活用太极智慧统筹一多关系

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  “太极生两仪,两仪生四象”的《易经》智慧说明,万事万物的发展过程都有原始的起点,由起点出发,会衍生出万千形态,构成多彩世界。众多的研究一再证明,万变不离其宗,在这万变的过程中一定有其不变的坚守,那就是事物发展变化的本源规律。透过万千形态,发现变化规律,就能找到变化的起点。这就是一与多的辩证统一。对于学生的学习,也是如此。当学生走进某一世界时,只有离析出事物的本源面貌和来龙去脉,才能在纷扰的万千世界中不迷失方向,感知大千世界,进而学会与这一世界对话,掌握其基本的规律和方法,建构出自我世界。
  比如,在复习函数图象的时候,就可以从一个任意二次函数的图象(简称甲图象)出发,演变出众多相关问题,参与其中的学生就会明晰摆脱“题海”的妙诀。在此过程中,甲图象就像一粒知识的种子,在阳光雨露的关照下会给学生带来茂密的知识丛林;衍生出的众多图象、数学问题、数学原理,既千变万化,又像一根根小磁针,被甲图象这个大磁石紧紧地吸引在一起,呈现出一与多的曼妙。
  一、有形无数,巧设数据生函数
  师:同学们,在如图1所示的图象中,有哪些点和线呢?
  生:这里建立了一个直角坐标系,在这个坐标系中出现了一个函数图象,它与坐标轴相交于A、B、C三个点。
  师:那么这三个点的坐标是多少呢?
  生1:不知道,这里只有一个图象,没有告诉我们这些点的坐标呢。
  生2:不过根据我们的观察,不难发现,A、B两点的纵坐标是0,可是横坐标却不知道。C点的横坐标为0,可是纵坐标也不知道。
  生3:我们可以将这三个点的坐标合理地设出来,可设A(-1,0),B(3,0),C(0,3)。
  师:非常好,如果我们将这三个点所设的坐标作为已知条件的话,那么大家又将会有怎样的思考呢?
  生:根据这三个点,可以直接求出抛物线解析式。
  师:这个抛物线的解析式怎样来表达呢?又该如何更具体地描绘这个图象呢?
  生:可以利用待定系数法求得这个二次函数的解析式为y=-x2+2x+3,其对应的抛物线交横坐标轴于点A(-1,0)、B(3,0),与纵坐标轴相交于C(0,3)。
  【设计意图】这样的引入环节,教师并没有直接给出待求解的数学问题,而是引导学生观察已有的函数图象,目的是让学生通过观察,发现已知,明晰未知,找到希望解决的问题,由此反推解决问题需要什么条件,从而确定与之对应的函数解析式。通过这样的处置,学生就会走进问题,就会将教师呈现的问题变为自己的问题,甚至不同学生会有不同的问题。由此引发学生思考,补充各自需要补充的条件,完成个性化问题的解决。这也为后面设计出更多的问题奠定了基础。
  【点评】问题驱动,激活学生思维;从无到有,激发学生兴趣。
  二、数形结合,打开思维生问题
  师:以上面的信息作为条件,大家会设计出怎样的数学问题呢?
  生1:我们知道,抛物线是轴对称图形,而且它还有一个顶点。那么这个抛物线的对称轴及顶点坐标是多少呢?
  生2:我们可在原有图象上加上一条直线。如图2所示,作直线BC,求直线BC所对应的一次函数解析式。
  [o][x][y][A][B][C] [o][x][y][A][B][C] [P1] [图2] [o][x][y][A][B][C][图3][图4]
  生3:如图3所示,连接AC、BC,求△ABC的面积。
  【点评】基于学生已有知识经验设计问题,初步培养学生问题设计的能力。
  师:很不错,上面三位同学中,第一位同学从抛物线结构特点的角度设计问题,第二位同学从一次函数解析式角度设计问题,最后一位同学又从三角形的面积角度设计问题。选择不同的角度,便可以设计不一样的问题。那现在请大家聚焦一个角度,比如,我们让三角形与这个图象进行关联,又能设计多少个不一样的数学问题呢?
