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摘 要:相对于知识的线性展开,知识间的整合对学生的思维发展具有更大的价值.因此,教师要开发整合课程,以帮助学生整合不同知识,促进思维方式的转变和跃迁,发现知识之间的内在统一,使貌似互不相容
课程内容的编排和教学过程的推进,一般都按照由简到繁、由低级到高级、由直观到抽象的循“序”原则进行.这对于线性知识的学习非常有利,但当遇到知识间跨度较大的情况,师生则会遇到极大挑战.
就拿“方程”与“函数”来说,单纯从某一个方面出发,而不考虑二者的内在统一性,就有可能走到“山重水复”的境地.在现实的课堂中,虽然有些教师在讲授函数的时候,会涉及方程的知识,但大多采用拿来主义的方式为我所用,学生难以从更高的层面把握二者的本质联系,无法整合思维惯性,难以形成上位思考.为此,我们开发实施了专门的整合课程,以帮助学生整合不同知识,促进思维方式的转变和跃迁,发现知识之间的内在统一,体验“峰回路转”,享受“柳暗花明”.
一、顺势而为突遇障碍 智慧显现尽在后续
教师:请同学们一起回答下面算式的结果.(板书:2-1=?)
学生惊讶.
教师:那如果我将上式改成下面一个等式,你会想到什么呢?(板书:x-1=1)
学生1:这是一个一元一次方程.
学生2:这个方程的解为x=2.
教师:很好,那如果我再将上式改成下面一个方程,你又会想到什么呢?(板书:x-y=1)
学生1:这是一个二元一次方程.
学生2:这个方程的解为x=y 1.
学生3:不对,x=y 1不是该方程的解,x的值应该是一个具体的值.所以这个方程没有解.
学生4:不对,我看x=2,y=1就应该是这个方程的解.
教师:噢,还有其他表达形式的解吗?
学生1:有,x=3,y=2; x=4,y=3;x=5,y=4等等都是该方程的解.
学生2:这些解的形式是成组出现的,并且有无数组.
教师:既然二元一次方程x-y=1有无数组解,那么我们究竟用怎样的方式来表示这无数组解呢?用怎样的呈现形式来更为直观地描述这无数组解呢?
课堂现场:学生讨论,无果,留下疑惑:方程的解都是具体的数值,而能满足方程成立的数值有无数组,无数组解的表达是永远不可能实现的.
教师:请同学们思考一下,在过去的学习中,哪些知识是用有限形式代表了无限形式的表达呢?
学生1:循环小数的表达是用有限形式代表无限形式的.比如:0.33……,因小数点后面有无限多个3而无法全部写出,故用0.■表示即可.
学生2:无理数的表达也是用有限形式代表无限形式的.比如:x2=3,其中x的值就是一个无限不循环小数,如果把所有的小数点后面的部分用数字表达是无法全部写出的,故用■或-■来表示即可.
学生3:在几何作图的时候也存在用有限形式替代無限形式的表达方式,比如直线AB的作图,我们即可用下图的作图方式表达,端点A、B之外表示向两方无限延伸.(学生作图如下)
学生4:哦,看来不能用常规形式表达的时候,可以转化其表达形式.所以我想二元一次方程x-y=1的无数组解也应该有办法表达,只不过要选择一种新的表达形式,那又该选择怎样的表达形式呢?
【设计意图】通过教师将三个等式逐一列举的过程,让学生感受从算式到方程的微妙变化;让学生意识到一元一次方程有唯一一组解,而二元一次方程则有无数组解.于是一个问题将呈现在学生面前:二元一次方程的无数组解该如何表达?穷极学生思维,把学生带到“行到水穷处”的境地,让他们体验到“山重水复疑无路”的窘迫,引发学生欲罢不能、跃跃欲试的情感冲动.
