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【摘 要】 新实施的高中数学课程改革纲要提出,要利用数学学科问题内在特性,发挥教师主导和学生主体作用,引导和指导学生开展问题解答活动,实现问题解答策略的运用和掌握,促进学生解题素养的有效提升。
【关键词】 高中数学;数学问题;解题策略;素养培养
“解决问题”是学生开展学习活动的出发点和落脚点,也是学生学习素养提升和发展的重要途径。数学问题作为数学学科知识教学和能力培养的重要途径之一,是数学学科知识体系内涵要义的集中展示,也是学生学习能力素养锻炼培养的重要平台。当前“题海式”的传统教学方式,以其在教学方式的单一性、教学理念的落后性以及能力培养上的消极性,已不能适应新课改的需要。让学生在问题分析、探究、解答中,领会和掌握问题解答的策略和方法,已成为有效问题教学的重要目标和要求,也成为高中生解题素养树立的必然途径。本人现结合教学实践体会,就高中生所应掌握的常见解题策略进行简要论述。
一、利用知识迁移特性,培养学生转化(化归)思想
数学学科知识内容之间相互联系,是一个既相互独立又密切联系的有机整体。学生解答问题的过程,实际上就是利用现有知识内容,将需要解决问题转化为现有知识的过程。在问题教学中,教师可以利用数学学科知识之间的前后联系和内在关系,将数学知识进行转化,变繁为简、变抽象为生动、变复杂为简单,实现隐性问题形象化、抽象问题具体化、复杂问题简单化。
问题:如图所示,在ABC中,∠B=90°,AC=3,BC=4,一条直线分ABC的面积为相等的两部分,且夹在AB、BC之间的线段最短,求此线段的长。
分析:本题是考查基本不等式与函数知识的综合运用,本题的解题关键在于恰当地选取变量表示夹在AB与BC之间的线段EF,同时考虑到题设中的等量关系,即SBEF=1/2SABC,另外,所选变量还应便于求两个三角形的面积,于是考虑设BE=x,BF=y。再根据余弦定理公式从而得到线段EF的长度为2。其解题过程略。
归纳总结:根据上述问题的解题思路,可以发现,该问题解答实际上是将求线段长度的问题转化为求函数最值的问题。而求函数最值是不等式的重要应用,当解析式比较复杂时,可以利用三角函数的有关知识,利用数学学科知识点的巧妙联系,求等量关系并合理变形转化,从而进行问题的有效解答。
二、利用数学直观特性,培养数形结合思想
数学学科知识是由数字符号和图形符号,根据知识点之间的密切联系,所组成的学科知识体系。这就为引导和培养学生数形结合思想提供了条件和基础。而数形结合思想是数学问题解答策略的重要组成部分,它借助于数字的精准性和图形的直观性等特点,将二者进行有效融合,把抽象的数转化为直观的形,把复杂的形转化具体的数,从而达到简捷解题的教学目的。
问题:已知sin(5π-α)=√2cos(7/2π+β)和√3cos(-α)=-√2cos(π+β),且0
分析:这是一道关于三角函数综合运用的数学问题案例,而三角函数章节知识实际上是图形和数字有效结合的知识内容,数形结合思想在该章节有着深刻的实践和应用。因此,在解答上述问题案例时,可以根据问题条件画出相应的图形,然后运用诱导公式、同角三角函数基本关系式及消元法等方法进行问题的解答。
解:由已知得sinα=√2sinβ ①
√3cosα=√2cosβ ②
由①2+②2得sin2α+3cos2α=2。
即sin2α+3(1-sin2α)=2,解得sinα=
±√2/2,由于0
所以sinα=√2/2,故α=π/4或3π/4。
当α=π/4时,cosβ=√3/2,又0
当α=3π/4时,cosβ=-√3/2,又0
综上可得:α=π/4,β=π/6或α=3π/4,β=5π/6。
三、利用数学发展特性,培养运动变化思想
数学学科作为一门不断发展、不断丰富的基础知识学科,它的研究对象不仅仅是处于静止状态下的问题。同时,在实际问题解答中,学生不仅仅要回解答静止状态下的数学问题,还要解答处于运用过程中的问题案例。对于此类型的问题案例,解答时就要运用到运动变化思想,化静为动,动中寓静,动静转化。
问题:已知ABC的三个顶点为A(1,
2),B(4,1),C(3,4)。(1)求AB边上的中线CM的长;(2)在AB上取一点P,使过P且平行与BC的直线PQ把ABC的面积分成4︰5两部分,求P点的坐标。
上述“平面向量”问题案例中,第二个小问题中关于点P的坐标求取,就蕴含了运动变化思想,在解答该问题时,就可以采用动中寓静的方法,利用平面向量的性质内容,设定P的坐标为(x,y),由面积分成4︰5两部分这一条件得到 结果,然后建立(x-1,y-2)=2/3(3,-1)这一等量关系式,从而得出点P的坐标为(3,3/4)。
四、利用数学周密特性,培养学生分类讨论思想
分类讨论思想,就是在解答问题的过程中,出现条件或结论不是唯一的情况下,对可能出现的各种情况进行讨论辨析,得出周全严密的解题答案。此种方法能够有效防止学生考虑问题不周,保证解题全面,科学、合理。
问题:解关于x的不等式:12x2-ax-a2
这是有关“含参数的一元二次不等式的解法”数学问题,该题主要是考查一元二次不等式的解法及分类讨论思想的应用。对于一元二次不等式,应先判别的符号,若≥0,求出对应方程的根,若中有字母系数,需要进行分类讨论,然后进行解答。解题过程略。
诚然,数学解题过程中各种解题策略相互包容。高中数学教师在问题教学中,要发挥学生主体特性,提供自主合作解题时机,让学生自己探究、分析、思考、解答、体悟问题解答策略,实现解题素养的有效锻炼和树立。