  生1:如图4,抛物线y=-x2+2x+3与x轴交于点A、B,与y轴交于点C,作直线BC,点P1为抛物线上一动点。若点 P1在抛物线上,且以P1、C、B为顶点的三角形是直角三角形,求点P1的坐标。
  [o][x][y][A][B][C] [P2] [o][x][y][A][B][C][P3] [M] [o][x][y][A][B][C] [P4] [图5][图6][图7]
  生2:在图5中,若点P2在抛物线上,且以P2、C、B为顶点的三角形是等腰三角形,求点P2的坐标。
  学生3:在图6中,若點P3是抛物线上的第一象限内的动点,过点P3作P3M⊥x轴,垂足为M,当以P3、M、A为顶点的三角形与△AOC相似时,求点P3的坐标。
  学生4:在图7中,在直线BC上方的抛物线上有一点P4,使得△P4BC的面积最大,求出点P4的坐标。
  【点评】教师方法引领,学生“关联万物”,进一步培养学生问题设计的能力。
  师:看来,当思维聚焦于三角形这一知识点的时候,更多三角形与图象结合的问题将应运而生。那么,请大家来思考,你还可以让这个函数图象与哪些知识点进行关联呢?
  生1:从几何图形的领域来考虑,函数图象可以与平行四边形进行关联。而在平行四边形的范围内,常见的有矩形、菱形、正方形等特殊四边形,这些都是我们设计问题的思考角度。
  生2:我要补充一点,函数图象也应该可以与圆进行关联。虽然这类问题不在我们的研究范围之内,但是我们勇敢地设计这类问题也应该是可以的吧。
  师:这位同学想法太了不起了。数学的学习离不开奇思妙想,思维过程的结果也不单是表现在解决问题层面,设计问题、提出问题等思维输出也是思维成果的重要形式。在数学发展的历史长河中,就有很多因提出问题而闻名于世的大师,像哥德巴赫、费马、庞加莱等。接下来,请大家继续思考,我们还能在哪些领域进行设计呢?   生1:从代数的领域来考虑,函数图象可以与一元一次方程、一元二次方程、二元一次方程组、一元一次不等式进行关联,这些都是初中范围内研究的内容。
  生2:按照这样的思路,函数图象也可以与一元二次不等式进行关联的。比如,我们设一次函数的函数值为y1,二次函数的函数值为y2,则当y1≥y2时,如何确定自变量x的取值范围。解决这一问题,我们可以列出一个一元二次不等式-x2+2x+3≥-x+3。虽然不在初中研究的范围之内,可是数学的课堂就是要让我们思维的触角伸向更远的地方,这样,才能让我们看到另一番美丽景色。
  【点评】运用穷极思维的引领方式,打开学生的思维视野,让代数与几何的更多知识被吸附于一个图象中,感知设计问题的智慧。
  师:这几位同学讲得太好了!可见,思维一旦打开,便是一番新气象。不论从代数的角度设计,还是从几何的角度提出,都生成了很多问题。解决这些问题,会遵循哪些数学思想方法呢?
  生:如果将代数与几何二者统一起来,其解决问题的过程中都利用了数形结合的思想,形不离数,数不离形。一个原始的图象给我们图形的感觉,可是我们却能从其中看到方程。在与各种图形相结合设计问题的时候,我们感觉是图形问题,可是一到解决问题的时候,又都转化成方程和不等式的问题。
  师:是的,伟大的数学家华罗庚说过:数形结合百般好,隔离分家万事休。数缺形时少直观,形缺数时难入微。
  生:太好了,这样,我们在设计问题的时候,就能够紧紧围绕数形结合思想,知道哪些问题可以利用现有的知识求解,知道哪些问题无法利用现有的知识求解。
  师:一个高手设计问题,其解题的思路已经蕴含其中。设计问题往往需要利用平时解决问题所形成的经验,从一定意义上讲,它是对过去求解问题中所形成无序思维的一种有序有效整合。在整合的过程中逐渐实现思维的凝练、经验的升华、能力的提升、智慧的生成。
  【设计意图】在数学的探索中,离不开思维的过程,思维输出的方式是多种形式的,解决问题是一种方式,设计问题更是一种必要的方式。爱因斯坦曾经说过:“提出问题比解决问题更重要。”相对来讲,解决问题的思维一般是单向的,即利用已知信息探索未知结论或者结果;而设计问题就不同了,其思维过程是全方位的。从思维的宽度上讲,需要已有的知识、能力基础,即平时解决问题过程中所形成的经验;从思维的长度上来讲,需要将思维触角伸向遥远的地方,敢于创造性地设计问题;从思维的高度上来讲,需要在设计问题的同时,凭借直觉自我判断所设计问题的有效性。一般情况下,设计问题的思维量要超过解决问题的思维量,设计问题的做法能够引领学生温故知新。在培养学生创新性思维的今天,这种方式尤为重要。
  【点评】设计问题是思维输出的又一种重要方式。依据学生所设计出的数学问题进行总结,体会问题的生成之术,进一步感知问题设计的智慧。
  三、总结反思,聚焦过程生智慧
  师:同学们真是棒,在短短的几分钟时间里,有的同学竟然能够设计6个问题,最少的同学也能设计两个,这样咱们班50名同学,设计问题的数量可有上百个,真是不简单。稍作梳理,不难发现,本节课从一个图象谈起,先是巧设数据,建立完整的信息系统。而后在思维优化与跃迁的过程中,问题设计的专题不断涌现,有三角形类专题,有平行四边形类专题,有线段长度求值类专题,有最短路径类专题,有线段、面积最值类专题……而每一类的专题,又可以细化成一类类的小专题,围绕三角形思考,可以设计三角形的面积问题及面积最值问题,可以设计直角三角形问题,可以设计等腰三角形问题,还可以设计相似三角形问题等等。围绕平行四边形思考,可以设计一般的平行四边形问题,可以设计矩形问题、菱形问题、正方形问题……聚焦一图,折射出来的却是千百道数学问题的大画面。这种学习的方式,究竟能给我们带来怎样的启发呢?如果让大家给这节课冠上一个题目,又该如何表达呢?
