鉴赏问题,欣赏什么_数学论文

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2012年,《中学数学教学参考》(以下简称“中数参”)“高考频道”栏目一改往年征集“优美解”的高考征文模式,启动了“2012年高考:数学试题及解法赏析”征文活动,引领数学爱好者鉴赏“最美试题”和“最美解法”,筛选并整合优秀稿件分三期连载.此创新之举,为广大数学爱好者搭建了解题、赏题的交流平台,更为一线教师提供了弥足珍贵的教学、教研参考资料,达到了“展示试题魅力,交流鉴赏经验,提升鉴赏水平”的初衷,是一件非常有实际意义的工作.

解题研究的专著很多,解题教学研究的文献更多,但专门赏析试题的著作或文章并不多见,且常是一题一赏析,比较零散.那么,数学试题赏析,赏析什么,怎么赏析呢?本文基于该活动“赏析其数学意境、数学本质和数学思想方法的真善美”的宗旨,结合试题,浅谈数学试题的赏析视角,供大家借鉴.

视角1:赏析简洁美(题面、知识、方法等).

丘成桐先生说:“数学的文采,表现于简洁.”数学的简洁不仅体现在文字符号表述,更重要的是数学模型和思想方法.从“硬件”上看,试题由文字和数学符号组成,是命题者提供给考生的唯一信息材料;从“软件”上看,试题要考查重要的数学概念和性质,重要的数学思想和方法,以此检测考生的数学综合素养.因此,好的题目首先不能是病题,最重要的是要反映数学本质,考查核心知识,不纠缠于细枝末节,体现基础知识的联系性,解题方法自然、入口宽广,同时要逻辑清晰,表达准确,而且语言简洁、朴实、流畅,语言文字和数学符号和谐搭配.一道好题就是一件艺术品——题面简约,知识本真,思想丰富,具有发展性.

赏析:该题文字与符号自然相间,简洁干练,富有节奏.以递推数列为载体,考查观察、归纳、猜想能力,及分类讨论和转换化归思想,题型常规,方法常用,但符号因子的镶嵌使得该题脱俗不凡.通过探讨,考生可以领略到非等差、等比数列的部分项也可以具备等差、等比数列的特征,从而感受数学知识的奇异美和数学知识系统的和谐统一美.

视角2:赏析解法(入手角度、思维方式等).

著名数学家、教育家波利亚说:“掌握数学就意味着善于解题.”单墫先生在其力作《解题研究》首页开宗明义:“学数学的目的,不是别的,就是为了学会解题.”因此,用什么方法能顺利解答问题是最务实的,是数学素养和综合能力的体现.上等方法简洁明快,手到“病”除,而中、下等方法耗时费力,甚至陷入误区.项武义先生说:“教数学要教给学生‘大巧’,要教学生‘运用之妙,存乎一心’,以不变应万变.”可见,不同的方法展现不同层次的数学思维水平,这正是实现试题选拔功能的策略之一.

赏析:欲求两点间的距离|PQ|,若不假思索的直接设两点坐标求解,则会陷入泥淖,不能自拔.观察两曲线和y=ln(2x),指数和对数特征暗示两者可能互为函数,这也是高中教材给出反函数概念后的唯一例子.由此柳暗花明:转化为求点P(或点Q)到直线y=x的最小距离.本题考查了函数、导函数、点到直线距离等知识,及数形结合思想和对称思想.

解题“特技”强调“对症下药”,少了普适性和指导性.虽然“小巧”一题一法,固不足取,但“大巧”法无定法,也确实太难,那只有去学“中巧”了.“中巧”则希望用一种方法解出一类题目.张景中先生就一直认为:一种方法解很多题,要好过很多方法解一道题.因此,教学的重点还是应该放在解题的通性通法上,同时兼顾转换和化归等常用策略.

视角3:赏析变式(拓展、逆向、弱化等).

数学教育家G.波利亚曾形象地指出:“好问题同某种蘑菇有些相像,它们都成堆地生长,找到一个以后,你应当在周围找一找,很可能附近就有好几个.”这或许正是变式教学的天然理论根源.

解题教学强调讲题要讲透,但“透”并非仅仅是分析到位,板书详尽,而是让学生达到会一题通一类的效果:从“变”的现象中发现“不变”的本质,从“不变”的本质中探究“变”的规律.

(Ⅰ)如果点Q的坐标是(4,4),求此时椭圆C的方程;

(Ⅱ)证明:直线PQ与椭圆C只有一个交点(笔者注:最好改为公共点,即切点非交点).

赏析:第(Ⅰ)问立足基础,注重思维,避开特殊技巧和繁琐计算,适合不同层次的考生选择不同的方法解答.而第(Ⅱ)问的结论是否是巧合?设直线PF2与椭圆的另一交点为R,QR是否也与椭圆相切?其逆命题是否依然成立?这些结论在抛物线、双曲线中是否成立?揭示了圆锥曲线怎样的本质特征?等等,都可以是我们赏析的方向.充分挖掘试题的价值,使得解题教学厚重,富有内涵.

视角4:赏析本质(背景、根源等).

赏析试题的本质,即是对数学知识背景、数学本源的赏析——对基本数学概念的理解,对数学思想方法的把握,对数学思维方式的感悟,对数学之美的鉴赏,对数学精神的追求,等等.

