一次基于“解题、说题、命题”的校本研修之旅

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  摘  要:校本研修是促进青年教师专业成长的有效途径之一. 文章介绍了一次以“题”为突破口,以“教师视角的解题、学生立场的说题、研究视角的命题”为切入点的比赛,为青年数学教师搭建了一次“解题、说题、命题”的校本研修之旅,并对教师的解题、说题、命题提出几点建议,以供参考.
  关键词:专业成长;校本研修;青年教师
  数学家波利亚在“怎样解题表”中给出了数学解题的四个经典步骤,并认为解题教学在数学教学中占有举足轻重的地位. 可见,解题能力对于数学教师,特别是青年数学教师的重要性是不言而喻的. 然而,教师仅仅善于解题是不够的,还要善于讲题、说题,也就是具备站在学生立场的解题能力. 同时,教师不应该成为试题的“搬运工”,而应该尝试成为命题者,站在命题者的视角去看待试题、研究试题.
  基于此,笔者所在学校在前期组织的解题、说题比赛的基础上,组织了一次“教师视角的解题、学生立场的说题、研究视角的命题”比赛,为青年数学教师搭建了一次全新的基于“解题、说题、命题”的校本研修之旅. 下面以2016年中考山东济南卷第28题为蓝本进行简单介绍,不当之处,敬请指正.
  题目  如图1,抛物线[y=ax2+a+3x+3][a≠0]与[x]轴交于点[A4,0,] 与[y]轴交于点[B]. 在[x]轴上有一动点[Em,0 0<m<4,] 过点[E]作[x]轴的垂线交直线[AB]于点[N],交抛物线于点[P],过点[P]作[PM⊥AB]于点[M].
  (1)求[a]的值和直线[AB]的函数表达式;
  (2)设[△PMN]的周长为[C1],[△AEN]的周长为[C2],若[C1C2=65,] 求[m]的值;
  (3)如图2,在(2)的条件下,将线段[OE]绕点[O]逆时针旋转到[OE′],旋转角为[α 0°<α<90°,] 连接[E′A,E′B,] 求[E′A+][23E′B]的最小值.
  一、教师视角的解题
  东营市历年中考压轴题一般是以二次函数为背景,融合一元二次方程、全等、相似、周长、面积、最值等多方面知识进行命制的. 在此次解題比赛中,组织者选取2016年中考山东济南卷第28题,原因主要有以下两点:第一,命题风格与东营市历年中考命题基本一致;第二,由于是面向教师的解题比赛,因此所选试题难度要略大些.
  1. 代表性解法呈现
  比赛前,要求青年教师在有限时间内解此题,呈现了如下代表性解法.
  (1)由[y=ax2+a+3x+3=x+1ax+3,] 得[x=4]是方程[ax+3=0]的根,所以[4a+3=0.] 解得[a=][-34]. 求得直线AB的解析式为[y=-34x+3],过程略.
  (2)根据已知条件,可以得[△PMN]∽[△AEN.] 因此可将周长比转化为对应边的比,下面以[C1C2=65=PNAN]为例进行求解.
  由题意,可以设点[N]的坐标为[Nm,-34m+3],点[P]的坐标为[Pm,-34m2+94m+3.]
  所以[PN=][-34m2+3m.]
  在[Rt△AEN]中,因为[cos∠EAN=AEAN=4-mAN=45],
  所以[AN=54-m4].
  由[C1C2=65=PNAN],
  得[-34m2+3m54-m4=65] ①.
  解得[m=2].
  限于时间和青年教师的解题水平等原因,很多教师都没有完成第(3)小题.
  2. 指导教师点评
  上述解法是多数青年教师采用的解法,可以看出大家所选方法都比较简洁、简单,这种方法体现的是一线教师较强的解题水平. 但是,下面几个问题需要引起重视.
  对于第(1)小题,很多教师选用因式分解的方法进行处理,这应该是和教师所掌握的知识面有关系. 但是,为什么大家摒弃了直接带入求解这一自然的方法呢?
  对于第(2)小题,为什么在直角三角形中使用余弦值求[AN],而没有采用正弦值或其他方法?显然,这种方法计算量小,但是这种小计算量背后却蕴涵了较大的思维. 学生的水平能否达到这个要求?后续教学需要注意什么?
  对于上述①式,学生能否算出正确结果?对于没来得及完成的第(3)小题,对你有什么启发?如何提高计算能力和解题水平?