  生1:真是没有想到,一个抛物线还有这么多的兄弟姐妹啊,这是怎样的一个大家庭啊。就用“抛物线的兄弟姐妹”作题目吧。
  生2:我感觉学习数学一定要善于动脑筋,思维一旦开启,必有新的收获。我的题目是“神奇的思维力量”。
  生3:一個简单的函数图象,竟然能给我们带来如此多的数学问题,形成题海。因此我冠名“一图再造题海”。
  ……
  【点评】让学生自己冠名课题,在学习收获中进行精准关键词的提炼,有助于提升学生总结归纳的能力。
  师:同学们讲得太精彩了,本课起于一个函数图象,行于大家的思维环境,终成于一个关于抛物线专题的“题海”。一个图象是起点,多个问题是终结,学习中要善于统筹这种关系,才能有序推进并优化思维的过程。其实,这里面也包含了治学的一种智慧,一个极小的图象,便可以生出极大的数学问题画面。这种从极小到极大的转化,我们可用一个词来概括——太极。为什么呢?记得孔子曾经说过,太极之“太”,由“大”加“、”组成,那“、”就表示“小”啊,这样,“大极”加“小极”便是“太极”,从某种意义上说,太极就是“大极”与“小极”如何相互转化的智慧。因此老师设计的题目是《活用太极智慧,统筹一多关系——一节从图象生出来的课》。
  【设计意图】数学学习过程,就像一个不断进步发展的人,既要不断前行,还要停下来, 向后看一看。作为学生,前行是指不断拼搏前进的过程,向后看一看就是要对走过的路进行反思,提炼出行走的智慧。本环节在引领学生反思的过程中,瞭望“太极”之术,实现治学的过程与中华优秀传统文化的无缝链接。
  中华优秀传统文化与数学教学的融合,不是并列叠加关系,而是一种隐形的融合关系,依托学科知识的探索过程,形成哲学层面的认识,再依托传统文化所富含的哲理,为具体的数学学科提供世界观和方法论的指导。
  一与多的对立统一广泛存在于数学知识中。一个图象,看似微尘般的素材,通过人的思维不断生长发育,会产生千万个问题……这种从小到大的发展,正是思维生命运行的体现。当学生带着无限感慨回首这一“生命征程”的时候,就会更加明白,千万个图象源于一个图象,千万个问题源于一个问题……这种由少到多、由多到少的思考,正是人们形成对立统一观念的必不可少的途径。这就需要教师恰当把握一与多的关系,在研究多的时候,不忘本源,在思考一的时候,不忘变化,做到“守一望多,多向归一”。如此,才能让学生形成数学学习的形而上的大格局意识,就像北斗星一样,精准指导学生的学习。
  【点评】整堂课教学思路清晰流畅,突出由一到多智慧型学习的过程。思维过程前后呈现不断的、一系列的思量,其间连贯有序,因果分明,前呼后应。思维过程中的各个部分不是碎片化的大杂烩,而是彼此迎接、互为印证的关系。思维的每一个阶段都起到承上启下的作用,既是上一个阶段之果,又为下一个阶段之因。正是在这因果关系的互动中,数学的更多知识被顺其自然地悬挂于整个思维的链条上,以致知识随着思维触角的延伸越来越多,体现生生不息之道。
  (作者单位:山东省临沂青河实验学校 齐鲁师范学院)
  责任编辑 李杰杰
  E-mail:731836457@qq.com
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