重视探索能力培养 优化高中数学学习

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  [摘  要] 在新课改的影响下,教育更关注于学生综合能力的提升,更重视学生数学思维能力的提高. 探索思维能力因其有助于学生提出、分析和解决问题,有助于学生看清问题的本质和发现一般规律,因此,其已成为数学的重点研究课题. 文章从知识的生成过程引导学生关注探究,从“变式”和“一题多解”中感悟探索的乐趣,通过经历错误和挫折培养学生的探索精神,树立正确的价值观.
  [关键词] 综合能力;数学思维能力;价值观
  在高考中,因探索类问题更具开放性,蕴含的知识量更大,知识面更广,更能考查学生的综合能力,而得到了考官的青睐. 因此,若想在高考中取得好的成绩,就必须培养学生的探索能力. 同时,通过探索往往可以使学生透过特殊发现一般的规律,通过现象发现问题的本质,其为更深入的学习方式,显然这有利于学生解决问题能力的提升. 另外,通过探索,让学生知道通往成功需要经历错误和挫折,只有不畏艰辛、不畏艰险才能获得成功,从而树立正确的人生观和价值观. 因此,学生探索思维能力的提升已成为数学教学的重点内容之一,笔者就关于如何提升学生的探索思维能力,谈了自己的几点认识.
  [?] 借知识的生成过程体验探索的乐趣
  数学教学不仅是知识的传授过程,还是学生数学思维生成和发展的过程,因此,在教学中应改变简单的“灌输式”教学模式,让学生参与到知识的发现、发展到生成过程中,从而让学生学会思考,懂得探索. 但让学生可以积极探索,就需要设计激发学生思维的问题情境,让学生从一个被动接受者变为主动探究的发现者,从而培养学生的探索思维能力.
  例1:二面角定义
  师:现在请同学拿出一张纸,将其对折,这样会有几个平面呢?
  生齐声答:两个.
  师:两平面是什么关系呢?
  生1:相交.
  师:两平面相交的交线是什么?
  生2:折线.
  师:现在下面的面不动,将上面的面转动,这两个面的位置是否发生变化了呢?
  生3:两个面的位置不同了.
  师:发生变化后,用什么来区别其变化程度呢?
  生4:面角.
  在教学过程中,教师通过让学生动手做,得到两个平面,接下来用问题一步步地引导,让学生关注两个面的变化,从而引出“二面角”. 因为有动手的实验和问题的引领,学生的参与积极性高涨,思维更加活跃,在不断地探索中加深了对概念的理解,让学生体验了探索的快乐.
  [?] 利用例题的演变激发探索的热情
  課本的例题从本节或本章内容出发,因此其解题所涉及的知识点和解决思路相对比较清晰和集中,因此若在例题中加入探索的内容,需要教师仔细推敲,才能使探索流畅自然,从而潜移默化地激发学生的探索热情.
  例2:已知数列{a}的第1项是1,第2项是2,后面的各项为a=a+a(n>2).
  (1)写出数列{a}的前5项;
  (2)利用上面的数列,通过公式b=构造一个新的数列{b},试写出数列{b}的前5项.
  师:请大家自主探究一下,前5项的值分别为多少呢?.
  生1:分别为1,2,3,5,8.
  师:很好,大家有不同的意见吗?(学生表示都赞同该答案)
  师:若第(1)问改为前9项结果是多少呢?(教师给学生足够的时间计算思考)
  生2:1,2,3,5,8,13,21,33,54. (有些学生还在一个个计算,而眼尖的学生已经发现了规律,数列{a}实为简单的递推公式给出的数列)
  师:若将a=a+a(n>2)变为a=a+a(n≥2),写出这个数列的前9项,并观察其规律写出数列的第2021项.
  生3:通过计算可以发现其值分别1,2,1,-1,-2,-1,1,2,1,即从第7项开始重复.
  师:很好,不仅给出了答案,而且还发现了规律,这与我们之前学的什么内容相似呢?
  生4:周期数列,其周期为6.
  规律发现后,第2021项也就迎刃而解了. 为了让学生进一步理解该知识,教师又让学生改变第1项和第2项的值,通过猜测和计算发现蕴含其中的性质. 通过该过程的探索和观察,让学生对数列的周期性产生了浓厚的兴趣,为日后复杂内容的学习奠定了基础.
