基于核心素养下的高中生数学运算能力的培养策略探究

来源 :考试周刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yueyemingchan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要:数学运算是高中数学核心素养的基础素养,是解决数学问题的基本途径。基于如何引导学生在解题过程中提高解题效率和准确率,文章力求从数学运算的内涵出发,尝试提出六个解决问题的策略:转化语言明确运算对象;追本溯源理解运算对象;提炼过关掌握运算法则;确定差异寻找联系探究运算思路;以逸待劳求得运算结果;检验运算结果确保准确率。
  关键词:数学运算;核心素养;内涵;策略
  数学运算是《普通高中数学课程标准(2017年版)》明确提出的六大数学核心素养之一。数学运算作为最基础的素养之一,主要指能“在明晰运算对象的基础上,依据运算法则解决数学问题的素养。主要包括理解运算对象,掌握运算法则,探究运算思路,选择运算方法,设计运算程序,求得运算结果等。”熟练掌握数学运算能让学生解决基本的数学问题,并养成数学学习的基本能力。
  数学学科具有一定抽象性、逻辑性、难度大,再加上课堂容量大,授课速度快等,本就超负荷运转的高中生是否具备较高的运算效率及准确率等扎实的运算功底就显得尤为重要。在课堂学习中,大部分学生在运算过程中存在运算出错或者有思路不敢运算的现象,从而导致数学学习困难。学生为什么总会在运算上出问题呢?总结原因就是运算的环节没有落实到位。为了能使学生的运算能力得到有效提升,谨以三道题的运算为例,从数学运算的内涵提出以下六个策略。
  题目1:普通高中教科书人教A版(2019)必修第一册P87第13题
  (1)求函数f(x)=x3-3x2图像的对称中心。
  解:函数y=f(x)的图像关于点(a,b)成中心对称图形的函数y=f(x+a)-b为奇函数。
  又y=f(x+a)-b为奇函数x∈R,都有f(-x+a)+f(x+a)=2b
  设函数f(x)=x3-3x2图像的对称中心为(a,b)x∈R,都有f(-x+a)+f(x+a)=2b
  由f(-x+a)+f(x+a)=2b得:(-x+a)3-3(-x+a)2-[(x+a)3-3(x+a)2]=2b
  化简得到:x∈R,(6a-6)x2+(2a3-6a2)=2b
  ∴6a-6=02a3-6a2=2b解得:a=1b=-2,∴函数f(x)图像的对称中心为(1,-2)
  题目2:判断函数f(x)=log3(9x+1)-x是奇偶性。
  依题意知f(x)的定义域为R
  解法1:f(-x)=log3(9-x+1)+x=log39x+19x+x=log3(9x+1)-log332x+x=f(x)
  解法2:f(-x)=log3(9-x+1)+x=log319x+1+2x-x=log39x+19x+log332x-x=log39x+19x+log332x-x=log39x+19x·9x-x=log3(9x+1)-x=f(x)
  解法3:f(x)-f(-x)=log3(9x+1)-log39x+19x-2x=log3(9x+1)·9x9x+1-2x=log332x-2x=2x-2x=0
  題目3:已知α、β为锐角,sinα=513,cos(α-β)=35,求cosβ。
  解法1:“消元法”:因为α、β为锐角,sinα=513,∴cosα=1-sin2α=1213
  又cos(α-β)=35由两角差的余弦公式得:cosαcosβ+sinαsinβ=35,
  即1213cosβ+513sinβ=35,将sinβ=3×1325-125cosβ代入cos2β+sin2β=1中,
  1352cos2β-2×3×12×1325×5cosβ+(3×13)2-252252=0即1352cos2β-2×3×12×1325×5cosβ-64×14252=0
  135cosβ-1625135cosβ-5625=0,解得:cosβ=1613或cosβ=5613
  解法2:“构角法”:由cosβ=cos[α-(α-β)]=cosαcos(α-β)+sinαsin(α-β)=35cosα+513sin(α-β)
  因为α、β为锐角,sinα=513,∴cosα=1-sin2α=1213
  ∴α-β∈-π2,π2,sin(α-β)=±1-sin2(α-β)=±45
  当α-β∈-π2,0时,sin(α-β)=-45,cosβ=35×1213+513×-45=-1665