二、历史融入智慧复演 原理探究策略达成
教师:这个问题,在数学发展史上有很多人研究过,法国数学家费马就是其中一位.1630年在其论文《平面与立体轨迹引论》中提到:“两个未知量决定的方程式,对应着一条轨迹,可以描绘出一条直线或曲线.”大家从这句话中,能否发现什么呢?
学生1:我认为这位数学家是从轨迹的角度研究方程的,即从直线或曲线的角度研究方程式.这样一来,直线或曲线的形式将更为直观地描述无数组解,跳出方程的解的常规思路.
学生2:可是如何从轨迹的角度研究方程呢?就比如我们刚才探讨的二元一次方程x-y=1,它怎么能与轨迹联系到一起呢?
学生3:我们原来学习一次函数的时候,往往要研究函数的图象,一次函数的图象是一条直线,可是这里没有一次函数的解析式啊.怎样才能把二元一次方程与一次函数建立联系呢?这种联系又要通过怎样的方式方法来实现呢?
教师:很好,大家的思考非常有价值.我们研究方程重在研究其解,研究二元一次方程自然要研究其无数组解.对于二元一次方程x-y=1,x=1,y=0,x=2,y=1,是该方程的解,像这样形式的解有无数组.我们如果将其转化成有序实数对(1,0),(2,1)形式,那么也就构成了点的坐标形式……
学生1:老师,您的意思是否是这样的:把 x=1,y=0,x=2,y=1,通过有序实数对的形式转化成点坐标(1,0),(2,1),并在直角坐标系中表示出来.这样方程的两组解就转化成两个点,这两个点不正是方程的两组解所对应的轨迹吗.
学生2:如果能将更多组解转化成其对应点的轨迹,那么方程对应的轨迹不就表示出来了吗.可是无数组解一个一个地转化不也是很麻烦的吗?
教师:这个问题问得非常好,哪位同学能够帮助他解决这个问题?
学生3:其实,将二元一次方程x-y=1进行恒等变形为y=x-1的形式,就有点一次函数的外形了.联系到我们学过的一次函数图象,就可以把x的值与对应的y的值看成是数对,在平面直角坐标系中找到对应的点.如此,二元一次方程无限组解的表达困难也就因新的表达方式迎刃而解.
课程内容的编排和教学过程的推进,一般都按照由简到繁、由低级到高级、由直观到抽象的循“序”原则进行.这对于线性知识的学习非常有利,但当遇到知识间跨度较大的情况,师生则会遇到极大挑战.
就拿“方程”与“函数”来说,单纯从某一个方面出发,而不考虑二者的内在统一性,就有可能走到“山重水复”的境地.在现实的课堂中,虽然有些教师在讲授函数的时候,会涉及方程的知识,但大多采用拿来主义的方式为我所用,学生难以从更高的层面把握二者的本质联系,无法整合思维惯性,难以形成上位思考.为此,我们开发实施了专门的整合课程,以帮助学生整合不同知识,促进思维方式的转变和跃迁,发现知识之间的内在统一,体验“峰回路转”,享受“柳暗花明”.
一、顺势而为突遇障碍 智慧显现尽在后续
教师:请同学们一起回答下面算式的结果.(板书:2-1=?)
学生惊讶.
教师:那如果我将上式改成下面一个等式,你会想到什么呢?(板书:x-1=1)
学生1:这是一个一元一次方程.
学生2:这个方程的解为x=2.
教师:很好,那如果我再将上式改成下面一个方程,你又会想到什么呢?(板书:x-y=1)
学生1:这是一个二元一次方程.
学生2:这个方程的解为x=y 1.
学生3:不对,x=y 1不是该方程的解,x的值应该是一个具体的值.所以这个方程没有解.
学生4:不对,我看x=2,y=1就应该是这个方程的解.
教师:噢,还有其他表达形式的解吗?
学生1:有,x=3,y=2; x=4,y=3;x=5,y=4等等都是该方程的解.
学生2:这些解的形式是成组出现的,并且有无数组.