  通过上面的点评,可以看出青年教师在解题方面的能力需要进一步提高(主要体现在第(3)小题). 此外,在解题教学方面的能力有待加强,需要更多地站在学生的立场思考问题,将自己的解题思路转化为学生的解题思路,这才是解题教学的关键.
  二、学生立场的说题
  比赛时,为了更好地挖掘上述试题的价值,要求青年教师结合试题从来源、背景、解法、变式、反思五个方面进行详细阐释. 下面呈现部分解法及分析.
  1. 青年教师给出的解法和分析
  对于第(1)小题,青年教师在给出前文所述方法的基础上,也提供了如下解法.
  将点[A4,0]代入[y=ax2+a+3x+3,] 得[20a+][15=0.] 解得[a=-34.] 利用待定系数法,可求得直线[AB]的解析式为[y=-34x+3].
  对于第(2)小题,青年教师在给出前文所述方法的基础上,关于[AN]长利用了如下两种不同的解法.
  (勾股定理法)由点[A]的坐标为[A4,0],点[N]的坐标为[Nm,-34m+3,] 在[Rt△AEN]中,根据勾股定理,得[AN=4-m2+-34m+32].
  (锐角三角函数法)在[Rt△AEN]中,[sin∠EAN=NEAN=][-34m+3AN=35]. 解得[AN=][5-34m+33=-54m-4].   下面给出青年教师对第(2)小题的分析.
  关于[AN]长的三种求法中,勾股定理法应该是学生比较容易想到的,因为遇到直角三角形,想到勾股定理是比较自然的想法. 利用锐角三角函数求边长的方法计算比较容易,但是限于学生的知识掌握情况,应该不容易想到. 在教学中,教师要善于引导学生串联知识,架起勾股定理和锐角三角函数之间的桥梁,从而帮助学生构建知识网络.
  对于相似比的三种转化,上述分析是按照[C1C2=65=][PNAN]进行证明的,实际教学中可能还会出现[C1C2=65=][MNEN]或[C1C2=65=PMAE]两种情况,但这对解决此题影响不大.
  2. 指导教师点评
  (1)关注运算量和思维量,提升数学运算素养.
  各位青年教师分析到位、切中要害,但是对学生数学运算能力的认识还有待提高. 在实际教学中,教师应该引导学生体会不同方法之间的运算量和运算技巧. 显然,沟通两者的是学生的思维量,一般来说思维含量大了,运算量可能就小了. 例如,对于第(2)小题给出的关于线段AN的三种解法,教师在教学中应该给学生讲清楚三种方法得到的最终结果是一致的. 也就是说,勾股定理法中的[AN=4-m2+-34m+32=][4-m2+916m-42=][54-m4.] 往往简单计算需要更多的思维量,正所谓“多思少算”.
  此外,对于代入PN和AN以后得到的式子[-34m2+3m54-m4=65],教师在教学中也应该呈现给学生其求解过程,让学生体会“直接算”和“约分算”的不同效益,这体现的仍然是运算量和思维量的之间关系. 例如,[-34m2+3m54-m4=3m44-m54-m4=65]. 因为[0<m<4],所以[3m=6]. 解得[m=2].
  (2)关注解题教学和解题育人,培育理性思维.
  《中国学生发展核心素养》中指出,理性思维具体表现为崇尚真知,能理解和掌握基本的科学原理和方法;尊重事实和证据,有实证意识和严谨的求知态度;逻辑清晰,能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为等. 在数学学科中,具体表现为理性求真、严谨求实、反思求变. 可以看出,上述“多思少算”的过程,特别是让学生在比较不同方法并选择方法的过程中,可以很好地培育学生的理性思维.
  三、研究视角的命题
  通过前述解题和说题,特别是指导教师的点评,为青年教师的解题、解题教学,甚至解题育人等方面指明了前进的方向,在此基础上,青年教师在指导教师的帮助下,开启了研究视角的命题.
  1. 青年教师主要想法呈现
  对于第(3)小题,有个别青年教师给出了如下两种解法,分别呈现如下.
  方法1(代数法):设点[E′]的坐标为[E′x,y,] 则[x2+y2=4][x>0,y>0].
  设[y]轴上有一点[C0,n,] 使在OE的旋转过程中,总有[E′C=23E′B],即[x2+y-n2=23x2+y-32.]
