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【摘 要】 微专题复习与传统的大专题复习相比切口小,针对性强,逐渐成为教师课堂教学的重要组成部分。基于数学模型进行基础知识的深入研究,是设计“微专题”的一种重要方式。在圆锥曲线定义求最值中的应用教学案例中,通过问题模型分析、模型应用改造等方式,优化学生知识结构,强化学生的思维方法,提高学生利用数学模型的能力,培养学生建模的思想。
【关键词】 微专题 课堂教学 高中数学 數学建模
1. 问题提出
微专题主要是对学生理解的漏点、盲点、疑点和难点有针对性地展开教学,提高数学知识的组织程度,完善数学知识在头脑中的表征方式,促进学生的深度学习,优化学生数学知识的认知结构。微专题复习的建构可以基于数学模型研究、重要方法应用、教材习题变式、试卷讲评拓展等。数学学习从某种意义上说是模型的学习。数学建模是一种数学思维方法,是一种问题解决方法,包括对问题进行抽象、简化,建立模型、求解模型、验证模型的求解全过程。在复习课中,教师围绕一些具体问题的解决抽象出数学模型,并结合数学模型迁移、应用设置“微专题”,有利于学生感悟数学本质,提升数学学科素养。 最值问题贯穿高中阶段数学学习,函数、不等式、几何性质等是我们解决最值问题的主要手段。下面以“圆锥曲线定义在求最值中的应用”为例,谈一下基于数学模型研究微专题教学。
2. 案例 圆锥曲线定义在求最值中的应用
2.1 追根溯源 明确问题模型
问题1. 已知P点是抛物线y = 4x2上的动点,点P在y轴的射影是点M,又点A(7, 8),则|PA| + |PM|的最小值是 。
方法:|PA| + |PM|=|PA| + (|PN| - 1) =|PA| + |PF| +1 ≥|AF| - 1 = 9
问题2. 已知P(x, y)是抛物线y = 4x2上的点,则-x的最大值是 。
方法:|PA| - |PM|=|PA| - (|PN| - 1) =|PA| - |PF| +1 ≤|AF| + 1 = 1 + 2
问题1,2都是以抛物线为几何背景,在抛物线上选取一点满足线段之和最小,线段之差最大,上述两个问题对应的基本模型如下:
[模型一:异侧和最小]
[模型二:同侧差最大]
当动点在直线上运动求最值时,通过点关于线对称实现定点的异侧和同侧,而问题1和问题2动点位于抛物线上,不能通过点关于线对称转化成模型一和模型二的情景,这里利用的是抛物线的定义进行转化,把问题转化为异侧和最小,同侧差最大的模型,解决问题的关键就是明确问题模型,利用合适的方法和手段,进行问题变换符合模型,进而利用模型求解。
2.2 利用技术手段,直观感受模型
“微专题”的深层次以及模型的抽象性都增加了学生理解的难度,特别是对一些基础薄弱的同学理解上会有困难,因此在处理问题和理解模型的过程中,可以使用几何绘图板或者Geogebra动态展示学生的观察结果这样,容易给学生直观的感受,提高认识问题的深度和广度。
2.3 合理编制变式,加深模型理解
变式:(1)若P是椭圆 + =1上的动点,F是椭圆的右焦点,则的最小值是 。
(2)已知F是双曲线 - = 1的左焦点,A(1, 4),P是双曲线右支上的动点,则|PA| + |PF|的最小值为 。
“微专题”往往题量不多,通过合理手段,产生相关变式。有效变式是一种重要的方法,对典型问题进行一题多变,有利于学生从不同的背景中掌握通性通法,透过问题的表面看本质。这两个变式通过改变曲线类型,把原来的抛物线变为双曲线和椭圆,进一步巩固对问题模型的认识,同时加深对圆锥曲线定义的理解。
3. 深化理解,提高数学建模的核心素养
通过此类问题归类解析可知:紧扣圆锥曲线的“定义”和“图形”加以思考,借助“定义”进行合理转化,把问题转化为已知模型是解决关键所在。在理解模型和应用模型的过程中,不仅包含思想策略的顺利迁移,更重要的是蕴含创造性潜能的开发,里面包括模型的改造,手段的变化等。这对于培养学生数学抽象、逻辑推理和数学建模的素养有着非常重要的意义。
参考文献
[1] 曾荣.“微专题复习”:促进深度学习的方式[J].教育研究与评论,2016(04):28-34.
