☉江蘇省宜興第一中學 周偉良
微專題教學指的是在數學教學過程中,圍繞著某個知識點或者數學思想開展研究,從知識或者思想初始的概念開始,循序漸進,并且通過一條清晰的主線串接起來的教學過程.微專題具有靈活、實用和有效的特點,能夠讓不同層次的學生在整個教學活動中起到作用,并且提升綜合能力.
學習進階理念強調為學生的認知發展設計合適的路徑,實現不同思維層級的逐步演進.微專題研究關注核心概念,彰顯能力立意,成為推進學習進階的有效載體.兩者相輔相成,相得益彰.
學習進階由五個要素組成:進階起點和終點、進階水平、學業表現、進階維度和測評工具.教師首先需要選取一個范圍合適的核心概念,隨后查閱文獻資料,了解核心概念.下面將以蘇教版高中數學“函數零點”這一核心概念為例,建立函數零點高三復習微專題,闡述“學習進階”在高中數學微專題中的建立.
學習進階的起點指的是學生已經具備的知識技能和學習經驗,進階的終點指的是學生最終需要達到的目標,也就是學生可以達到的最高水平.教師首先需要對本班學生已有的知識儲備有一定的了解,隨后查閱資料文獻,結合課程標準、教學目標確定進階的終點.
在實際的教學過程中,教師根據班級的實際情況修改假設性學習進階,設計符合本班學生實際情況的分層進階學習方案.數學教學是基于練習來完成的,學生通過不斷的練習,來掌握和學習知識.教師依據進階起點,結合學生實際的情況,在假設進階的基礎之上,選取代表性題型,引導學生進行思維的遷移和發散,促進學生形成完整的邏輯鏈,體會其中的數學思想,從而達到進階終點.
例如,在零點問題的教學設計中,在學習進階理念的指導之下,可以設計如下三個層級的學習內容,來促進學生逐步加深理解.
層級1.直接應用,基礎層級
對于零點問題,其進階的起點是理解“顯性”零點,結合方程的思想和函數圖像,找到解決零點問題時的轉換方法:函數的零點?方程的根?函數圖像與x軸交點的橫坐標.學生若想從進階的起點進階至下一個層級,需要完成一定的練習,同時教師通過講解例題和習題,引導學生總結規律,從而使學生可以高質量地完成層級跨越.
例1(1)求函數f(x)=x2+x-6的零點;
(2)判斷f(x)=x2+2x+4的零點個數.
解析:(1)全部學生都可以將零點問題轉換成為方程問題,隨后解方程x2+x-6=0,超過半數的學生使用了因式分解的方法進行解方程(x+3)(x-2)=0,解得x1=-3,x2=2.剩下的學生采用了判別式法進行解答.
(2)此題中學生們采用了判別式Δ<0和函數圖像兩種方法得到了零點個數為0.
設計意圖:例1的設計目的是為了讓學生通過自己動手練習,可以體會到方程、函數圖像和零點之間的關系,同時鞏固之前所學習的方程求解方法.
解析:例2在前面例題的基礎上添加了區間,同時函數變得較復雜,學生若不能進行適當的變形,則無法正確解答此題.
求解(fx)=x-lnx-2的零點,則求x-lnx-2=0的解的個數,依靠學生現在的水平,是沒有辦法直接進行求解的,但是上式可以變為lnx=x-2.此時可以通過分別畫出y=lnx和y=x-2的圖像,如圖1,通過在區間內交點的個數進行判斷.

圖?
設計意圖:此題是“隱性”的零點問題,這類零點問題往往不能通過方程思想進行求解,需要依靠圖像,結合數形結合的思想解決問題.學生通過解答此類問題,可以得到此類問題的一般解法,從而提升思維.
通過以上兩個例題可以發現,層級1是在進階起點上的直接應用,主要就是“解”,就是要求學生使用所學的知識,解決問題.這一層級的學習主要是通過模仿練習,不斷地鞏固知識,總結規律.學生若處于這一層級,教師需要多加引導,幫助學生找到知識盲區,進入下一層級.
層級2.變形應用,能力層級
零點問題在基礎題之上加入參數,是對零點問題的變形,參數的位置改變等都會使得問題變得不一樣,使得零點靜態問題變為動態的.引入參數之后,零點問題開始變得復雜起來,需要使用分離參數的方法和函數單調性的判斷,這樣使得學生的思維從形式表征到方法思想討論的多維度進階.
例3 請討論以下問題:
(1)求當k取何值時,f(x)=x-lnx-2-k有兩個零點;
(2)f(x)=kx-lnx-2有且僅有一個零點,求k的取值范圍;
(3)若函數f(x)=x-klnx有兩個零點,請求出此時k的取值范圍.
解析:(1)在此問中,將參數引入到了常數項的位置,結合函數圖像引導學生思考,這只是將函數圖像進行上下平移,因此可以直接根據圖像得到:當k>-1時,函數有兩個零點.第二種方法是使用分離參數的方法,討論y=x-2-k和y=lnx的交點個數,在例2的圖像基礎上進行平移就可以得到相同結論.
(2)在這一問當中,k出現在了x的一次項系數位置,使用上一問中的簡單平移思想很難得到答案,這就需要學生使用分離參數的方法,并且結合函數的單調性進行答題.將函數分解為y1=k和函過導數y2′=斷y2的單調遞增區間調遞減區間合圖像得出答案.
(3)此時將參數k的位置移動到了lnx前面,使得問題變得更加復雜,但是整體的思路仍然相同,可以結合圖像得到k的取值范圍為(e,+∞).
此層級的例題相比于基礎層級,在思維和解題復雜程度上都有了明顯的提升,需要學生掌握好基礎知識規律的同時,能夠認真分析題目,結合分離參數方法進行解答.
層次3.綜合應用,發散層級
進階終點是學生的綜合應用能力,學生在掌握了零點的定義、判定定理等概念之后,需要結合分類討論、數形結合等數學思想,解決復雜的數學問題.因此學習路徑中的最后一個層級,是在前面兩個層級的基礎之上,逐漸遞進,以達到較高的水平.
解析:此題是在前面兩個層級的基礎上的一個大的提升,對學生概念以及思想的考察是全方位的.首先根據在e點的數f(e)可以求得b=e.此時函數變討論:
第三層級也就是最高層級,是學生在高中階段需要最終達到的層級.通過前面兩個層級的鋪墊,學生整合了相關的知識要點和思想方法,最終達到綜合應用層級.
“學習進階”理念指導下的高中數學教學,即需要教師根據學生現有的知識水平、學習能力,結合層級水平,確定不同層級學生的學習方向.教師要不斷地調查了解學生的層級水平,了解學生已經學到了多少知識,理解了多少知識,可以應用多少知識解決問題,從這些方面判定學生的層級,幫助學生從進階起點不斷努力,跨越連續層級,抵達進階終點.