  化简,得[5x2+5y2+24y-18ny+9n2-36=0.]
  又因为[x2+y2=4],
  所以[5×4+24y-18ny+9n2-36=0,]
  即[3n-43n+4-6y=0.]
  因为[n]为定值,所以[3n-4=0.]
  解得[n=43.]
  所以点[C]的坐标为[C0, 43.]
  从而[E′A+23E′B]的最小值[AC=42+432=4310].
  方法2(几何法):设[y]轴上有一点[C0,n,] 使得在OE的旋转过程中,总有[△OE′C∽△OBE′,]
  所以[OE′OB=OCOE′=E′CBE′=23.]
  所以[E′C=23BE′],[OC=43].
  所以[E′A+23E′B]的最小值 [AC=42+432=4310].
  在此基础上,有青年教师指出第(3)小题超出了初中生的认知范围,建议将“求[E′A+][23E′B]的最小值”改为“直接给出[E′A+][23E′B]的最小值,不用写出计算过程”. 这个建议有一定的道理,但没有从本质上降低此题的难度.
  对于第(2)小题,有青年教师建议给出如下四个命题方向:(1)PN的最大值是多少?(2)[△PAB]面积的最大值是多少?(3)PM的最大值是多少?(4)[△PMN]周长的最大值是多少?
  2. 指导教师点评
  关于第(3)小题的解法,指导教师先对青年教师给出的代数角度的解题思路给出肯定,同时指出很多数学题都存在代数和几何两种处理方式,这符合题目呈现出来的特点——代数法“易想难算”,几何法“难想易算”.
  此外,第(3)小题对于青年教师来说难度偏大,部分教师在解题比赛中苦思冥想没有明晰思路,很难有效突破“求[E′A+23E′B]的最小值”中“如何转化[23E′B]”这一瓶颈,只挖掘出圆的方程[x2+y2=4]和几何法(阿氏圆),最终也未能成功求解. 如果从二次函数的轴对称性出发,以“将军饮马”问题为原型重新命制此题,可能会更好地突出对初中阶段数学学科核心知识的考查.
  另外,指导教师认为青年教师提出的关于第(2)小题的四个命题方向非常好. 一是以二次函数为载体,将线段长度、周长和面积融合在一起,体现了中考试题的层次性和综合性;二是在实际教学中可以设计成四个递进的追问,将学生的思维引向深处,進而培育学生的理性思维.
  四、几点建议
  1. 关于解题
  教师应该多站在学生的立场去思考解题思路,在思路融会贯通以后,思考哪种方法是学生最容易想到的,哪种方法对学生来说是最简单的. 如果教师能在正式讲题之前多了解几名学生答题的心路历程,那就更好了,特别是出错学生的想法尤其值得关注. 这样,教师才能够真正了解学生,在解题教学中才会心中有数.
  2. 关于说题
  说题是比较常见的一种教研方式,可以综合考察青年教师的教学基本功. 说题应该更加关注题目的“源”与“流”,侧重分析问题的一题多解、多解归一,一题多变、多变归一,弄清楚题目的来龙去脉,不但要知其然,还要知其所以然. 唯有如此,才能真正提升解题及解题教学的能力.
  3. 关于命题
  命题可以看成是一种更深层次的解题行为,是与课程标准、与教材、与自己深度交流和对话的过程. 其中,命制原创题非常难,但是可以尝试从教材中的例题和习题出发,精挑细选、精雕细琢. 此外,还可以从历年的优质中考试题出发,通过变式和改编等方式,让“旧题换新颜”.
  五、结束语
  针对青年数学教师的专业成长的实践还需深入探究,欢迎更多的一线教师和教研部门积极参与进来,在备课、说课、磨课、阅读、教研、写作等方面,探索出更多有效、有针对性的措施,做青年数学教师专业成长的引路人,助力青年数学教师的专业成长.
  参考文献:
  [1]中华人民共和国教育部制定. 义务教育数学课程标准(2011年版)[M]. 北京:北京师范大学出版社,2012.
  [2]教育部基础教育课程教材专家工作委员会.《义务教育数学课程标准(2011年版)》解读[M]. 北京:北京师范大学出版社,2012.
  [3]蔡卫兵. 2015年浙江省宁波卷第26题解法探究及反思[J]. 中国数学教育(初中版),2016(6):54-57.
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