难点剖析把脉 思路设计突破

来源 :中国数学教育(初中版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:liyuanzhen001
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  摘  要:文章就一道中考压轴题的最后一问进行解题教学尝试,以学生的视角进行探讨,剖析学生思路受阻的原因,真实还原学生解题时面临的难点和盲点. 根据试题所蕴含的核心概念及其外延展开教学设想,设计系列问题推动教学探究,旨在逐一突破难点,并提炼解决此类问题的一般方法与基本“套路”,努力提升学生分析问题和解决问题的能力.
  关键词:解题教学;精准设计;教学设想
  中考压轴题的最后一问通常是对学生数学能力的综合考查,不仅为学生综合运用知识、深度学习、展现数学学科核心素养提供了很好的展示机会,还对学生分析问题和解决问题的能力提出了更高的要求. 如何让学生快速获取正确的解题思路?怎样才能突破与优化解法?如何真正让学生领悟试题所承载的本质?其实,解法隐于问题内部,来源于试题本身. 我们不妨以学生的视角进行解题分析,真实还原学生解题时面临的难点和盲点. 针对学生的解题困境,精准设计系列问题,把问题解决、经验积累与思想渗透有机结合起来,引导学生发现和思考,获得可视化思维路径,展现解法的发现历程.
  一、试题呈现
  题目 (2019年湖北·十堰卷)已知抛物线[y=][ax-22+][c]经过点A[-2,0]和[C0, 94,] 与x轴交于另一点B,顶点为D.
  (1)求抛物线的解析式,并写出点D的坐标.
  (2)如图1,点E,F分别在线段AB,BD上(点E不与点A,B重合),且[∠DEF=∠A,] 则[△DEF]能否为等腰三角形?若能,求出BE的长;若不能, 试说明理由.
  (3)若点P在抛物线上,且[S△PBDS△CBD]= m,试确定满足条件的点P的个数.
  二、难点剖析
  本文只针对第(3)小题进行分析讨论. 第(3)小题以抛物线上架构的三角形为载体,以动(静)态三角形面积计算为媒介,重点考查函数图象中面积计算问题的常规解题思路,以及转化与数形结合思想的运用. 在实际解题中,学生可能遇到以下几个难点.
  难点1:如何计算抛物线内接三角形的面积?对于确定的三角形(静态的三角形,如△CBD),如何计算其面积?解题的依据是什么?有多少种求解方法?对于动态三角形(如△PBD),又将如何处理呢?因此,如何准确、快速地计算出三角形的面积是确保问题顺利解决的首要条件.
  难点2:由于点P的位置具有不确定性,加大了学生计算△PBD面積的难度,阻碍了部分学生继续前进的“步伐”. 因此,题目的难点还在于学生能否考虑到对点P的具体位置进行分类讨论,并在此基础上围绕点P的运动进行画图分析,感受化动为静的过程,以及点P位置的改变导致求S△PBD方法的多样与优化. 如何分类?分类界点在哪里?分类后又将如何计算?特别值得一提的是,学生对分类后“点P在直线BD的下方”这种情形下的面积计算感到困难.
  难点3:关于点P个数的求法,现行教材中没有类似的例、习题可以借鉴. 由于学生缺少解决此类问题经验的积累(包括用几何画板软件演示等操作经验的积累),普遍对“对于每个确定△PBD面积的点P,在抛物线上是否必定存在关于直线BD的对称点?”“存在几个点P?”“根据什么来确定点P存在的个数?”等问题感到困惑.
  难点4:此题最大的难点在于学生对[S△PBDS△CBD=m]的理解. 如何看待m?如何感受m的取值与点P的个数间存在的必然联系?这就需要有效地拆解条件,并思考:如何从形式上加以简化?如何从内涵上加以转化?如何用函数的眼光去解决问题?
  首先,从“形”入手. 从图象直观感知三角形的面积有如下变化规律:由于点C,B,D为三个定点,故分母S△CBD必为一个确定的值;再看分子,由于点P,B,D为“一个动点 + 两个定点”,故需要对点P的位置进行分类讨论. 结合图象,当点P在直线BD的上方(右侧)时,发现S△PBD存在最大值;当点P在直线BD的下方(两侧)时,发现S△PBD的面积随x的增大而增大(或减小). 其次,从“数”入手,运用函数解析式找准面积之间的数量关系. 如果动点P的横坐标用参数n表示,那么S△PBD可以用含参数n的代数式来表示. 可以挖掘出如下一般规律:如果用参数n表示点P的横坐标,那么m就可以看作是一个关于n的二次函数. 最后,数形结合,精准定位m的取值与点P个数的对应关系.
  基于学生面临的诸多难点的分析,我们有必要针对第(3)小题所蕴含的核心概念,以专题的形式对“面积及计数问题”展开教学设计,设计精准的问题系列推动教学探究,使学生逐一突破难点,提升学生分析问题和解决问题的能力.
