巧用“变式教学” 激活学生思维

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  变式教学是对学生进行数学技能和思维训练的重要方式,在高中数学教学中运用“变式教学”是进行探究性学习的一种有效模式.
   数学专题复习是数学思想方法和解决问题策略的集中概括与应用阶段.通过变式教学,让学生经历从解题到思想方法再到解决问题的策略的概括和应用过程,并对解决问题进行反思和总结,这对学生解决问题能力的发展和数学素养的提升无疑是有益的.
   在专题复习课中一般是采用问题引入——建构策略——研究探索的模式.本人在上专题《圆锥曲线定义的应用》时,尝试了变式教学在这三个环节中的应用.
   1.问题引入
   问题1:点P(x,y)满足(x-1)2+y2+(x+1)2+y2=4,则P点的轨迹是什么图形?
   变式1:点P(x,y)满足(x-1)2+y2+(x+1)2+y2=1,则P点的轨迹是什么图形?
   变式2:点P(x,y)满足(x-1)2+y2-(x+1)2+y2=1,则P点的轨迹是什么图形?
   变式3:点P(x,y)满足(x-1)2+y2=|x+1|,则P点的轨迹是什么图形?
   通过对这一组变式的解答,突出了定义的优越性,明确了课堂的主题圆锥曲线定义的应用,并在此过程中还引导学生初步感悟了数形结合思想的应用.
   二、建构策略
   在问题引入过程中学生对数学思想方法还处于初步的感悟阶段,再设计了下面的问题2及其变式,引导学生进入概括阶段,能把数学思想方法说出来,说清楚.
   问题2:已知椭圆x2a2+y2b2=1的左右焦点分别为F1、F2,P是椭圆上的一个动点,N是PF1的中点,则点N的轨迹是什么?
   变式1:已知双曲线x2a2-y2b2=1的左右焦点分别为F1、F2,P是双曲线上的一个动点,N是PF1的中点,则点N的轨迹是什么?
   变式2:已知椭圆x2a2+y2b2=1的左右焦点分别为F1、F2,P是椭圆上的一个动点,过点F2作∠F1PF2的外角平分线的垂线,垂足为N,则点N的轨迹是什么?
   通过问题2和它的变式,引导学生归纳它们的共同特征:都是圆锥曲线求动点轨迹问题,都要利用它们的图象,数形结合,根据圆锥曲线的定义判断出动点的轨迹图形.概括出该类题目常见的解题策略:一是利用相关点转移法,具体求出轨迹方程,再判断形状;二是利用数形结合的思想方法,直接由圆锥曲线的定义判断出轨迹.在具体题目中,往往优先考虑策略二的使用.
   三、探索研究
   问题3:P是抛物线y2=4x上的一个动点,求点P到点A(2,-1)和F(1,0)的距离和的最小值?
   在教学时,要让学生主动参与,不能总是教师“变”,学生“练”,要鼓励学生大胆地“变”.引导学生通过改变题目的条件,改变题目的结论,自己进行变式,并利用数形结合思想方法,利用圆锥曲线的定义,解决自己提出的问题.经过学生的探索研究,得到了问题3的一系列的变式:
   把问题3条件中的定点A(2,-1)从抛物线内部移到抛物线外面,得到:
   变式1:P是抛物线y2=4x上的一个动点,求点P到点B(1,3)和F(1,0)的距离和的最小值?
   把到焦点F的距离改成到准线的距离,得到:
   变式2:P是抛物线y2=4x上的一个动点,求点P到点B(1,3)和直线x=-1的距离和的最小值?
   把直线x=-1向右平移1个单位,得到:
   变式3:P是抛物线y2=4x上的一个动点,求点P到点B(1,3)和y轴的距离和的最小值?
   把问题3结论中的距离和改成距离差,则可以求距离差的最大值:
   变式4:P是抛物线y2=4x上的一个动点,求点P到点B(1,3)和y距离差的最大值?
   在这一系列的变式过程中,解决问题的思想方法都是不变的:数形结合,利用圆锥曲线的定义转化为平面几何的问题.教学时有目的、有意识地引导学生从“变”的现象中发现“不变”的本质,从“不变”的本质中探究“变”的规律,可以帮助学生使所学的知识点融会贯通,同时培养了学生的创新意识和创新精神以及举一反三的能力.
  
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