复习促进学生理解_向量的模论文

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      数学复习课,在数学教学中占有十分重要的地位,重要章节的新授课后通常有复习课,期中、期末考试前有复习课,高三一年,更是全面复习.因此,我们需要关注数学复习课的效率,不能让数学复习课变成知识的简单回顾、方法的机械总结、题型的重复训练.我们要为促进学生的理解而复习,要让学生透彻理解概念、定理、公式等知识间的关联;要让学生深刻把握思想方法运用的所以然.如何提高复习效率?本文不凭空论述,将结合高三一轮复习的一个案例“向量的数量积”,说明有效复习的一些做法,以期抛砖引玉.

      一、知识点复习

      李邦河院士曾说过,数学是玩概念的.在新授课中,我们通常强调情境的引入,从而构建概念、定理等.现在的问题是,我们在复习课中,如何玩好这些基础知识,并让学生进一步加深理解呢?我们先来看看,向量的数量积到底有哪些知识点?不少一轮复习资料通常从数量积的概念、性质、坐标表示、运算律四个方面来归纳.

      (1)在概念方面,首先是数量积的定义a·b=|a||b|cosθ,然后是向量夹角的定义、夹角的范围等.

      (2)关于数量积的性质,主要是指向量模与夹角的运算公式,即

,以及向量a⊥b的结论.

      (3)关于向量数量积的坐标表示,常见的有

      

      (4)运算律是指交换律a·b=b·a、数乘结合律(λa)·b=a·(λb)=λ(a·b)以及分配律(a+b)·c=a·c+b·c等.

      1.课前的复习思考

      我们常听老师对学生说,复习知识点你又不听讲,做到题目又不会.其实,这些知识点学生不是都不会用,基本问题,学生能够运套用公式、定理等完成;较难一点的问题,他们有时确实是不会,但原因较多,有思维方法的原因,也有知识点理解不深的原因.所以,这些知识点,学生是懂而不透,常规平铺直叙的评讲,学生厌烦,他们认为会了,不想听;有老师为了减少学生的厌烦感,他们在题目评讲中,逐步梳理出知识点,但知识点零碎,缺乏知识间的联系性理解;还有个别老师要求学生默写,学生是敢怒不敢言,这种教法最不可取.

      对于这些知识点,我们复习的目的,是要加深学生的理解,从而更牢靠的记忆,更灵活的运用.通过反复思考,笔者设计了几个问题,让学生在思考中构建知识框架,达到加深理解的目的,具体教学过程如下.

      2.问题促理解

      问题1 大家是否知道公式

?(学生齐声答:知道)那么,这个公式是怎么产生的呢?

      生1:由数量积的定义,有a·b=|a||b|cosθ,若a=b,则

      师:对.因此,我们可以用公式|a|=

来求向量的模.另外,若a⊥b,则a·b=|a||b|cos90°=0.那么,向量的夹角又是如何确定的呢?

      生2:将两个向量平移到共起点看夹角,范围是[0,π].(教师画图解读)

      师:对.当向量a,b的夹角为0时,向量a,b同向;当向量a,b的夹角为π时,向量a,b反向.如果两个向量首尾相接,如何确定向量的夹角呢?(教师画图)

      生3:补角.

      教师:实际上是向量对应的两条线段的夹角的补角.若是两个向量共终点(教师画图),那还是这两条线段的夹角.再请大家看问题2.

      问题2 向量的数量积为什么还有公式

呢?

      生4:因为

      

      师:对.我们只要理解向量坐标的含义,用单位正交基底i,j表示向量,再用数量积的分配律运算就能得到.这样,我们还能得到向量模的坐标运算公式

以及向量夹角的运算公式

      对于公式

,学生都记得,但理解不透.笔者曾在高二教学时,碰到一个向量问题,要用该公式,当时提出问题2,全班竟无人能答!有时间长的原因(高一学习的内容),更有学生理解出的问题.现在与学生复习平面向量基本定理,以及向量坐标的含义,再提出问题2,学生自然构建了知识框架.

      问题3 怎么计算

?(学生能顺利得到

),为什么能套用完全平方的运算公式呢?(学生沉默)

      师:

是多项式的乘法,这里涉及哪些运算律?

      生5:主要是乘法的分配律.

      生6:还有交换律.

      师:对.向量的数量积运算也有交换律a·b=b·a、分配律(a+b)·c=a·c+b·c,所以,大家套用完全平方的运算公式是正确的.另外,还有数乘结合律(λa)·b=a·(λb)=λ(a·b).那么,向量的数量积运算有结合律吗?

      生7:没有,(a·b)c=a(b·c)不成立.

      师:为什么?

      生7:因为a·b与b·c是实数,所以(a·b)c是与c共线的向量,a(b·c)是与a共线的向量.

