新高考背景下基于深度學習的“問思”型復習課模式探究

劉天程 程守山

【摘 要】 隨著新高考改革的不斷推進，尤其是八省聯考以及新高考中的數學試題對學生能力的要求更為突出，對學生學習方式，教師的教學教法提出了新的考驗.本文以圓錐曲線中常見的定點定值問題為課例，基于深度學習探索 “問思型”復習課模式.

【關鍵詞】 新高考;高三數學;深度學習;問思型;解析幾何;定點定值

所謂深度學習是指教師借助一定的活動情景帶領學生超越表層的知識符號學習，進入知識內在的邏輯形式和意義領域，挖掘知識內涵的豐富價值，完整地實現知識教學對學生的發展價值. 實現這些目標需要展開確實有效的學生活動.而“問思”型教學是深度學習的有效方式，教師通過問題，提問、追問達到學生產生疑問，思考、思索、深思進入深度學習，提高思維能力.2020年作為新高考改革的第一年，備受全國師生關注，其中全國Ⅰ卷和山東卷（新高考試行?。┲械慕馕鰩缀未箢}對爭取雙一流學校的學生來說起到至關重要的作用.而這兩題都是涉及解析幾何中定點定值問題，屬于高頻題.本文以此問題展開，引導學生深度學習，探索“問思”型深度學習復習課模式.

1 課例分析1.1 確定復習課題（微專題）1.1.1 數據支持，統計錯誤率筆者通過比較2020年山東省高考數學最后一題均分1.02分以及常州市2021年期初最后一題解析幾何均分1.3分，發現這類定點定值問題得分率低.根據多年高三一線教學的經驗，得出這類問題解題方法基本固定，但錯誤率高.

1.1.2 分析原因，明確重難點

分析學生錯誤原因主要有三類：第一類考試時間不夠;第二類有時間但對題目的認知不夠，不敢下手;第三類有時間但沒算出來.基于以上問題我們集中分析第二三類學生，對于圓錐曲線的認識不夠，對圓錐曲線的性質不能推廣，僅局限于就題解題層次，沒有深度學習，只停留在表層學習.需要教師課堂引導這類學生敢于發現，敢于猜想，敢于挑戰，這也是我們課堂轉型的重點.而沒有計算出結果的學生又分為三類：第一類，計算錯誤;第二類，方法失當計算復雜，無法計算到最后;第三類，方法得當但運算技巧沒掌握，導致離最后結果只一步之差. 由此得出教學重點是引導發現問題，總結題型，歸納方法.難點是掌握運算技巧.1.1.3 確立課題，尋找微切口

這類中檔題既然是高考高頻題，方法固定而且計算量大，技巧性強，錯誤率較高，這便是高三數學二輪復習的微專題切入口.再聯系單元復習課策略了解這塊內容在解析幾何中的重要性，確定以此類定點定值問題展開微專題復習.

1.2 問題導向1.2.1 數據統計，呈現問題

筆者通過呈現統計的錯誤率，給學生布置一個任務，尋找解析幾何中定點定值問題，如下：

1.（2020年山東卷22題）題目略.證明：存在定點Q，使得|DQ|為定值.

2.（2020年全國Ⅰ卷20題）題目略.證明：直線CD過定點.

3.（2021年常州高三期初）題目簡述：點A是C上一定點，過點B的動直線與雙曲線C交于P，Q兩點，kAP+kAQ為定值λ，求點A的坐標及實數λ的值.

4.（2019年南通期末）已知橢圓方程x24+y2=1的左頂點為A，過點A作不同的直線AM，AN分別交橢圓于M，N兩點，其中kAM·kAN=-1，試求出直線MN恒過的定點.

設計意圖 以上四題首先具備本次課的兩種研究類型，其次都是高考或?？碱}具有一定的影響力，學生直接做題比較困難，用于總結歸納題型非常恰當，通過本次課學習后可以嘗試使用相關方法技巧去解決問題，起到承上啟下的作用.1.2.2 問題情境，提出設想問題1 這4道題的的條件和所求結論有何異同？問題2 只要是圓錐曲線上任一點作斜率之和或乘積為定值的兩條直線與圓錐曲線的交點所在直線都恒過定點嗎？問題3 除了和與乘積為定值得到定點，還有其它運算的可能嗎？

設計意圖 通過提問引導學生產生疑問，質疑，進而思考，思索，為后面的深思做好前期引導，同時也開發了學生敢猜敢想的思維.1.2.3 學生活動，技術驗證

學生活動：借助信息技術驗證上述猜想.