高考试题都有其本源(有人狭隘的、形象地称之为母题或题根),命题者以此为素材将其“改头换面”或“脱胎换骨”,加工整合成考题.在解题尤其是解题教学中,若能刨根问底,挖掘其生存的大背景,让试题“认祖归宗”,则有助于透过纷繁的现象看清问题的本质,缩短思维流程,达到触类旁通、高效教学的目的,意义非凡.

例5 (同例4)

赏析:第(Ⅱ)问看似平淡无奇,实际上具有深刻的背景:从射影几何的角度,椭圆的焦点F与相应准线l构成了椭圆的一对极点与极线,而椭圆准线上任意一点的极线一定垂直于该点与相应焦点的连线;反之,当椭圆准线上某一点与相应焦点的连线垂直于过该焦点的某条弦时,这条弦所在直线就是该点的极线,从而该点与弦端点的连线一定与椭圆相切,这便是第(Ⅱ)问的实质.双曲线、抛物线也具有类似的结论.

例6 (2012年福建卷理科第7题)设函数则下列结论错误的是(

).

A.D(x)的值域为{0,1}

B.D(x)是偶函数

C.D(x)不是周期函数

D.D(x)不是单调函数

赏析:该题以著名的Dirichlet函数为载体,考查(分段)函数的基本性质:值域、奇偶性、周期性、单调性和图象等.这个病态的D(x)函数对函数概念的澄清功不可没——没有公式,从解析式中解放出来;函数图象画不出,但其图象却客观存在,从几何直观中解放出来;处处不连续,处处不可导,开辟了研究不连续函数的新领域;没有实际背景,任何有理数都是它的周期,从客观世界的束缚中解放出来.

视角5:赏析思想(方法、精神).

日本数学教育家米山国藏在《数学的精神、思想和方法》自序中对数学精神和思想有段精彩的论述,他发现:“学生们在初中、高中接受的数学知识,因毕业进入社会后几乎没有什么机会应用这种作为知识的数学,所以通常是出校门后不到一两年,很快就忘掉了.然而,不管他们从事什么业务工作,唯有深深地铭刻于头脑中的数学的精神、数学的思维方法、研究方法、推理方法和着眼点等(若培养了这方面的素养的话),却随时随地发生作用,使他们受益终生.”

事实上,数学精神也表现为一种数学独特的“理性精神”,即崇尚真理,实事求是,不被表象迷惑,不找到现象背后的根源誓不罢休,追求“至纯至简,至真至美”.而对于解题,数学思想更多的是指导性的,而数学方法则是具体的、可操作的.一招一式的方法,反映着考生对数学思想的理解和把握.因此,“把握数学问题本质,落实数学思想方法,形成理性思维能力”应该是高中数学教学的指导思想和根本目标.

例7 (2012年江苏卷第13题)已知函数f(x)=+ax+b(a,b∈R)的值域为[0,+∞),若关于x的不等式f(x)<c的解集为(m,m+6),则实数c的值为________.

赏析:该题难在除了变量x,还有a、b、c、m四个参数,函数、不等式、值域、解集等,众多参变量和概念交织在一起,让人一时找不准切入点.但只要掌握基本思想方法,将隐性信息加工转化为显性条件,该题入口还是非常宽的.如解法1的直接运用求根公式;解法2的运用韦达定理,设而不求;解法3的利用对称性,求出两根;解法4的数形结合,利用对称性;解法5的将函数特殊化等思想.通过消元发现,参数a是“幕后主谋”:一切因a在变,一切又都是定局,可“一般”又可“特殊”,妙哉!

视角6:赏析意境(文化等).

“数学史和数学文化对于高考是虚的”似乎成为共识,这正是数学文化教育不被重视的关键原因.伴随新课改的“春风”,命题者基于数学文化,改造经典问题和名人故事的试题崭露头角,潜入常态教学,熏陶学生心灵,提升文化品位,也滋润着高考试题.如备受湖北卷青睐的古希腊毕达哥拉斯学派(2009年理科第10题,2012年文科第17题),四色问题和斐波那契数列(2011年理科第15题),角谷猜想(2009年理科第15题),《九章算术》(2012年理科第10题,2011年理科第13题及文科第9题),回文数(2012年理科第13题),以及“嫦娥一号”(2008年理科第10题)和为北京奥运会服务的“中星九号”(2009年理科第13题)等等,浓郁的文化味道和生活气息逐渐成为湖北卷的一大特色.这些通过创新与整合的文化味浓厚的试题,有的不言而喻,而有的则需要深挖,如下面这道上海卷的试题.

除了上述六大赏析视角,试题还可以从试题的教材根源和改造过程,试题的教法和学法,试题的能力立意和新意,试题的教研价值和导向,以及与往年试题的关联,命题意图,生活化情境等角度去深入研讨,限于篇幅,此处不再赘述.

不可否认,有部分赏析案例存在模式单一、视角狭窄、隔靴搔痒、大话套话多等现象.如何更好地赏析试题呢?笔者建议,可以“组题”的形式出现,把当年(即横向,必要的话,亦可纵向)同类题型且考查相同或相似知识点的题目并列赏析.同时,可借鉴张奠宙先生欣赏数学之美的四个维度——外观之秀,内涵之慧,人文之浓,理性之精.期待一线教师的试题(乃至数学)鉴赏水平健步提升,服务于日常教学,助推新一轮基础教育课程改革.

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