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波利亚在《怎样解题》中指出:“一个好的教师应该懂得并且传授给学生下述看法:没有任何问题是可以解决得十全十美的,总剩下些工作要做,经过充分的探讨与钻研,我们能够改进这个解答,而且在任何情况下,我们总能提高自己对这个解答的理解水平.”这就说明:分析问题过程不仅能改进解答而且能提高理解水平.波利亚在《数学的发现》序言中还具体指出解题分析的最佳时机:“可能是读者解出一道题的时候,或是阅读它的解法的时候.” 回顾从当学生到当教师的三十多年解题实践,看到了一条清晰的学解题路线:由“简单模仿、变式练习”开始,经过长期的“自发领悟”,从而进入到“自觉分析”.下面是教二次函数求解析式时的一个案例,这是一个基于实践经验的个人认识.
一、简单模仿
即模仿着教师或教科书的示范去解决一些识记性的问题.波利亚在《数学的发现》序言中说:解题“只能通过模仿和实践来学到它”;张景中在《帮你学数学》中说“募仿是学习的开始”.这一阶段,记忆是一项重要的内容.
首先由同学们概括出二次函数的解析式的三种表达形式:
(1)一般式:y=ax2+bx+c(a、b、c是常数且a0);
(2)顶点式:y=a(x-h)2+k(a、h、k是常数且a0),顶点为(h,k);
(3)交点式:y=a(x-x1)(x-x2)(a0,x1,x2是抛物线与x轴交点的横坐标).
然后给出基本题,让学生简单模仿.
例1 已知某二次函数的图象经过点A(-1,-6),B(2,3),C(0,-5),求此抛物线的解析式.
例2 已知二次函数图象的对称轴是直线x=-3,且函数有最大值为2,图象与x轴的一个交点是(-1,0),求这个二次函数的解析式.
例3 已知抛物线与x轴交于A(-1,0),B(2,0)并经过点M(0,1),求该抛物线的解析式.
归纳:1.若给出抛物线上任意三点,通常可设____式;
2.若给出抛物线的顶点坐标或对称轴和最值,通常可设____式;
3.若给出抛物线与x轴交点或对称轴和与x轴两交点的距离,通常可设____式.
二、变式练习
即在简单模仿的基础上迈出主动实践的一步,主要表现为做数量足够、形式变化的干扰性习题.这一步具有新旧知识相互作用的功能,做好了能形成新认识结构的雏形.
例3 已知二次函数图象与x轴两交点间的距离为4个单位长,且顶点为P(3,-2), 求这个二次函数的解析式.
引导学生分析已知条件, 进行有用捕捉、有关提取、有效组合,得出如下信息:
由“顶点为P(3,-2)”,可得抛物线的对称轴为直线x=3,函数最值是-2;
由“图象与x轴两交点间的距离为4个单位长”,可得该图象与x轴两交点分别在对称轴直线x=3两侧各2个单位处,即该图象与x轴两交点坐标分别为(1,0)、(5,0);
提取基本题中二次函数解析式的三种表达形式.
把有用捕捉、有关提取的信息有效组合起来,学生得到如下三种解法:
解法设二次函数解析式为y=ax2+bx+c
∵图象过(1,0)(5,0)(3,-2)三点,可得方程组
解得a=,b=-3,c=,
∴函数解析式为y=x2-3x+.
解法∵抛物线的顶点为P(3,-2),∴设二次函数解析式为y=a(x-3)2-2(a0),
又图象过点(1,0),则0=(1-3)2a-2,得a=
∴函数解析式为y=(x-3)2-2即y=x2-3x+.
解法∵二次函数图象与x轴两交点坐标分别为(1,0)、(5,0),∴设该函数解析式为y=a(x-1)(x-5)(a0),
∵图象顶点P(3,-2),则-2=2(-2)a,得a=
∴函数解析式为y=(x-1)(x-5),即y=x2-3x+.
三、自发领悟
即在模仿性练习与干扰性练习的基础上产生理解,主要表现为从事实到规律的领悟、从实践到理论的提升.但在这一阶段,领悟常常从直觉开始,表现为豁然开朗、恍然大悟,而又“只可意会,不可言传”. 这实际上是一个各人自己去体会“解题思路的探求”“解题能力的提高”“解题策略的形成”“解题模式的提炼”, 从而生成个体经验的过程.这一阶段具有形成新认知结构的功能.
在平时的教学活动中,例3一般会到此为止,认为思路已经打通,解法初步得出,解题过程就完成了.但实际上此时此刻忽视解题后的再思考,便错过了提高的最好机会,无异于“入宝山而空返”.我试着对学生加以引导:是否可以从上面的几种解法中,将某些信息进行交合,得出新的解法?
通过引导,学生发现:不同的解析式中,a的值是相同的,于是便想到同时用两种表达式表示,能求出a 的值,即下面的解法.
