“节外生枝” 让数学课堂更精彩

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  摘要:本文呈现了教学实践中的三个案例,探讨在教师与学生、学生与学生的合作、对话、碰撞中岔出一些预设之外的新问题时,笔者处理这些问题做出的及时的、正确的判断,筛选出学习活动中有利于促进学生进一步学习的信息,及时调整课前预设,使课堂的“节外生枝”演绎为精彩的“动态生成”.
  关键词:节外生枝;动态生成
  
  课堂教学是师生共同构建的一门动态生成的艺术,无论多么精心的预设也无法预知整个课堂的全部细节. 在教师与学生、学生与学生的合作、对话、碰撞中,往往会岔出一些教师预设方案之外的新情况、新问题,面对课堂上不期而遇的“节外生枝”, 是置之不理或在不经意间“一带而过”,还是给出时间和空间,引导学生积极探究?笔者深深体会到:要及时作出判断,顺应学生的思维轨迹,循循善诱,把课堂的“节外生枝”演绎为精彩的“动态生成” .以下呈现的是笔者在上复习课时处理“节外生枝”的三个案例.
  
  可以举个例子吗
  高一年级,函数奇偶性单元复习课.
  笔者选取必修1教材55页第8题作为例题:已知函数f(x)=a+是奇函数,求常数a的值.
  学生1:定义域为R,f(-x)+f(x)=a++a+=a++a+=2a+1=0,故a=-.
  学生2:若奇函数在原点有定义,则一定有f(0)=0,所以f(0)=a+=0,得a=-. 这时f(x)=-+,f(-x)+f(x)=-+-+=-1++=0,故a=-为所求的值.
  师生共同小结:已知函数的奇偶性,求参数的值,常用的方法是:(1)从一般入手,转化为恒成立问题;(2)从特殊出发,先求出参数,再验证对定义域内所有值都满足奇(偶)性. 学生2解法中的特殊值f(0)=0,仅表示函数图象过原点,并不能说明图象关于原点对称.
  教学的环节都在课前的预设之中,该题的探究已经结束. “可以举个例子吗?”刚平静下来的课堂上有一位学生在自言自语,笔者捕捉到了这一细节,这是学生内心的渴求,是主体参与的结果,应该鼓励,笔者立即叫这位学生继续说. “对于已知奇函数,求参数的值这类问题,可以举一个例子来说明由f(0)=0,求出的参数值,不满足已知函数是奇函数吗?”这个问题出乎笔者的意料,课前没有预设到,如果举个例子说明,应该说是恰到好处,有价值,于是笔者立即让学生拿起笔,进行编拟.
  学生3:设f(x)=2x+ax2+a(a-1)是定义在R上的奇函数,求a的值.
  由f(-x)+f(x)=0,得ax2+a(a-1)=0,即a[x2+(a-1)]=0对R上的任一个x均成立,因此a=0. 但如果只考虑f(0)=0,得a=0或1,当a=1时,f(x)=x2+2x,这时f(1)=3,f(-1)=-1,f(-1)≠-f(1),不满足f(x)是奇函数;当a=0时,f(x)=2x,满足f(-x)= -f(x),故a=0.
  学生4:设f(x)=(2a-1)x3+(a2-3a+2)•x2+a2-5a+4是定义在R上的奇函数,求a的值. (理由同上)
  学生5:设f(x)=asinx+(a-1)x2+a2-3a+2是定义在R上的奇函数,求a的值.(理由同上)
  学生振奋之余,对函数奇偶性的概念理解更深刻.
  
  能否利用“几何法求解”
  高二年级,椭圆复习课.笔者出示如下例题:
  k为何值时,直线x-y+k=0与椭圆+y2=1有两个交点?有一个交点?没有交点?
  教师:同学们,成功解题的关键是对题中的条件加以有效的转化和利用,“直线与椭圆的交点个数”问题,该如何转化呢?
  学生(齐声):联立方程组,用Δ法进行判断.
  通过演练,得出结果,总结出判断“直线与椭圆交点个数”问题的常用转化方法后,准备转入另一问题研究. 这时一位女学生举手发言.
  学生1:能否利用“几何法求解”?
  该位女学生的一句话令笔者有些诧异. 在上周复习“直线与圆的交点个数”问题时,曾经归纳出常用的方法有代数法和几何法,根据经验判断“处理直线与椭圆的交点个数”问题时一般只用代数法,难道她能用几何法解决问题?能成功吗?一连串的疑问,让笔者决定继续听她说下去.
  学生1:椭圆可以看作由圆上的所有点的横坐标(或纵坐标)压缩(或伸长)到原来的若干倍后得到的图形,因此能否将椭圆转化为圆来处理呢?
  疑问是思考的产物,这一疑问中隐含着新颖观点,学生情绪高涨,笔者也十分兴奋,觉得不能舍去这珍贵的意外生成的资源,学生的想法是有道理的,继而鼓励学生继续探究.
  学生2:对于椭圆+y2=1,设x=2x1,y=y,椭圆变为圆x+y=1,这时直线变为2x1-y1+k=0,为顺应习惯,把x1换成x,y1换成y,原题转化为k为何值时,直线2x-y+k=0与圆x2+y2=1,有两个交点?有一个交点?没有交点?因而可转化为“直线与圆的交点个数”问题,用几何法去判断,得出正确答案.
  “了不起!”大家为这位学生的想法啧啧称奇. 不料另有一位男学生插嘴.
  学生3:老师,还有其他的几何解法.
  教师:继续说下去.
  学生3:解决“直线与椭圆交点个数”问题可转化为求直线上的点T与两焦点F1,F2距离之和的最小值问题. 设d=TF1+TF2,2a是椭圆长轴长,当dmin=2a时,直线与椭圆有一个交点;当dmin<2a时,直线与椭圆有两个交点;当dmin>2a时,直线与椭圆没有交点.
  本题中F1-,0关于直线x-y+k=0的对称点为F-k,-+k,则dmin=FF2==,当=4,即k=±时,直线与椭圆有一个交点……
  全班学生鼓掌.
  