  当α-β∈0,π2时,sin(α-β)=45,cosβ=35×1213+513×45=5665
  基于上面三个例题,提出以下六个提高运算能力的策略。
  一、 转化语言明确运算对象
  明确运算对象就是指要看清、看准运算对象,如果对象看不清楚,后续的运算都是徒劳。为了解决这个问题,应注重引导学生审题时除了标记重要的内容或数据外,争取充分利用三种不同的语言(文字、符号、图形)表达形式对同一个数学问题进行互译转化,并对它们之间的关系所表达的含义进行认真分析、反复思考、仔细推敲,以求更深入地理解题意、揭示联系,发现问题的本质并找到解决问题的最佳途径,从而使问题变得简单、易于理解,这就为接下来的数学运算做好了预备工作。
  如题目1,我们知道,函数y=f(x)的图像关于坐标原点成中心对称图形的充要条件是函数y=f(x)为奇函数,有同学发现可以将其推广为:
  分析:这道题绝大多数学生没有不理解题意,主要是对题目中的文字语言所表达的奇函数的定义和对称中心的内涵没理解。这样一来就谈不上数学运算了,事实上是学生可以根据题目中奇函数的定义和对称中心为P(a,b),分别用图形语言表示,即用草图1和草图2表示y=f(x)
  “函数y=f(x)的图像关于点(a,b)成中心对称图形的充要条件是函数y=f(x+a)-b为奇函数。”通过对比y=f(x)与y=f(x+a)-b形式,学生易发现,将y=f(x)的图像向左平移a(a>0)个单位或向右平移|a|(a<0)个单位,再向下平移|b|(b<0)单位得到y=f(x+a)-b的图像。即可以发现图2就是y=f(x)的图像,图1就是y=f(x+a)-b的图像。因此学生就可以顺畅理解题目中学生的推广。这就完成了数学运算的预备工作了。但要求函数f(x)=x3-3x2图像的对称中心学生还是无从着手。其实由y=f(x+a)-b为奇函数,用符号语言表示得到:x∈R,都有f(-x+a)+f(x+a)=2b,整理得:x∈R,都有f(-x+a)+f(x+a)=2b,这就完成了数学运算的预备工作了。   二、 追本溯源理解运算对象
  李邦河院士曾说过,根据他上大学以后搞数学研究的经验,数学根本上玩的是概念,不是技巧。数学运算玩的正是概念,概念明确了我们研究的数学对象“是什么”的问题。由于“性质是事物内部稳定的联系”,而数学对象的要素(概念的内涵)就是“事物内部”,要素与要素之间“稳定的联系”就是基本而重要的性质,所以研究一个数学对象的性质,前提是对概念内涵要素有清晰的把握。教师要特别重视基本概念的教学,万不可“坐享其成”——仅用“结论”来解题,而要从概念的定义出发,由表及里,去伪存真,掌握概念的本质属性,这是提升学生数学运算素养的必要条件。
  事实上“三种语言”表示形式的相互转化,也是要根据概念进行转化的。如前文例1中,要转化成“图像语言”和“符号言语”也都是要由追溯奇函数的定义得到的。特别是y=f(x+a)-b为奇函数得到:x∈R,都有f(-x+a)+f(x+a)=2b,是由奇函数的定义得到了。由于平时的教学不少老师忽视概念教学,或者学生对概念不重视,可能会忽略x∈R,或者将f(-x+a)+f(x+a)=2b表达成f(-x-a)+f(x+a)=2b造成运算出错。
  另外对x∈R,(6a-6)x2+(2a3-6a2)=2b的理解,不少学生会理解成解关于x的方程造成了解题出错。追溯等式左边的意义,应该理解成函数g(x)=(6a-6)2+(2a3-6a2)=2b,x∈R是一个常数函数,学生就不难理解为什么会得到6a-6=02a3-6a2=2b。
  三、 提炼过关掌握运算法则
  只有掌握运算法则才能使运算顺利进行,这是确保得出准确运算结果的重要保障,在记住运算法则的基础之上,对法则的各种变形都要应用自如。要达到这样的能力,课堂教学过程中,教师每节课除了总结必备知识、关键能力,还要和学生对整节课所涉及的运算法则进行提炼归纳总结,让学生知道运算过程中哪些是易错的,否则将会出现学生解题思路清晰、但在实际运算时却出现许多问题的现象。总结出来的运算法则要让同学们课后互相过关落实。由于这些运算法则往往以公式或定理的形式出现,数学教学中就要重视公式的推导、定理的证明,让学生从根源上明白公式定理的发生、发展的过程,应用起来才能得心应手,以不变应万变。也只有将公式定理的来龙去脉研究个透,才能明白其奥妙,挖掘出其中所蕴含的数学思想,从而提高学生的运算素养。
  由题目1,教学中教师可板书提炼出如下运算法则及其变形形式(让同学们课后过关):