[2] 李世宾.借助“定义”巧解圆锥曲线中的最值问题[J].中学数学,2020(04):26-27.
【关键词】 微专题 课堂教学 高中数学 數学建模
1. 问题提出
微专题主要是对学生理解的漏点、盲点、疑点和难点有针对性地展开教学,提高数学知识的组织程度,完善数学知识在头脑中的表征方式,促进学生的深度学习,优化学生数学知识的认知结构。微专题复习的建构可以基于数学模型研究、重要方法应用、教材习题变式、试卷讲评拓展等。数学学习从某种意义上说是模型的学习。数学建模是一种数学思维方法,是一种问题解决方法,包括对问题进行抽象、简化,建立模型、求解模型、验证模型的求解全过程。在复习课中,教师围绕一些具体问题的解决抽象出数学模型,并结合数学模型迁移、应用设置“微专题”,有利于学生感悟数学本质,提升数学学科素养。 最值问题贯穿高中阶段数学学习,函数、不等式、几何性质等是我们解决最值问题的主要手段。下面以“圆锥曲线定义在求最值中的应用”为例,谈一下基于数学模型研究微专题教学。
2. 案例 圆锥曲线定义在求最值中的应用
2.1 追根溯源 明确问题模型
问题1. 已知P点是抛物线y = 4x2上的动点,点P在y轴的射影是点M,又点A(7, 8),则|PA| + |PM|的最小值是 。
方法:|PA| + |PM|=|PA| + (|PN| - 1) =|PA| + |PF| +1 ≥|AF| - 1 = 9
问题2. 已知P(x, y)是抛物线y = 4x2上的点,则-x的最大值是 。
方法:|PA| - |PM|=|PA| - (|PN| - 1) =|PA| - |PF| +1 ≤|AF| + 1 = 1 + 2
问题1,2都是以抛物线为几何背景,在抛物线上选取一点满足线段之和最小,线段之差最大,上述两个问题对应的基本模型如下:
[模型一:异侧和最小]
[模型二:同侧差最大]
当动点在直线上运动求最值时,通过点关于线对称实现定点的异侧和同侧,而问题1和问题2动点位于抛物线上,不能通过点关于线对称转化成模型一和模型二的情景,这里利用的是抛物线的定义进行转化,把问题转化为异侧和最小,同侧差最大的模型,解决问题的关键就是明确问题模型,利用合适的方法和手段,进行问题变换符合模型,进而利用模型求解。
2.2 利用技术手段,直观感受模型
“微专题”的深层次以及模型的抽象性都增加了学生理解的难度,特别是对一些基础薄弱的同学理解上会有困难,因此在处理问题和理解模型的过程中,可以使用几何绘图板或者Geogebra动态展示学生的观察结果这样,容易给学生直观的感受,提高认识问题的深度和广度。
2.3 合理编制变式,加深模型理解
变式:(1)若P是椭圆 + =1上的动点,F是椭圆的右焦点,则的最小值是 。
(2)已知F是双曲线 - = 1的左焦点,A(1, 4),P是双曲线右支上的动点,则|PA| + |PF|的最小值为 。
“微专题”往往题量不多,通过合理手段,产生相关变式。有效变式是一种重要的方法,对典型问题进行一题多变,有利于学生从不同的背景中掌握通性通法,透过问题的表面看本质。这两个变式通过改变曲线类型,把原来的抛物线变为双曲线和椭圆,进一步巩固对问题模型的认识,同时加深对圆锥曲线定义的理解。
3. 深化理解,提高数学建模的核心素养
通过此类问题归类解析可知:紧扣圆锥曲线的“定义”和“图形”加以思考,借助“定义”进行合理转化,把问题转化为已知模型是解决关键所在。在理解模型和应用模型的过程中,不仅包含思想策略的顺利迁移,更重要的是蕴含创造性潜能的开发,里面包括模型的改造,手段的变化等。这对于培养学生数学抽象、逻辑推理和数学建模的素养有着非常重要的意义。
参考文献
[1] 曾荣.“微专题复习”:促进深度学习的方式[J].教育研究与评论,2016(04):28-34.
[2] 李世宾.借助“定义”巧解圆锥曲线中的最值问题[J].中学数学,2020(04):26-27.