  只要“两边求导”
  高三年级,三角函数复习课,笔者出示问题:
  已知sinθ+2cosθ=-时,求tanθ的值.
  学生1:sinθ+2cosθ=-,sin2θ+cos2θ=1,求得sinθ=-,cosθ=-,于是tanθ=.
  学生2:sinθ+2cosθ=•sinθ+cosθ=sin(θ+φ),其中cosφ=,sinφ=. 当sin(θ+φ)= -1时,有θ+φ=2kπ+(k∈Z),从而θ=2kπ+-φ,于是tanθ=cotφ=.
  学生3:解决这类问题的常规方法:消元求sinθ,cosθ;归一(化同名函数,化一个角),利用正弦(余弦)函数的有界性求解.
  课堂沿着笔者预设的轨道稳步推行(暗喜). 笔者正想以表扬来结束对这个问题的探究时,却见一个学生举手,示意有话要说.
  学生4:此题只要“两边求导”就解决了.
  这类问题一般不用求导数的方法,学生能搞清楚吗?这位学生的想法到底如何?“碰到问题时,一定要有念头,哪怕是错误的念头”(波利亚语),直觉暗示笔者,应该展示学生的思维过程.
  学生4:(sinθ+2cosθ)′=cosθ-2sinθ=0,得tanθ=.
  学生5:你怎么知道这时sinθ+2cosθ取最小值-呢?
  学生4:检验就可以了,经检验可知,sinθ+2cosθ取最大值和最小值时,tanθ均为.
  教师:这位同学给大家提出了一个新的思路.通过求导,求出了变量的值以后,必须检验,结合单调性得出结论.
  学生6:老师,上述解法有问题.
  本来两边求导的方法在课前没有预设到,是课堂上的“节外生枝”,刚才的求导探究用时也不多,这下可有好戏看了.
  学生6:按上求法,当sinθ+2cosθ=2时,求tanθ的值,也只要两边求导(sinθ+2cosθ)′=cosθ-2sinθ=0,得tanθ=. 换成sinθ+2cosθ=,结果也是一样.
  全班学生愕然,议论纷纷,问题出在哪里?
  求知的欲望被深度激发.经师生共同探究,形成如下思维方法.
  先画出两函数y=sinx+2cosx和y= -的图象(如图1),两函数图象交点的横坐标即是满足sinθ+2cosθ=-的θ的值,本题中的θ是函数y=sinx+2cosx的极小值点,该极小值点恰好使sinθ+2cosθ的导数为0,所以学生4的两边求导得tanθ=是正确的(真相大白). 当sinθ+2cosθ=时,tanθ也为(与学生4的检验相呼应).
  
  图1
  进一步探究可发现:已知sinθ+2cosθ=c,c∈-,,求tanθ的值.若函数y=sinθ+2cosθ与函数y=c,c∈-,的图象(如图2)在交点处切线的斜率为k,则有(sinθ+2cosθ)′=k,此时不能很便捷地得到答案.
  从以上三个案例可以看出,课堂上的“节外生枝”,大都是学生主体参与的结果,它常常是学生探究的源泉,是发展学生能力的助推器.尽管“节外生枝”可能会打乱教师预定的教学步骤,甚至可能使教学内容发生变更,但它符合学生的学情,能带动全班学生挖掘更有价值的问题,产生浓厚的学习兴趣,使学生“其进自不能已”. 如果一堂课与教学设计毫无偏离,某种意义上说不能算是一节成功的课.
  毋庸置疑,来自课堂的信息是纷杂的,教师应该根据所“生”之“枝”是否有用而作出正确判断,筛选出学习活动中有利于促进学生进一步学习的情境,及时调整课前预设,深入挖掘. 若超出了学生的最近发展区,使学生得不到相应的研究成果,会造成教学时间的极大浪费,产生低效教学. 这一切对教师的专业化素养和教学艺术提出了更高要求,而这也正是新课改给我们提出的奋斗目标.
  
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