解法∵抛物线的顶点为P(3,-2), ∴设二次函数的解析式为y=a(x-3)2-2,
又∵图象与x轴两交点坐标分别为(1,0)、(5,0), ∴设该函数的解析式为y=a(x-1)(x-5)(a0),
故有,两式相减,得a=,
∴函数解析式为y=(x-3)2-2或y=(x-1)(x-5),即y=x2-3x+.
由于这一程式的成功运用,没想到此种解法的学生也有了顿悟,尝到反思中的成功喜悦,也感悟到学习解题需要理解,不仅要掌握解题的操作,还要领悟解题思路、方法及领悟问题的深层结构.
四、自觉分析
这是一个通过已知学未知、通过分析怎样解题而领悟怎样学会解题的过程,也是一个从自发到自觉、从被动到主动、从感性到理性、从基础到创新、从内隐到外显的飞跃阶段.它不仅反思计算是否准确、推理是否合理、思维是否周密、解法是否还有更多更简单的途径等,而且要提炼怎样解题和怎样学会解题的理论启示.这一步具有形成并强化新认知结构的功能.
上述解题后,我继续加以引导:解答此题能否再与我们学过的二次函数相关知识加以结合?给三天时间让同学们课后分析,看看哪位同学有新的发现.同学们一个个都摩拳擦掌,跃跃欲试.通过同学们几天的反思,又得出了如下的解法:
解法∵圖象与x轴两交点坐标分别为(1,0)、(5,0), ∴设该函数的解析式为y=a(x-1)(x-5)(a0),即.
又顶点纵坐标为-2,得,解得a=,
∴函数解析式为y=x2-3x+.
解法设二次函数的解析式为y=ax2+bx+c(a0)
又∵图象过点(5,0)和顶点(3,-2),得方程组
解得a=,b=-3,c=,
∴函数解析式为y=x2-3x+.
解法设二次函数的解析式为y=ax2+bx+c(a0)
又∵图象过点(1,0)和顶点(3,-2),得方程组
解得a=,b=-3,c=,
∴函数解析式为y=x2-3x+.
通过比较上述几种解法,同学们发现:
1)本题都是使用待定系数法解题,而设待定系数法的途径是多样的;
2)求解待定系数的过程是方程思想的应用, 而函数的待定表达式则提供了列方程统一的等量关系;
3)不同的函数表达式导致不同的方程(组),关系到计算量和准确度,选用一般式计算量较大,而顶点式、交点式比较简便.在实际问题中应根据具体情况灵活选用.
通过对上述例题的分析,学生感觉收获颇多,解题思路一下子被打开了.“这就像登上山顶后居高临下的俯瞰,也像是经过黑夜摸索之后拉开黑房间的电灯,整个世界已焕然一新”.我将在今后的教学中不断引导学生对典型例题作解题后的反思,让他们通过已知学未知,通过分析已经解过的题去领悟解题思想,通过解题思想去驾驭并活化知识与方法,增强分析能力,提高领悟水平,优化思维品质,学会解题。
一、简单模仿
即模仿着教师或教科书的示范去解决一些识记性的问题.波利亚在《数学的发现》序言中说:解题“只能通过模仿和实践来学到它”;张景中在《帮你学数学》中说“募仿是学习的开始”.这一阶段,记忆是一项重要的内容.
首先由同学们概括出二次函数的解析式的三种表达形式:
(1)一般式:y=ax2+bx+c(a、b、c是常数且a0);
(2)顶点式:y=a(x-h)2+k(a、h、k是常数且a0),顶点为(h,k);
(3)交点式:y=a(x-x1)(x-x2)(a0,x1,x2是抛物线与x轴交点的横坐标).
然后给出基本题,让学生简单模仿.
例1 已知某二次函数的图象经过点A(-1,-6),B(2,3),C(0,-5),求此抛物线的解析式.
例2 已知二次函数图象的对称轴是直线x=-3,且函数有最大值为2,图象与x轴的一个交点是(-1,0),求这个二次函数的解析式.
例3 已知抛物线与x轴交于A(-1,0),B(2,0)并经过点M(0,1),求该抛物线的解析式.
归纳:1.若给出抛物线上任意三点,通常可设____式;
2.若给出抛物线的顶点坐标或对称轴和最值,通常可设____式;
3.若给出抛物线与x轴交点或对称轴和与x轴两交点的距离,通常可设____式.
二、变式练习
即在简单模仿的基础上迈出主动实践的一步,主要表现为做数量足够、形式变化的干扰性习题.这一步具有新旧知识相互作用的功能,做好了能形成新认识结构的雏形.
例3 已知二次函数图象与x轴两交点间的距离为4个单位长,且顶点为P(3,-2), 求这个二次函数的解析式.
引导学生分析已知条件, 进行有用捕捉、有关提取、有效组合,得出如下信息:
由“顶点为P(3,-2)”,可得抛物线的对称轴为直线x=3,函数最值是-2;
由“图象与x轴两交点间的距离为4个单位长”,可得该图象与x轴两交点分别在对称轴直线x=3两侧各2个单位处,即该图象与x轴两交点坐标分别为(1,0)、(5,0);
提取基本题中二次函数解析式的三种表达形式.