  三、教学设计
  环节1:情境引入.
  引例  如图2,已知二次函数y = ax2 + bx + c的图象与x轴交于A,B两点,点A[-1,0],与y轴交于点C,且抛物线的顶点D[1,4]. 观察图象,你能得出哪些结论?
  【设计意图】设置联想式例题,便于学生主动参与,引导学生进行交流,并对所得的结论进行归类整理. 这些结论的获得为后续学习“探究三角形面积的计算”做了很好的铺垫.
  环节2:问题探究.
  问题探究1:如何计算△BCD的面积?
  预设解法1(直接计算法):求出△BCD各条边的长,发现△BCD为直角三角形,运用三角形的面积公式求解.
  预设解法2(割补法):如图3,过点D作[DE⊥Oy]于点E,由[S△BCD=S梯形OBDE-S△BOC-S△CDE]来求解.
  预设解法3(割补法):如图4,连接OD,由[S△BCD=][S△OCD+S△OBD-S△BOC]来求解.
  预设解法4(铅锤法):如图5,过点D作[DF⊥Ox]交BC于点F,所以[S△BCD=12DF ? OB].(如图6,三角形面积等于水平宽与铅垂高乘积的一半,即[S△BCD=12ah].)   【设计意图】问题探究1针对难点1而设计,让学生感受静态三角形面积求解的一般思路,比较多种求解方法.
  问题探究2:若点P是抛物线在第一象限的一个动点,使得S△BCP = S△BCD,求满足条件的点P的坐标.
  预设解法1(计算法):如图7,分别过点D,P作y轴的平行线,交直线BC于点F,M,设点P的横坐标为n[1<n<3],利用含参数n的代数式表示线段PM的长,根据PM = DF = 2,即可求得点P的坐标.
  预设解法2(平行线法):如图8,过点D作BC的平行线交抛物线于点P,求出直线DP与抛物线的交点坐标即可.
  【设计意图】通过计算面积值确定的动点坐标,让学生感受动态三角形面积求解的一般思路,以及从“数——计算”“形——平行线”两种不同思维方式解法上的创新.
  问题探究3:若点P是抛物线上任意一点,使得S△BCP = S△BCD,求满足条件的所有点P的坐标.
  预设解法1(计算法):如图9,分别过点D,P作y轴的平行线,交直线BC于点F,M,设点P的横坐标为n,利用含参数n的代数式表示线段PM的长,根据PM = DF = 2,即可求出点P的坐标.
  预设解法2(平行线法):如图10,过点D作BC的平行线,分别与y轴、抛物线交于点[E,P1,] 作点E关于点C的对称点[E],过点[E]作直线BC的平行线,交抛物線于点P2,P3,则点P1,P2,P3即满足条件的点P. 通过联立方程组即可求出点P1,P2,P3 的坐标. 或者将点D向下平移4个单位长度亦可.
  【设计意图】问题探究3针对难点2而设计,解决当点P在直线BC下方的抛物线上时的情形.
  问题探究4:若点P是抛物线在第一象限的一个动点,记△BCP的面积为S,求S的取值范围.
  预设解法1(割补法):如图11,连接OP,设点P的横坐标为n,利用含参数n的代数式表示△BCP的面积,根据函数的性质求得△BCP的面积的最大值,进而求得S的取值范围.
  预设解法2(铅锤法):如图12,过点P作y轴的平行线交直线BC于点G,设点P的横坐标为n, 利用含参数n的代数式表示△BCP的面积,根据函数的性质求得△BCP的面积的最大值,进而求得S的取值范围.
  预设解法3(平行线法):如图13,过点P作直线BC的平行线,引导学生发现“当此平行线与抛物线有且仅有一个交点时,△BCP的面积最大”,进而求得S的取值范围.
  问题探究5:若抛物线上有且仅有三个点P1,P2,P3,使得△P1BC,△P2BC,△P3BC的面积均为定值S,求出定值S及P1,P2,P3三个点的坐标.
  预设解法:如图14,经过问题探究4的学习,学生会发现当点P位于直线BC上方且使得△BCP的面积最大时,才能保证在抛物线上有且仅有三个点P1,P2,P3,使得△P1BC,△P2BC,△P3BC的面积均为定值S,而定值就是点P位于直线BC上方时△BCP面积的最大值.
  进一步追问:当S为何值时,点P的个数为4个(如图15所示)?当S为何值时,点P的个数为2个(如图16所示)?
  【设计意图】问题探究4和问题探究5主要针对难点3设计,使学生初步感知并运用几何画板软件操作验证“对于每个确定△PBD面积的点P,在抛物线上是否存在关于直线BD的对称点?”从而提炼解决此类问题的一般方法与基本“套路”.
  环节3:数学活动.