  [?] 凭借“一题多解”增强学生的探索意识
  一题多解是培养学生思维能力的常用手段,在教师的引导下,让学生对“多解”进行探索,从而诱发学生对“一题”进行多角度的观察和思考. 在此过程中,要以学生为主,充分调动学生的积极性,从而在追求“多解”的过程中形成探索能力.
  例3:已知S是等差数列{a}的前n项和,若a=a(a>0)且S=S,试求S的最大值及此时n的值.
  题目分析:由题意可知等差数列{a}的前n项和S是n的二次函数. 方法(1),学生首先想到的是根据“配方法”而求得其基本量d=-<0,从而写出S的解析式,结合定义域进行求解. 方法(2),教师引导学生进行过程的回顾和反思,并引导学生通过函数单调性的角度进行思考,通过对数列最后一个非负项的探究进行求解. 方法(3),由方法(1)引导学生通过对称轴的思路进行继续探索,从而根据S=S,求得其对称轴为x=,以此思路进行求解. 方法(4),教师引导学生在方法(2)的基础上,利用等差数列的性质进行探索,从而发现a+a=0,而a>0,a<0,这样也可以得到答案.
  通过多种解法的应用,学生对关于等差数列{a}的前n项和S的最值问题有了全面的认识,掌握了解决此类问题的解题思路和解题技巧,其有利于学生解题能力和探索能力的提升.
  [?] 在错误中感悟探索的魅力,在纠错中提升探索能力   学习中都会出现错误,而对错误的认识和利用可以很好地考查学生的学习态度. 有部分学生出现错误就仅简单地进行纠错处理,缺乏对错误的再思考,从而使得后期出现“一错再错”的情况;也有部分学生,对错误消极对待,听之任之,致使没有将错误变成再学习的宝贵资源,这两种对错误的态度都是不可取的,那么如何来面对错误呢?笔者认为,当出现错误后,学生需要冷静思考,查找真正的错因,进行自我纠错、自我探究,从而不仅加深了对错误的认识,也提升了学生探索的信心.
  例4:已知a+b+c=1,证明:a2+b2+c2≥.
  错解:设a=-t,b=-2t,c=+3t(t∈R),则将其代入得a2+b2+c2=
  -t
  +
  -2t
  +
  +3t
  =+14t2≥. (即当t=0时,等号成立)
  该解法从表面上看无可挑剔,但深思后发现其犯了一个致命的错误. 教师让学生们一起探究交流,从而发现其错因源于假设. a=-t,b=-2t,c=+3t(t∈R)与a+b+c=1并非代表同一个已知,因为该假设法实为在原已知上添加了t=-a=-=-的条件.
  根据错误,学生知道只有设得等价,才不会犯错,因此要纠正此错误需在设上下功夫,可设a=+t,b=+t,c=-(t+t)(t,t∈R),之后的证明过程与上面的相同.
  对错误的认识及对正解的探究都需要发扬学生的探索精神,因此,教学中不能忽视对探索思维和探索意识的培养.
  [?] 通过经历挫折感受探索的魅力
  在探索的过程中往往会遇到挫折,因此,在教学中,要让学生摒除畏难情绪和畏难心理,养成知难而进的探索精神. 可以通过引入一些数学故事,让学生懂得任何一项数学研究都需要不断探索,生活亦是如此,不可能随便就成功,从而引导学生养成正确的数学观和价值观.
  例5:已知S是正项数列{a}的前n项和,若2S=a+,求数列{a}的通项公式,并加以证明.
  探索1:从原递推公式中消去S,试图通过探索特殊数列而得出结论. 探究后发现a+
  a+
  a-1=0(n≥2),探索失败.
  探索2:根据探索1的结论,将其看成关于a的方程,即求得a=
  -
  a+
  +
  ,探索又失败了.
  在探索意识的作用下,學生继续进行探究,将a=1代入a中,即得a=-1,继续代入,得a=-,……,通过坚持不懈地探究从而发现a=-. 通项公式得出后,证明也就水到渠成了.
  问题得以迎刃而解,但学生对特殊数列的探索并没有终止,学生尝试从原递推公式中消去a,从而惊喜地发现S-S=1,{S}为等差数列,该结论的得出无疑为学生增添了探索的信心和勇气.
  总之,探索不仅是一种思维方法,也是一种学习能力和勇攀高峰的决心,通过不断努力,不仅可以找到解决问题的方法,也可以在解决问题的过程中发现真理. 因此,在教学中,要有意识地引导学生进行探索,这不仅是学习的需要,也是培养新型人才的需要.
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