設計意圖 技術驗證這一學生活動既實現了學生對猜想的驗證，又滿足了其好奇心，以及對猜想結果證明的期待.同時發現的恒過A點本身為后續技巧的應用做好鋪墊.培養學生直觀想象能力和情感態度價值觀，提高學習研究數學的興趣.1.3 題型歸類

根據上面題型歸類可以總結：過圓錐曲線上一點A，作兩條斜率之積（和）為定值的直線AM，AN，與圓錐曲線的兩交點所在的直線恒過定點，反之亦然.1.4 方法歸納1.4.1 模擬運算

例1 已知橢圓方程x24+y2=1左頂點為A，過點A作不同的直線AM，AN分別交橢圓于M，N兩點，（1）已知kAM·kAN=-1，試求出直線MN恒過的定點.

（2）已知kAM+kAN=1，試求出直線MN恒過的定點.

方案1 可以設直線AM的斜率為k與橢圓聯立解出點M坐標，再設直線AN，求出N點坐標，求出MN的斜率，寫出MN的直線方程.第二問同理.

方案1改進：利用技巧將M坐標中k換成-1k便得到N點坐標，不需要解N點.第二問將M坐標中k換成1-k便得到N點坐標

方案2 設M（x1，y1），N（x2，y2），條件中kAM·kAN=-1代入就會出現kAM·kAN=y1x1+2·y2x2+2=-1對稱式，必出現韋達定理，設出直線MN：y=kx+m與橢圓聯立，得到韋達定理找到k與m的關系，就可以得到恒過的定點.第二問代入也會出現韋達定理，方法雷同.

設計意圖 設計例1一題兩問既對以上恒過定點題型的歸納又避免學生浪費再聯立方程的時間，在兩問過程中讓學生嘗試兩種方法：解點法和韋達定理設而不求法，但遇到了各自的難點，不是在“紙上談兵”時那么輕松.揭示發現問題，提出問題，分析問題，解決問題的過程，為發展學生核心素養提供平臺.

1.4.2 實踐檢驗

解法積戰隊和戰隊點評

解點積戰隊學生1：直線復雜難算結果.

設AM：y=k（x+2），M（x1，y1），N（x2，y2），聯立

y=k（x+2），x24+y2=1，得（1+4k2）x2+16k2x+16k2-4=0，此方程的一根為-2，所以x1=2-8k21+4k2，y1=k（x1+2）=4k1+4k2，所以M2-8k21+4k2，4k1+4k2.用-1k替換上式的k，得

N2k2-8k2+4，-4kk2+4.

當k≠±1時，kMN=y1-y2x1-x2=

4k1+4k2--4kk2+4

2-8k21+4k2-2k2-8k2+4

=5k4（1-k2）.

直線MN：y=5k4（1-k2）x-2-8k21+4k2+

4k1+4k2=

5k4（1-k2）x-5k（2-8k2）4（1-k2）（1+4k2）+4k1+4k2.

和戰隊學生1：直線復雜算不出結果.

同理：M2-8k24k2+1，4k4k2+1，

N-8k2+16k-64k2-8k+5，4-4k4k2-8k+5

kMN=…復雜…=-（2k-1）24，

MN直線太過復雜難以寫出.

MN：y-4k4k2+1=-（2k-1）24x+8k2-24k2+1.

解點方法優點是容易拿到過程分，按步得分.缺點是不容易算出結果

點評積戰隊學生2：別忘記斜率不存在時的討論，MN關于x軸對稱，令y=0，解出x就可以了.

當x1≠x2時，MN：y=y1-y2x1-x2（x-x1）+y1，

令y=0，得x=x2y1-x1y2y1-y2=

2k2-8k2+4·4k1+4k2-2-8k21+4k2·

-4kk2+44k1+4k2--4kk2+4=

-24k3-24k20k3+20k=-65.

和戰隊學生3：這題不關于x軸對稱，容易認為是對稱.和值無法互換不具有對稱性

韋達定理

因為kAM·kAN=-1，所以kAM·kAN=y1x1+2·y2x2+2=-1，y1y2+（x1+2）（x2+2）=0，化簡得（1+k2）x1x2+（km+2）（x1+x2）+m2+4=0，（1+k2）·4m2-41+4k2+（km+2）·-8km1+4k2+m2+4=0，5m2-16km+12k2=0，（5m-6k）（m-2k）=0，得m=65k或m=2k.

當m=65k時，y=kx+65k=kx+65，恒過定點-65，0.當m=2k時，y=kx+2k=k（x+2），恒過定點（-2，0）舍去.綜上，直線MN恒過定點-65，0.積戰隊學生3：疑惑為何求出有一解是A點？

kAM+kAN=y1x1+2+y2x2+2=1，

韋達定理帶入：m2-（4k+1）m+4k2+2k=0，

難以因式分解，借助恒過點（-2，0），m=2k可得另一解

m=2k+1，y=kx+2k+1恒過定點（-2，1）.