把有用捕捉、有关提取的信息有效组合起来,学生得到如下三种解法:
解法设二次函数解析式为y=ax2+bx+c
∵图象过(1,0)(5,0)(3,-2)三点,可得方程组
解得a=,b=-3,c=,
∴函数解析式为y=x2-3x+.
解法∵抛物线的顶点为P(3,-2),∴设二次函数解析式为y=a(x-3)2-2(a0),
又图象过点(1,0),则0=(1-3)2a-2,得a=
∴函数解析式为y=(x-3)2-2即y=x2-3x+.
解法∵二次函数图象与x轴两交点坐标分别为(1,0)、(5,0),∴设该函数解析式为y=a(x-1)(x-5)(a0),
∵图象顶点P(3,-2),则-2=2(-2)a,得a=
∴函数解析式为y=(x-1)(x-5),即y=x2-3x+.
三、自发领悟
即在模仿性练习与干扰性练习的基础上产生理解,主要表现为从事实到规律的领悟、从实践到理论的提升.但在这一阶段,领悟常常从直觉开始,表现为豁然开朗、恍然大悟,而又“只可意会,不可言传”. 这实际上是一个各人自己去体会“解题思路的探求”“解题能力的提高”“解题策略的形成”“解题模式的提炼”, 从而生成个体经验的过程.这一阶段具有形成新认知结构的功能.
在平时的教学活动中,例3一般会到此为止,认为思路已经打通,解法初步得出,解题过程就完成了.但实际上此时此刻忽视解题后的再思考,便错过了提高的最好机会,无异于“入宝山而空返”.我试着对学生加以引导:是否可以从上面的几种解法中,将某些信息进行交合,得出新的解法?
通过引导,学生发现:不同的解析式中,a的值是相同的,于是便想到同时用两种表达式表示,能求出a 的值,即下面的解法.
解法∵抛物线的顶点为P(3,-2), ∴设二次函数的解析式为y=a(x-3)2-2,
又∵图象与x轴两交点坐标分别为(1,0)、(5,0), ∴设该函数的解析式为y=a(x-1)(x-5)(a0),
故有,两式相减,得a=,
∴函数解析式为y=(x-3)2-2或y=(x-1)(x-5),即y=x2-3x+.
由于这一程式的成功运用,没想到此种解法的学生也有了顿悟,尝到反思中的成功喜悦,也感悟到学习解题需要理解,不仅要掌握解题的操作,还要领悟解题思路、方法及领悟问题的深层结构.
四、自觉分析
这是一个通过已知学未知、通过分析怎样解题而领悟怎样学会解题的过程,也是一个从自发到自觉、从被动到主动、从感性到理性、从基础到创新、从内隐到外显的飞跃阶段.它不仅反思计算是否准确、推理是否合理、思维是否周密、解法是否还有更多更简单的途径等,而且要提炼怎样解题和怎样学会解题的理论启示.这一步具有形成并强化新认知结构的功能.
上述解题后,我继续加以引导:解答此题能否再与我们学过的二次函数相关知识加以结合?给三天时间让同学们课后分析,看看哪位同学有新的发现.同学们一个个都摩拳擦掌,跃跃欲试.通过同学们几天的反思,又得出了如下的解法:
解法∵圖象与x轴两交点坐标分别为(1,0)、(5,0), ∴设该函数的解析式为y=a(x-1)(x-5)(a0),即.
又顶点纵坐标为-2,得,解得a=,
∴函数解析式为y=x2-3x+.
解法设二次函数的解析式为y=ax2+bx+c(a0)
又∵图象过点(5,0)和顶点(3,-2),得方程组
解得a=,b=-3,c=,
∴函数解析式为y=x2-3x+.
解法设二次函数的解析式为y=ax2+bx+c(a0)
又∵图象过点(1,0)和顶点(3,-2),得方程组
解得a=,b=-3,c=,
∴函数解析式为y=x2-3x+.
通过比较上述几种解法,同学们发现:
1)本题都是使用待定系数法解题,而设待定系数法的途径是多样的;
2)求解待定系数的过程是方程思想的应用, 而函数的待定表达式则提供了列方程统一的等量关系;
3)不同的函数表达式导致不同的方程(组),关系到计算量和准确度,选用一般式计算量较大,而顶点式、交点式比较简便.在实际问题中应根据具体情况灵活选用.
通过对上述例题的分析,学生感觉收获颇多,解题思路一下子被打开了.“这就像登上山顶后居高临下的俯瞰,也像是经过黑夜摸索之后拉开黑房间的电灯,整个世界已焕然一新”.我将在今后的教学中不断引导学生对典型例题作解题后的反思,让他们通过已知学未知,通过分析已经解过的题去领悟解题思想,通过解题思想去驾驭并活化知识与方法,增强分析能力,提高领悟水平,优化思维品质,学会解题。