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《全日制义务教育数学课程标准(实验稿)》将“课题学习与实践”作为与“数与代数”“空间与图形”“统计与概率”并列的一个独立的领域,旨在帮助同学们综合运用已有的知识和经验,经过自主探索和合作交流,解决与生活经验密切联系、具有一定挑战性和综合性的问题,以提高同学们分析和解决问题的能力. 这种题型特点鲜明、内容丰富、超越常规,不仅考查学生的阅读能力,而且考查学生综合的数学意识和综合应用数学的能力,尤其侧重于考查学生的数学思维能力和创新意识,符合学生的认知规律. 它不仅给中考试题的形式和内容注入了新的活力,而且给新课程改革的课堂教学实施带来了重大的影响.
课题学习与实践类问题一般包含:课题的提出、数学模型的建立、问题的解决、数学知识的应用、酝酿与形成研究问题的方法.这种形式的试题通常以探索、研究、实验操作等不同形式呈现于中考中,并借助恰当的数学素材,或是以几何图形为题材,或是以数学问题为背景等. 通过对相关问题的描述或逐步观察、操作(包括数据分析、整理、运算或作图、证明)、归纳、研究等,进而发现问题,创新问题.试题在注重考查相关基础知识、基本技能、方法的同时,更注重考查对相关知识的联想、探索、发现、总结归纳与创新,是近几年中考改革中出现的新题型.
课题学习型试题解决的策略是:通过对给定的信息进行分析、整理、研究与归纳,得出一些有价值的信息,然后运用平时积累的数学知识、思想、方法,创造性地解决问题,得出科学正确的结论.在解题时,应充分注意从特殊到一般、从简单到复杂、类比的数学思想.现以2011年中考试题为例加以说明.
一、 以归纳猜想为先导,培养学生的归纳推理能力
这类试题是在特定的背景、情境或某些条件下,通过认真分析,仔细观察,提取相关的数据、信息,进行适当地分析、综合归纳,作出大胆猜想,得出结论,进而加以验证或解决问题的一类探索题.这类试题综合考查了阅读理解能力、分析推理能力、数据处理能力,一般是通过观察,运用数学眼光,以揭示数学本质.
例1同学们,我们曾经研究过n×n的正方形网格,得到了网格中正方形的总数的表达式为12 22 32 … n2. 但n为100时,应如何计算正方形的具体个数呢?下面我们就一起来探究并解决这个问题. 首先,通过探究我们已经知道0×1 1×2 2×3 … (n-1)×n=■n(n 1)(n-1)时,我们可以这样做:
(1) 观察并猜想:12 22=(1 0)×1 (1 1)×2=1 0×1 2 1×2=(1 2) (0×1 1×2);
12 22 32=(1 0)×1 (1 1)×2 (1 2)×3=1 0×1 2 1×2 3 2×3=(1 2 3) (0×1 1×2 2×3);
12 22 32 42=(1 0)×1 (1 1)×2 (1 2)×3
=1 0×1 2 1×2 3 2×3 =(1 2 3 4) ()…;
(2) 归纳结论:12 22 32 … n2=(1 0)×1 (1 1)×2 (1 2)×3 … [1 (n-1)]n=1 0×1 2 1×2 3 2×3 … n (n-1)×n=( ) [ ]=
=■×■;
(3) 实践应用:通过以上探究过程,我们就可以算出当n为100时,正方形网格中正方形的总个数是 .
【评析】:本题让学生经历观察猜想、归纳结论、实践应用以及体验合情推理等数学过程,问题从特殊情况入手→探索发现规律→综合归纳→猜想得出结论→验证结论→实践结论. 灵活应用0×1 1×2 2×3 … (n-1)×n=n(n 1)(n-1)是验证结论的依据,而解决规律性问题关键在于猜想,在于从简单情形入手. 逐个观察、发现图形或数的变化规律及内在关系式,构建相应的数学模型,探讨某些情境中的特殊、简单情况下存在的某个结论,然后进一步推广到一般情况下,这是归纳猜想问题的一种经验或一种模式. 为此要求我们能在一定的背景或特定的条件下,通过观察、分析、比较、归纳、猜想,让学生在“做数学”的过程中体验知识的形成过程,发现解决问题的思维方法. 以此为导航,在日常教学中,应高度关注知识生成和发展的过程,积极倡导学生参与其中,从中培养学生归纳推理能力.
二、 以变换探究为背景,强化学生的动手操作能力
这类试题是根据有关数学元素、图形的运动变化,运用发散思维、数学转化和化归思想,根据题目中的数字或图形特征发现其中的变量与不变量,或者利用变化的趋势与内在联系,挖掘隐含其中的规律或相关的结论,运用分类的数学思想方法提出新问题或与之相关的实际问题.素材主要来自于生活或数学研究中出现的问题,在变化过程中的变量或不变关系要引起高度重视.