  (1)a-(b-c)=a-b+c 误:a-(b-c)=a-b-c
  (2)a2±b3=(a±b)(a2ab+b2)
  (3)a2-b2=(a-b)(a+b)
  题目2的三解法,也可提炼出如下运算法则:指数幂的运算:(a>0,且a≠1)
  (1)(am)n=amn=(an)m;(2)am·an=am+n,(3)a-n=1an(4)补充:其他公式
  对数运算:(1)恒等式:n=alogan=logaan(n>0) (2)loga(MN)=logaM+logaN (3)logaMN=logaM-logaN (4)nlogabn=loga1nb(b>0)
  四、 確定差异寻找联系探究运算思路
  在教学过程中,学生经常出现用记忆代替对问题本质的观察的现象。特别是高一学生,还停留于初中的模仿学习,用其他类似的题目的解答过程来解题,出现“想当然”“凭感觉”的现象,或者学生想到一种方法,不管多难就是要一条道走到黑。因此常常出现学生没有运算思路或者会选择运算量大、步骤多、变形麻烦的思路。伽利略说“一切推理都必须从观察与实验得来”,因此,教学中要注重引导学生进行观察、比较,确定差异,寻找联系及联系的途径,从而确定较简便的运算思路。
  如题目1,要对比y=f(x+a)-b与y=f(x)形式上的差异才能发现这两个函数图像是可以相互平移变换得到的。
  题目2:判断函数f(x)=log3(9x+1)-x的奇偶性。通过观察发现同底对数运算“喜欢”加减,不“喜欢”乘除的特性,因此选择解法3是最佳思路。如果想不到思路1,通过f(-x)=log3(9-x+1)+x与f(x)=log3(9x+1)-x运算形式上的对比,运算结构形式的靠拢,就会产生解法1和解法2。
  题目3:三角变换应当是要先观察角之间的关系,也就是角度之间是否有和差半倍等关系。老师引导学生观察角的关系,让学生自己发现β=α-(α-β)。可以把运算想象成“整容医生”,通过观察题目的条件和目标的结构形式,采用添项减项、等(分)式同乘除、同平方、同开方、同取对数等计算技巧,将条件的结构特征整成目标的形式。
  五、 不化简以逸待劳求得运算结果
  由于数学考试是在规定的时间内完成的,学生在考场的应试状态不稳定,往往有解题思路,但是数据大、运算步骤多,又一时半会想不到其他更有高效的解题方法,就只能“一条道走到黑”。如果出现这种情况,那么遇到大的数据的运算,在运算的过程中,尽量不要化简,因为数据可能会相互抵消,有利于发现提公因式、数据有一定的规律等现象。
  如题目3:学生解到将sinβ=3×1325-125cosβ代入cos2β+sin2β=1中,
  (教师鼓励学生挑战计算,引导学生观察数据特征,选择适当的计算方法。老师可以适时板书示范。)
  1352cos2β-2×3×12×1325×5cosβ+(3×13)2-252252=0(最后一项应用平方差公式)
  即1352cos2β-2×3×12×1325×5cosβ-64×14252=0(通过对数据的观察,可分解因式)
  135cosβ-1625135cosβ-5625=0,解得:cosβ=1613或cosβ=5613
  六、 检验运算结果确保准确率
  在求得运算结果后,要检验运算出的结果是否符合题意,结果不能违背题意,特别求方程根,有多个时,一定要检验,或是在求解实际应用题时,就一定要分析所解得的运算结果是否符合实际情况,这些是学生非常容易忽略的。如题目3:解出了cosβ=1613或cosβ=5613要进行检验是否有增解,在这里就不赘述了。
  七、 结束语
  高中生在运算上经常出现问题,高中课堂容量大,节奏快,老师往往为了完成教学任务,对运算的关键处一语带过,对学生运算上的错误简单归纳,没有和学生一起找到运算错误的根源,没有设计针对性的数学运算,这是解决不了问题的。并且一语带过或是简单增加例题,往往会使学生在数学运算的过程中出现这样那样的问题。因此教师在实际教学中,应帮助学生完善数学运算知识,分析运算错误的原因,重视运算能力培养策略的应用,总结数学运算经验,激发学生数学运算的信心,从而提高他们数学运算的素养。
  参考文献:
  [1]中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018
  [2]章建跃.如何理解“数学是玩概念的”[J].中小学数学(高中版),2015(Z1):130.
  [3]常毓喜.中学数学教学如何应对高考考试内容的变化以及核心素养的提出[J].中国考试,2017(2):52-58.