      3.必要性分析

      也许有教师会问,这样的费时复习有必要吗?特别是问题2、3,我们只要学生会运用公式就行,考试又不考公式、法则的推理证明.确实如此,高考不怎么出类似问题2、3的试题,是不是我们的高考存在什么缺陷,笔者不敢妄议.但我们试想另一个问题,学生高考数年后,高考题他还会做多少?这些最基本的概念、公式等又理解不深,那我们的学生高中三年到底学习了什么呢?恐怕我们只能回答,他们学习了数学的思维方法.这些看不见、摸不着的东西,是不是有些自欺欺人?还有我们所讲的素质教育,总不能只讲考试要考的内容吧,那岂不是标准的应试教育吗?

      另外,虽说不会直接考类似2、3的问题,但我们透彻理解这两个问题,也不是说对考试就一定没有帮助,请看下面两题:

      题1 已知向量a,b不共线,若向量m=xa+yb,则称(x,y)为向量m在基底a,b下的坐标.现已知向量m在基底a=(-1,2),b=(2,-3)的坐标为(2,1),则向量m在基底c=(-3,1),d=(2,2)下的坐标为________.

      题2 (2012安徽高考)若平面向量满足2a-b≤3,则a·b的最小值是________.

      题1是单位正交基底下的坐标的引申,也称仿射坐标,只要学生充分理解平面向量的基本定理,以及普通坐标的含义,就不难完成.问题2的提出,有助于促进学生理解坐标的内涵,对题1的解决有帮助.

      

      总之,无论是新授课还是复习课,玩好最基本的概念、定理,让学生透彻理解数学的本质,十分有必要.

      二、典型题评讲

      1.选题分析

      在一次培训会上,江苏省教研室李善良博士谈到,教学要做“减法”.比如,本来一节课准备讲5道题,我们要思考能不能讲4道题、3道题,甚至更少?也就是说,我们要通过2、3道题的教学,让学生透彻理解问题的本质,深刻理解思维方法的运用,使学生自然而然地就掌握了那没有讲的3、2道题,也即触类旁通.基于以上思考,笔者先对学生完成讲义的正确率进行了统计,并充分了解了一些重点题的解答情况,从中选择了2道典型题,与学生交流、研讨.

      题1 已知向量a=(cosθ,sinθ),

,其中0≤θ≤π.

      (1)求向量a,b的夹角(用θ表示);(2)求2a-b的最大值.

      题2 如下图,在平行四边形ABCD中,AB=8,AD=5,若点P满足

=2,则

的值为________.

      

      为什么选讲这两道题呢?主要是从知识、方法两个层面选题的,而没有完全依据正确率选题.实际上,这两道题的错误率都不算很高,笔者强调的是典型性选题.题1侧重于向量基本知识的运用,要求学生熟练掌握向量夹角与模的运算公式,其中还涉及坐标运算、三角化简等知识,通过题1的评讲,要到达深化理解基础知识的目的;题2是方法层面的理解与思考,题2的评讲目的,一是要锻炼学生思维;二是要学生能根据具体问题,合理选择方法.本文将着重与读者交流题2的方法教学.

      2.方法探讨

      问题1 对于一些几何问题,我们有时可以用特殊化的手段处理,这道题能不能呢?请同学们交流讨论,

      学生能根据题意分析到,已知平行四边形ABCD的两边,及点P在边CD上的位置,表面上好像图形形状不确定,实际上条件

=2可能与∠BAD有关,特殊化处理可能会与条件

=2不相容

      接着教师可追问,什么样的几何问题能特殊化处理呢?学生会答道,条件不能确定图形形状的问题.其实,还要问题的结论与图形的不确定性无关才行.

      问题2 我们大家能不能提出一个问题,只与AB=8,AD=5有关,而与∠BAD无关呢?

      提出问题是学生的弱点,教师可适当提醒,条件

=2去掉,改变P点的位置呢?这时可能会有学生发现,当点P为边CD中点时,

为定值.

      

      所以,如题目改为“在平行四边形ABCD中,AB=8,AD=5,若点P满足

,则

的值为_________.”就能用特殊化处理.

      问题3 对于题2,我们发现绝大多数学生用的是基底法,很少有学生用坐标法,这是为什么呢?是不是一定不能用坐标法呢?

      前一个问题容易回答,以A为原点、AB所在的直线为x轴建立坐标系,由于∠BAD的大小不知,点D,P,C的坐标不易写出.继续探讨,学生就能提出设∠BAD=θ,得出D(5cosθ,5sinθ),P(5cosθ+2,5sinθ),B(8,0).

      所以

=(-5cosθ-2,-5sinθ)·(5cosθ+6,-5sinθ)=2

      化简得

      所以

=(8,0)·(5cosθ,5sinθ)=40cosθ=22.