  问题探究6:如图17,已知抛物线[y=12x2-32x-2]与x轴分别交于点A,B(点A位于点B的左侧),与y轴的负半轴交于点C,点P是x轴下方的抛物线上的一个动点,连接PB,PC,设所得△PBC的面积为S.
  (1)求S的取值范围;
  (2)若△PBC的面积S为整数,则这样的△PBC的个数共有多少?
  预设解答如下.
  (1)① 如图18,当-1 < x < 0时,当点P沿着抛物线由点A向点C运动时,△PBC的面积S随x的增大而减小,0 < S < S△ACB,故0 < S < 5.
  ② 如图19,当0 < x < 4时,过点P作[PG⊥Ox]于点G,交CB于点F,于是[S=12OB ? FP=-x-22+4,]所以当x = 2时,S最大值 = 4. 所以0 < S[≤] 4.
  综上所述,0 < S < 5.
  (2)① 当-1 < x < 0时,S只能取1,2,3,4,即满足条件的△PBC共有4个.
  ② 当0 < x < 4时,由于当x = 2时,S最大值 = 4,故当S = 4时,点P的个数为1个;当S = 1,S = 2或S = 3时,点P的个数各为2个,即当0 < x < 4时,满足条件的△PBC共有7个.
  综上所述,满足条件的△PBC共有11个.
  【设计意图】以上数学活动主要针对难点4设计. 在教学中,真实还原学生解题的整个思维渐进过程,充分调动,逐步渗透,通过师生、生生之间的多层次互动,借助数学实验推动教学探究,使学生进一步直观感受并深切感悟到“S的取值”与“点P的个数”之间存在的必然联系,捕捉到“当S的值为最大整数4时,在直线BC两侧的抛物线上各存在1个点P”这一关键信息. 据此进一步得出当S = 1,S = 2或S = 3时,在直线BC两侧的抛物线上各存在3个点P,让学生对“点P个数的准确计数”问题能够有深层次和多维度的理解,为最终的问题(S不为整数)解决提供教学模型,积累解题经验,包括几何画板软件演示等操作经验的积累.
  环节4:学以致用.   问题探究7:若点P在抛物线上,且[S△PBDS△CBD]= m,试确定满足条件的点P的个数.(题目第(3)小题)
  经验引领下的试题分析如下.
  (1)设点P的横坐标为n,计算S△CBD的值,并用含参数n的代数式表示S△PBD.
  (2)计算特定情况下m的值. 当点P在直线BD的上方时,易求得[m=-112n-42+13]. 当n = 4时,m有最大值[13],故[m=13]是点P个数的分界值.
  (3)借助实验得出结论. 如图20,当m =[13]时,满足条件的点P的个数为3个,即直线BD上方的抛物线上只有1个点P,而直线BD下方的拋物线上有2个点P.
  如图21,当0 < m <[13]时,满足条件的点P的个数为4个,即在直线BD上方、下方的抛物线上各有2个点P.
  如图22,当m >[13]时,满足条件的点P的个数为2个,此时点P只在直线BD下方的抛物线上,且只有2个点P.
  四、结束语
  数学离不开解题,但不能简单地只为解题而解题. 当学生非常顺利地解答问题时,教师应多提问学生. 例如,还有没有更好的方法?你能发现什么有趣的结论?当学生面对难题“卡壳”、一筹莫展时,教师可以适当停留,和学生一起回归试题本源,站在学生的角度分析条件、寻找原因,多问几个问题. 例如,你想到了什么?你是怎么想到的?以学生的视角进行解题分析,真实还原学生解题时面临的难点和盲点.
  教师更应针对学生的解题困难、客观存在的挫折为契机,精准设计符合学生实际、贴近学生现实的问题及问题链,以解惑、答疑、重塑知识体系为目标,开展丰富的解题活动(本文从学生最为熟悉的“抛物线内接三角形面积计算”出发),让学生从已有的知识结构开始展开联想与尝试,帮助学生理清思路、梳理思维、寻找突破口,引导学生对试题涉及的知识及蕴涵的数学思想方法进行概括,归纳知识与方法的本质特征,最终让大多数学生接受且问题得到完美解决,并从中获得必要的经验与成就感,提升学生现场、限时分析问题、解决问题的能力.
  参考文献:
  [1]罗增儒. 学会学解题:写在《数学解题学引论》第4次印刷[J]. 中学数学教学参考,2004(9):16-18.
  [2]钱莉莉,王强强. 深挖试题内涵  追求解题价值[J]. 中国数学教育(初中版),2012(6):34-38.
  [3]郭玉峰,史宁中.“数学基本活动经验”研究:内涵与维度划分[J]. 教育学报,2012,8(5):23-28.
  [4]司友军. 抽丝剥茧  层层递进:一类几何动点问题的解法分析[J]. 中学数学教学参考(中旬),2019(6):35-37.
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