚0.1毫米,那么撕纸15次后把所有的纸重叠放置有多高?

有一人高吗?

若撕掉20次呢?

(3)你能建立起“纸的张数y与撕纸的次数x”之间的函数关系式吗?

生活中就存在这样一类函数,从而给出指数函数的概念。

通过这样一组由特殊到一般的变式题,可以帮助学生建立感性经验和抽象概念之间的联系,激发学生的思维,引导学生积极探索。

(二)、利用变式教学预设“陷阱”,培养学生思维的严谨性。

在概念、定理及公式的教学过程中,通过对有关数学概念、定理、公式等进行不同角度、不同层次、不同背景的变化,有意识的引导学生发现变化中的不变,明确并凸显出概念、定理及公式的条件、结论和适用范围、注意事项等关键之处,让学生深入理解概念、定理及公式的本质,从而培养学生严密的逻辑推理能力。

例如:

在引入奇偶函数定义之后,为了让学生透彻理解该定义,掌握定义的内涵和外延,特别是搞清楚“定义域关于原点对称”等有关问题,可利用辨析型变式设计下列变式题组织学生讨论。

判断下列函数的奇偶性,并说明理由:

(1)

(2)(0

这组变式题,通过引发学生头脑中固有思维模式的冲突,使学生加深了对“定义域关于原点对称”的必要性的理解。

教学中,设置反例、错例辨析的变式训练,通过对问题正面、侧面、反面的分析,使学生发现问题的症结所在,达到去伪存真、由此及彼的目的。

(三)、利用变式教学深化基础知识,拓展学生的数学思维。

著名的数学教育家波利亚曾形象地指出:

“好问题同某种蘑菇有些相像,它们都成堆地生长,找到一个以后,你应当在周围找找,很可能附近就有好几个。

”数学教学中,通过对一个基本问题的变式,引导学生运用类比、联想、特殊化和一般化的思维方法,探索问题的发展变化,使其在更深入、更透彻地理解问题的本质的同时拓展了数学思维。

例如:

在进行增、减函数的概念教学时,为了让学生熟练掌握增、减函数的定义,需要进行概念深化变式。

也就是探求概念的等价形式或变式含义,并探讨等价形式及变式含义的应用,达到透彻理解概念、灵活应用概念的目的。

因此要学生注意增、减函数定义的如下两种等价形式:

(x1-x2)[f(x1)-f(x2)]>0或的解释.在形成概念后,不应急于应用概念去解决问题,而应对概念作进一步的探讨,通过辨析型变式和等价深化变式,使学生对概念有更加深刻的理解,让学生既知其然,又知其所以然。

数学变式教学以一胜多、举一反三的变式训练,给数学教学注入了生机和活力,提高了学生的兴趣,调动了学生的积极性,使其学得轻松,并且避免“题海”,从而提高了课堂教学效率和教学质量,对学生掌握知识、促进思维和培养能力等方面起着非常重要的作用。

然而,变式教学不能变成教师整节课的精彩演绎和拓展,决不能一时兴起就刹不住车,教师讲得神采飞扬,酣畅淋漓,学生听得头昏脑胀,应对不暇。

教师必需注意学生的感觉,控制变式的节奏、变式的维度及变式的深度。

“变”与“不变”,都要让学生去体验。

教师的作用应该主要是引导和点拨,使学生去思考和比较,发现变式问题中的“变”与“不变”。

三、数学变式教学在高中数学教学中的应用举例

例1:

如在新授定理“a+b≥2”,其中a,b∈R+,(当且仅当a=b时取“=”号)的定理时,强调定理使用的条件是:

“一正二定三相等”。

通过如下课本习题进行变式教学:

原题:

已知x>0,求y的最小值。

变式1:

x∈R,函数y有最小值吗?

为什么?

变式2:

已知x>0,求y的最小值;

变式3:

x>3,函数y的最小值为2吗?