  作者简介:
  柯志坚,福建省厦门市,厦门市第二外国语学校。
其他文献
摘 要:近年来,社会物质发展和生活水平的不断提高,导致小学生身心发育速度逐渐加快。作为人生的启蒙阶段,小学生能够大量接受教师及父母的积极影响,迅速掌握大量知识理论,发展提升身心素质。在后期应试教育过程中,教育的目的从提高成绩逐渐转变为培养全方位综合发展的优秀人才,这就要求以思维能力培养为主导的小学数学探究性课堂教学工作在教育普及和发展中不断完善和落实。在素质教育要求下的小学数学探究性课堂教学工作,
期刊
摘 要:“将军饮马”问题主要利用构造对称图形解决求两条和差、三角形周长、四边形周长等一类最值问题,与直线、角、三角形、四边形、圆、抛物线等图形相结合,在近年的中考和数学竞赛中常以压轴题的形式出现。这类问题不仅考查学生综合实践、判断推理能力,而且培养了学生的抽象能力、直观想象能力和数学建模核心素养。  关键词:直观想象;数学抽象;模型思想;图形变换;数学本质  一、 引言  教育家张世钦认为,学生只
期刊
第一部分:听力部分(15分)  第一节:  听下面五段对话,每段对话后有一个小题,从题中所给的A, B, C三个选项中选出最佳选项。(5分)  1. What is the man doing?  A. Working in a hotel. B. Visiting his friends. C. Traveling around.  2. What is the man's favorite c
期刊
摘 要:对于小学生来讲,小学阶段不但是其身体生长的一个重要时期,同时也是小学生收获知识、树立良好思想品德的关键时期。在这一时期的教育教学过程中,教师需要逐步培养小学生爱党、爱国以及爱人民等诸多情感和品质,促使小学生能够生成做社会主义的建设者以及接班人的美好愿望。因此,文章针对小学数学教学与思政教育的深入融合做出一些路径上的分析和探讨。  关键词:小学数学;思政教育;深度融合;路径研究  一、 前言
期刊
摘 要:在初中数学课堂的建设发展过程中,良好的教学评价能够有效地促进学生对相关知识的理解及对相关知识点的吸收,进而使得学生与教师之间能够产生良好的沟通与交流。因此,本课题主要研究初中数学实践教学评价课堂的具体开展策略。随着教育改革的深入,初中数学质量的要求也随之提高。在这样的一个教育背景下,作为初中的数学老师,我们应该迎接新课程改革中的挑战,搞好相关的教学策略研究。文章主要分析了初中数学计算教学的
期刊
摘 要:本节课运用问题提出教学模式,循序渐进,层层设问,引导学生探究归纳出指数函数定义。运用几何画板动态效果,生动形象地绘制出指数函数的图像,让学生对知识函数的定义和性质体会更深。同时在学习指数函数的过程中渗透辩证唯物主义的思想,把学生培养成为具有哲学思想的人。  关键词:指数函数;底数;指数;辩证唯物主义  一、 创设情境,引入实例  教师提出问题:同学们玩过折纸吗?你相信一张纸能带你上月球吗?
期刊
摘 要:“学案导学”是一种引导学生自学、助力学生养成良好学习习惯的教学模式。这种教学模式尊重学生发展特点,真正将学习自主权交还到了学生手上,真正将学习的自由还给了学生,并推动着学生的有效学习。基于此,文章简述了“学案导学”,分析了“学案导学”在农村小学空间与图形教学应用中存在的问题,并探究了设计导学案要注意的几点事项。文章最后探究了“学案导学”在农村小学数学空间与图形教学的运用策略,并对“学案导学
期刊
摘 要:现如今教育部提出了课改政策,要求教师在授课过程中不断创新,为学生的全面发展创造条件。为此,教师可以尝试采用提问的方式,为双方的正常沟通创设条件,改善课堂氛围。然而,早期部分教师由于采用的方法不够合理,导致提问的效果没有全部展现出来。为此,教师就要在方法层面予以深入研究,注重技巧使用,以此提升教学的综合质量。文章主要描述了初中英语课堂提问的实际现状,探讨了课堂提问的主要作用,并对初中英語教学
期刊
摘 要:苏联著名教育家赞科夫经过多年的研究得出这样一个结论,教育教学质量的高低很大程度上看师生的关系如何?然而,教学质量的高低取决于教学的有效性。  关键词:小学数学;有效性;情境  教学有效性就是指在有限时间和空间内,教师采用各种方式和手段,用最少的时间、最小的精力投入,取得尽可能多的教学效果,实现特定的教学目标,满足社会和个人的教育价值需求而组织实施的活动。在教学活动中教学的有效性提高了,学生
期刊
摘 要:随着互联网的发展,新媒体的产生,“微课”在数学课堂上的应用,对其教育具有一定的针对性与系统性。文章基于微课的数学课堂对学生逻辑思维的培养,从“微课”的内涵及特征入手,分析现阶段数学课堂中学生逻辑思维方式与培养的重要性,了解现阶段学生“微课”的数学课堂教学现状,进一步阐释了“微课”的数学课堂对学生逻辑思维的培养对策。基于“微课”的数学课堂在情景创设下对学生逻辑思维的培养研究,对数学课堂教育具
期刊