例2如图1至4中,两平行线AB,CD间的距离为6,点M为AB上一定点.
思考:如图1,圆心为O的半圆纸片在AB,CD之间(包括AB,CD),其直径MN在AB上,MN=8,点P为半圆上一点,设∠MOP=α. 当α=度时,点P到CD的距离最小,最小值为
探究一:在图1的基础上,以点M为旋转中心,在AB,CD之间顺时针旋转该半圆纸片,直到不能再转动为止,如图2,得到最大旋转角∠BMO=度,此时点N到CD的距离是.
探究二:将图1中的扇形纸片NOP按要求剪掉,使扇形纸片MOP绕点M在AB,CD之间顺时针旋转.
(1) 当α=60°时,扇形纸片在旋转过程中,求点P到CD的最小距离,并请指出旋转角∠BMO的最大值;
(2) 在扇形纸片MOP旋转过程中,要保证点P能落在直线CD上,请确定α的取值范围. (参考数据:sin49°=■,cos41°=■,tan37°=■)
【评析】:本题以图形变换(旋转)为背景,主要考查点到直线的距离、直线和圆的位置关系、平行线之间的距离、旋转的性质、解直角三角形等有关问题.随着扇形圆心角的变化,在旋转过程中,要搞清在旋转过程中,哪些量是变化的,哪些量是不变的. 通过观察、探究,明确扇形纸片在旋转过程中的特殊位置,画出特殊图形是解决问题的关键. 解决变换类探究题,应遵循“动中有静、以静制动”的变化规律,将动态操作问题转化为静态问题来解决. 通过给出具体情境及操作变换的过程,要求学生经历观察、思考、猜测、推理、反思等实践活动,获得感性认识,加深对数学问题情境的认识和理解,从而上升为理性认识. 在探究过程中,注重培养学生探究数学问题的本质,通过“做数学”操作实践活动,获得图形的性质,发现问题的规律,从而找到解决问题的途径与策略.
三、 阅读数学模型,迁移解题方法,增强学生“用数学”的意识
这类题型的特点是设计或定义一个陌生的数学情境,给出若干信息,提出解决问题的方法,要求考生在理解的基础上,运用所学知识和方法灵活地进行迁移.试题首先通过提供一段文字、素材或图表材料等,往往其中蕴涵了一种解题思路,或展示一个数学要领、结论的形成和应用过程,或一个新数学公式的推导和应用,或介绍一种解题方法等,它的核心内容和解题步骤是:阅读——分析——理解——迁移——创新应用.
课题学习与实践类问题一般包含:课题的提出、数学模型的建立、问题的解决、数学知识的应用、酝酿与形成研究问题的方法.这种形式的试题通常以探索、研究、实验操作等不同形式呈现于中考中,并借助恰当的数学素材,或是以几何图形为题材,或是以数学问题为背景等. 通过对相关问题的描述或逐步观察、操作(包括数据分析、整理、运算或作图、证明)、归纳、研究等,进而发现问题,创新问题.试题在注重考查相关基础知识、基本技能、方法的同时,更注重考查对相关知识的联想、探索、发现、总结归纳与创新,是近几年中考改革中出现的新题型.
课题学习型试题解决的策略是:通过对给定的信息进行分析、整理、研究与归纳,得出一些有价值的信息,然后运用平时积累的数学知识、思想、方法,创造性地解决问题,得出科学正确的结论.在解题时,应充分注意从特殊到一般、从简单到复杂、类比的数学思想.现以2011年中考试题为例加以说明.
一、 以归纳猜想为先导,培养学生的归纳推理能力
这类试题是在特定的背景、情境或某些条件下,通过认真分析,仔细观察,提取相关的数据、信息,进行适当地分析、综合归纳,作出大胆猜想,得出结论,进而加以验证或解决问题的一类探索题.这类试题综合考查了阅读理解能力、分析推理能力、数据处理能力,一般是通过观察,运用数学眼光,以揭示数学本质.