      教师再与学生适当交流,题2拿到手,我们的直觉就是基底法,没想太多.其实,我们只要多思考一下,若要用坐标法,怎么办呢?还是可以得到上述解法的.

      问题4 我们能不能利用图形的不确定性,设计出一道简单的向量数量积的最值问题呢?

      通过探讨,学生得出的问题不少,当然也很接近,主要是用∠BAD或点P的不确定性研究一些数量积的最值.笔者从中挑选了一道题:在平行四边形ABCD中,AB=8,AD=5,

若点P为边CD上的动点,则

的最小值为________.然后要求全体学生完成,最后投影展示了学生的两种不同解法,进行交流.

      

      法2(坐标法) 以A为原点、AB所在的直线为x轴建立坐标系,可以得到点的坐标为B(8,0),

      

      当x=4时,

的最小值为

.

      教师点评:由于点P是动点,我们需要选择关于点P的一个变量表示

.基底法是利用D,C,P三点共线,设

,从而建立了

关于λ的函数求最值;对于坐标法,由于CD//x轴,只要引入点P横坐标x表示

即可.

      最后,笔者又介绍了一个向量公式

,其原理也很简单.能不能用于求

的最小值呢?让学生思考,容易得出下列方法.

      法3(公式法) 因为

      设O为边AB的中点,所以

      

      教师点评:研究共起点两向量的数量积,用公式

往往有效,为什么呢?因为这个公式就把数量积转化为共起点两向量的加减法,减法消去了起点,加法可用三角形的向量中线公式,以后大家求向量数量积时,特别是共起点两向量的数量积,可以考虑这个公式的运用.

      3.反思方法教学

      高三数学复习中的思想方法,学生在高一、高二都已接触过,但理解不是很透彻、运用还不够灵活.因此,我们需要优化教学方法,减少学生的审美疲劳,激发学生研究性,做到进一步深化理解.

      为此,笔者认为首先要做到精选例题,所选例题要有典型性,要通过少量例题的探究,激活学生的思维、让学生理解思想方法的内涵;其次所设计的探讨问题,要有研究性,触及问题的本质,探讨学生认知上的不足,而不是简单的一题多解、低位变式的重复训练.如问题1、2,与学生探讨题2为什么不能特殊化处理?这就触及了条件间内在联系的研究;问题3是探讨了学生为什么不用坐标法的根源,并自然而然地发现了也能用坐标法,弥补了学生认知上的不足;问题4要求学生自编题(这当然需要一定时间的教学积累),使学生对问题的本质理解、思想方法的运用都上升到一定的高度.

      三、怎样设计问题

      以问题探讨促进学生理解,是本节课的主要形式.怎样设计问题?笔者总结了2个围绕,与读者交流.

      (1)围绕“原因”设计问题.不论是知识复习,还是方法复习,多问几个为什么,有助于促进学生的理解.我们不能只让学生记住知识点,还要让他们知道概念、定理的成因,这样他们所建立的知识框架才更牢固,记忆才更长久;一个问题,这样的处理方法效果好,那样的处理方法很繁琐,必有其原因,我们只有让学生知其所以然,到他们碰到具体问题时,才能灵活地选择方法,运用才更自如.

      (2)围绕“变化”设计问题.这一点与当前的变式教学相近,但笔者认为,我们变式的幅度要再大一点,要触及问题的本质,不能变成机械的重复训练,当然也不能变成完全不相干的另一个新题.如本文中,方法教学的探讨问题2、4,围绕图形的不确定性提出2个变化问题,要求学生从∠BAD与点P的变化中分别重新设计新题,再解决.虽然处理方法大同小异,但问题有新意,学生愿意去完成.那么,如何设计出变换问题让学生探讨呢?可以由特殊到一般,设计拓展性问题;可以由静到动,设计成最值或定值问题;可以互换条件与结论,设计互逆型问题;可以由此及彼,设计类比型问题等等.

      四、结束语

      常听学生说,这些问题我上课都听得懂,但时间一长又不会.这是我们教学中遇到的普遍现象“懂而不会”,现在想来,就是学生理解不透,没有吃透问题的本质,不理解能这样做、不能那样做的原因,是假懂!因此,我们要为学生的理解而教、而复习,要让学生真懂!

      对教师而言,我们不能满足于绝大部分题目都会做,还要加强自身学习.一方面,要学习教学理论知识,研究新的课堂教学模式,从而优化自己的教学方法,促进学生的理解;同时还要提高自身的数学专业素养,题目会做,理解水平未必就高,多看看一些杂志上的文章,多与作者的理解水平比较,切实提高自身的研题能力,才能真教懂学生.

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