教师:既然二元一次方程x-y=1有无数组解,那么我们究竟用怎样的方式来表示这无数组解呢?用怎样的呈现形式来更为直观地描述这无数组解呢?
课堂现场:学生讨论,无果,留下疑惑:方程的解都是具体的数值,而能满足方程成立的数值有无数组,无数组解的表达是永远不可能实现的.
教师:请同学们思考一下,在过去的学习中,哪些知识是用有限形式代表了无限形式的表达呢?
学生1:循环小数的表达是用有限形式代表无限形式的.比如:0.33……,因小数点后面有无限多个3而无法全部写出,故用0.■表示即可.
学生2:无理数的表达也是用有限形式代表无限形式的.比如:x2=3,其中x的值就是一个无限不循环小数,如果把所有的小数点后面的部分用数字表达是无法全部写出的,故用■或-■来表示即可.
学生3:在几何作图的时候也存在用有限形式替代無限形式的表达方式,比如直线AB的作图,我们即可用下图的作图方式表达,端点A、B之外表示向两方无限延伸.(学生作图如下)
学生4:哦,看来不能用常规形式表达的时候,可以转化其表达形式.所以我想二元一次方程x-y=1的无数组解也应该有办法表达,只不过要选择一种新的表达形式,那又该选择怎样的表达形式呢?
【设计意图】通过教师将三个等式逐一列举的过程,让学生感受从算式到方程的微妙变化;让学生意识到一元一次方程有唯一一组解,而二元一次方程则有无数组解.于是一个问题将呈现在学生面前:二元一次方程的无数组解该如何表达?穷极学生思维,把学生带到“行到水穷处”的境地,让他们体验到“山重水复疑无路”的窘迫,引发学生欲罢不能、跃跃欲试的情感冲动.
二、历史融入智慧复演 原理探究策略达成
教师:这个问题,在数学发展史上有很多人研究过,法国数学家费马就是其中一位.1630年在其论文《平面与立体轨迹引论》中提到:“两个未知量决定的方程式,对应着一条轨迹,可以描绘出一条直线或曲线.”大家从这句话中,能否发现什么呢?
学生1:我认为这位数学家是从轨迹的角度研究方程的,即从直线或曲线的角度研究方程式.这样一来,直线或曲线的形式将更为直观地描述无数组解,跳出方程的解的常规思路.
学生2:可是如何从轨迹的角度研究方程呢?就比如我们刚才探讨的二元一次方程x-y=1,它怎么能与轨迹联系到一起呢?
学生3:我们原来学习一次函数的时候,往往要研究函数的图象,一次函数的图象是一条直线,可是这里没有一次函数的解析式啊.怎样才能把二元一次方程与一次函数建立联系呢?这种联系又要通过怎样的方式方法来实现呢?
教师:很好,大家的思考非常有价值.我们研究方程重在研究其解,研究二元一次方程自然要研究其无数组解.对于二元一次方程x-y=1,x=1,y=0,x=2,y=1,是该方程的解,像这样形式的解有无数组.我们如果将其转化成有序实数对(1,0),(2,1)形式,那么也就构成了点的坐标形式……
学生1:老师,您的意思是否是这样的:把 x=1,y=0,x=2,y=1,通过有序实数对的形式转化成点坐标(1,0),(2,1),并在直角坐标系中表示出来.这样方程的两组解就转化成两个点,这两个点不正是方程的两组解所对应的轨迹吗.
学生2:如果能将更多组解转化成其对应点的轨迹,那么方程对应的轨迹不就表示出来了吗.可是无数组解一个一个地转化不也是很麻烦的吗?
教师:这个问题问得非常好,哪位同学能够帮助他解决这个问题?
学生3:其实,将二元一次方程x-y=1进行恒等变形为y=x-1的形式,就有点一次函数的外形了.联系到我们学过的一次函数图象,就可以把x的值与对应的y的值看成是数对,在平面直角坐标系中找到对应的点.如此,二元一次方程无限组解的表达困难也就因新的表达方式迎刃而解.