均值不等式是高中阶段的一个重点,但学生在使用时,很容易忘记定理使用的条件“一正二定三相等”。

因此在教学中由课后习题出发,利用条件特殊化即将原题中一般条件,改为具有特定性的条件,使题目具有特殊性。

设计三个变式练习的解答,使学生加深了对定理成立条件的理解与掌握,为定理的正确使用打下了较坚实的基础。

例2:

原题:

在椭圆上求一点P,使它与两个焦点的连线互相垂直。

变式1:

椭圆的两个焦点是F1、F2,点P为它上面一动点,当∠F1PF2为钝角时,点P的横坐标的取值范围是___________。

分析:

受原题的启发,无论是钝角还是锐角,都是以直角为参照,该题解法很多,但以几何法最为简洁。

如图,以坐标原点O为圆心,以|F1F2|为直径画圆与椭圆交于A、B、C、D四点,由直径所对的圆周角是直角可知:

当点P位于A、B、C、D四点时,∠F1PF2为直角,当点P位于椭圆上弧AB或弧CD上时,∠F1PF2为钝角;锐角的情况不言而喻,易求点P横坐标的取值范围。

变式2:

F1、F2是椭圆C:

的两焦点,在C上满足PF1⊥PF2的点P的个数为__________。

分析:

该题只将求点的坐标改为判断点的个数,但解法是相同的,只是求以|F1F2|为直径的圆与椭圆的交点个数。

变式3:

设椭圆的两个焦点是F1(-C,0),F2(C,0),C>0,且椭圆上存在点P,使得PF1与PF2垂直,求实数m的取值范围。

分析:

显然该题在椭圆中引入参数,将求点的坐标改为“求参数的取值范围”的热点问题,解法是相同的,要使椭圆上存在点使PF1⊥PF2,只需以F1F2为直径的圆与椭圆有交点,也就是椭圆的焦距大于或等于椭圆的短轴长即得。

评注:

圆锥曲线是高中教学很重要的一部分内容,也是学生较难掌握的。

教师在复习的过程中将习题进行变式,不仅加深了学生对椭圆概念的理解,而且通过分析以F1F2为直径的圆与椭圆有交点情况,培养了学生数形结合的思维能力,符合学生的认识规律。

例3:

已知x、y≥0且x+y=1,求x2+y2的取值范围。

分析:

由x+y=1得y=1-x,则x2+y2=2x2-2x+1,

因为x∈[0,1],根据二次函数的图象与性质知:

当x=0.5时,x2+y2取最小值0.5;当x=0或1时,x2+y2取最大值1。

变式:

已知a、b为非负数,M=a3-a2+ab,a+b=1,求M的最值。

  评注:

函数思想是中学阶段基本的数学思想之一,揭示了一种变量之间的联系,往往用函数观点来探求变量的最值。

对于二元或多元函数的最值问题,往往是通过变量替换转化为一元函数来解决。

同时解决函数的最值问题,我们已经有比较深的函数理论,如单调性的运用、导数的运用等都可以求函数的最值。

原题中利用函数知识,代入法来解决,变式中利用导数可以求函数的最值,不但复习了运用函数思想求变量的最值的常见方法,同时也有助于在教学中引导学生对函数思想的形成,加强学生对函数概念及其性质的理解。

四、高中数学变式教学中应注意的问题

在教学实践中也发现,有些教师对变式教学的“度”把握不准确,不能因材施教,在教学中单纯地为了练习而练习,给学生造成了过重的学习和心理负担,使学生产生了逆反心理,“高投入、低产出”,事倍而功半。

同时,有的教师要注意教学要有梯度,循序渐进,切不可搞“一步到位”,否则会使学生产生畏难情绪,影响问题的解决,降低学习的效率。

  总之,数学变式教学要源于课本又要高于课本,要明确目的,遵循课标,要突出重点,以点带面,在教学的过程中要针对实际,因人而异。

著名的数学教育家波利亚曾形象的指出:

“好问题同某种蘑菇有些相像,它们都成堆地生长,找到一个以后,你应当在周围找一找,很可能附近就有好几个。

”数学课堂教学中,变式教学就是数学教育家波利亚所说的“蘑菇”,它能够充分调动学生的主观能动性,使多向性、多层次的交互作用引进数学教学过程,教师通过变式教学,不但使学生能举一反三,而且能使教学结构发生质的变化,使学生成为创造的主人。

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