例1同学们,我们曾经研究过n×n的正方形网格,得到了网格中正方形的总数的表达式为12 22 32 … n2. 但n为100时,应如何计算正方形的具体个数呢?下面我们就一起来探究并解决这个问题. 首先,通过探究我们已经知道0×1 1×2 2×3 … (n-1)×n=■n(n 1)(n-1)时,我们可以这样做:
(1) 观察并猜想:12 22=(1 0)×1 (1 1)×2=1 0×1 2 1×2=(1 2) (0×1 1×2);
12 22 32=(1 0)×1 (1 1)×2 (1 2)×3=1 0×1 2 1×2 3 2×3=(1 2 3) (0×1 1×2 2×3);
12 22 32 42=(1 0)×1 (1 1)×2 (1 2)×3
=1 0×1 2 1×2 3 2×3 =(1 2 3 4) ()…;
(2) 归纳结论:12 22 32 … n2=(1 0)×1 (1 1)×2 (1 2)×3 … [1 (n-1)]n=1 0×1 2 1×2 3 2×3 … n (n-1)×n=( ) [ ]=
=■×■;
(3) 实践应用:通过以上探究过程,我们就可以算出当n为100时,正方形网格中正方形的总个数是 .
【评析】:本题让学生经历观察猜想、归纳结论、实践应用以及体验合情推理等数学过程,问题从特殊情况入手→探索发现规律→综合归纳→猜想得出结论→验证结论→实践结论. 灵活应用0×1 1×2 2×3 … (n-1)×n=n(n 1)(n-1)是验证结论的依据,而解决规律性问题关键在于猜想,在于从简单情形入手. 逐个观察、发现图形或数的变化规律及内在关系式,构建相应的数学模型,探讨某些情境中的特殊、简单情况下存在的某个结论,然后进一步推广到一般情况下,这是归纳猜想问题的一种经验或一种模式. 为此要求我们能在一定的背景或特定的条件下,通过观察、分析、比较、归纳、猜想,让学生在“做数学”的过程中体验知识的形成过程,发现解决问题的思维方法. 以此为导航,在日常教学中,应高度关注知识生成和发展的过程,积极倡导学生参与其中,从中培养学生归纳推理能力.
二、 以变换探究为背景,强化学生的动手操作能力
这类试题是根据有关数学元素、图形的运动变化,运用发散思维、数学转化和化归思想,根据题目中的数字或图形特征发现其中的变量与不变量,或者利用变化的趋势与内在联系,挖掘隐含其中的规律或相关的结论,运用分类的数学思想方法提出新问题或与之相关的实际问题.素材主要来自于生活或数学研究中出现的问题,在变化过程中的变量或不变关系要引起高度重视.
例2如图1至4中,两平行线AB,CD间的距离为6,点M为AB上一定点.
思考:如图1,圆心为O的半圆纸片在AB,CD之间(包括AB,CD),其直径MN在AB上,MN=8,点P为半圆上一点,设∠MOP=α. 当α=度时,点P到CD的距离最小,最小值为
探究一:在图1的基础上,以点M为旋转中心,在AB,CD之间顺时针旋转该半圆纸片,直到不能再转动为止,如图2,得到最大旋转角∠BMO=度,此时点N到CD的距离是.
探究二:将图1中的扇形纸片NOP按要求剪掉,使扇形纸片MOP绕点M在AB,CD之间顺时针旋转.
(1) 当α=60°时,扇形纸片在旋转过程中,求点P到CD的最小距离,并请指出旋转角∠BMO的最大值;
(2) 在扇形纸片MOP旋转过程中,要保证点P能落在直线CD上,请确定α的取值范围. (参考数据:sin49°=■,cos41°=■,tan37°=■)
【评析】:本题以图形变换(旋转)为背景,主要考查点到直线的距离、直线和圆的位置关系、平行线之间的距离、旋转的性质、解直角三角形等有关问题.随着扇形圆心角的变化,在旋转过程中,要搞清在旋转过程中,哪些量是变化的,哪些量是不变的. 通过观察、探究,明确扇形纸片在旋转过程中的特殊位置,画出特殊图形是解决问题的关键. 解决变换类探究题,应遵循“动中有静、以静制动”的变化规律,将动态操作问题转化为静态问题来解决. 通过给出具体情境及操作变换的过程,要求学生经历观察、思考、猜测、推理、反思等实践活动,获得感性认识,加深对数学问题情境的认识和理解,从而上升为理性认识. 在探究过程中,注重培养学生探究数学问题的本质,通过“做数学”操作实践活动,获得图形的性质,发现问题的规律,从而找到解决问题的途径与策略.
三、 阅读数学模型,迁移解题方法,增强学生“用数学”的意识
这类题型的特点是设计或定义一个陌生的数学情境,给出若干信息,提出解决问题的方法,要求考生在理解的基础上,运用所学知识和方法灵活地进行迁移.试题首先通过提供一段文字、素材或图表材料等,往往其中蕴涵了一种解题思路,或展示一个数学要领、结论的形成和应用过程,或一个新数学公式的推导和应用,或介绍一种解题方法等,它的核心内容和解题步骤是:阅读——分析——理解——迁移——创新应用.