注意恒過已知點的性質的運用

點評師：從形上剛剛幾何畫板看到確實有兩個定點，其中一點便是A點，從代數角度看kAM·kAN=y1x1+2·y2x2+2=-1，分母乘到右邊后與原來式子不等價，會增加分母為零的根.如果最后因式分解難分解，這個現象給我們什么啟示？

學生4：此題最后是關于m的一元二次方程，知道恒過一點A（-2，0）知m=2k可以得到另外一解.

探索隊學生1總結：解點法，容易得過程分，但直線復雜需要利用對稱性，和為定值無法確定對稱性，整體不如韋達定理設而不求的方法;韋達定理設而不求法要注意恒過已知點A的應用，減輕因式分解的負擔.總體方面設直線韋達定理方法比較適合求解恒過定點問題.

設計意圖 本次學生活動是本節課解決問題的最重要過程，是學生遇到問題、分析問題的邏輯過程，是深度學習過程.通過兩個方法不同題型的比較，老方法有時不能用，計算過程復雜程度的比較讓學生自然而然地感知方法的優劣.1.4.3 總結歸納

學生總結如圖（1）思維過程：

設計意圖 教會學生如何學會學習，通過模擬預算，親身經歷總結出解題思維導圖，盡管不盡完美，但這樣的嘗試過程讓學生腦容量進一步擴容，解題思維能力進一步提高.

1.5 方法應用

例2 （2020年全國Ⅰ卷20題改編）如圖2，已知橢圓方程x24+y2=1左頂點為A，右頂點為B，過（1，0）的直線MN交橢圓于M，N兩點，AM，BN交于點T.求證：T點在一條定直線上.

方案1 設M，N點坐標分別列出AM，BN的方程，根據對稱性猜測T點在垂直于x軸的定直線上，解出x為定值.方案2 解交點很復雜，可以兩式相除，證明x-2x+2=（x1-2）y2（x2+2）y1為定值就可以.巧設MN：x=ty+1與橢圓聯立得（t2+4）y2+2ty-3=0，化簡x-2x+2=ty1y2-y2ty1y2+3y1，但無法用韋達定理.

追問：沒出現韋達定理，能構造嗎？還是前面總結得方法不好，需要創新，還是要重新歸納題型？

追問：試試這個x-2x+2=ty1y2-（y1+y2）+y1ty1y2+3y1.韋達定理帶入，x=4.

追問：我們再觀察一下，在帶入韋達定理前系數與最后結果有何關系？

學生：y1前面系數之比與結果一樣，可以提前知道答案.

追問：除了保留y1的構造還能怎樣構造？試試其他.

學生：x-2x+2=ty1y2-y2ty1y2+3（y1+y2）-3y2系數一樣比值為13.

追問：連結AN能發現和前面的題目有什么關系？MN恒過（1，0）說明AM，AN斜率之積是定值.根據橢圓的第三定義kAM·kBN=-b2a2，找到AM和BN的斜率關系，可以求出T點橫坐標.設計意圖 此改編題是對以上問題的發展，沒有出現韋達定理的定點定值問題是如何應對，是化簡化歸到原來思路呢，還是思考需要新的方法？還是對題型要重新歸納？是本次課深度學習模式構建的思維過程， 當新題型用老套路時遇到了新問題需要考慮化歸還是創新，進一步發展學生“四能”，是本次深度學習的高潮部分.

1.6 總結提煉

本次課歸納了解析幾何中一類定點定值問題，并嘗試如圖3思維過程，比較了兩種解決這類問題的方法，韋達定理設而不求更適合，但在過程中遇到新問題需要轉化，善于發現利用解題技巧可以輕松解題，利用圖3解題思維導圖去嘗試文首的四道真題，使本課有始有終.

2 “問思”型復習課策略

2.1 “問思”型教學的理解

問，對教師來講是教學內容，是學問，對學生來講是疑問，以學生為主體是問道，以教師為主導是提問，甚至追問;思，是問的表征，對學生來講遇到疑問便會思考，思考后索取解決問題的辦法是思索，再通過追問引導學生深思進入深度學習，進而產生了學問達到了教學目標，最終提高學生思維能力，如圖4.所以“問思”型教學是重要的學生活動，是提高學生四能的有效學習過程.2.2 “問思”型復習課教學模式的構建

通過以上課例的呈現，總結深度學習過程經歷了如圖5的探索過程，首先利用數據分析，大數據統計對一類題型的總結歸納，根據新課程標準以及維果斯基的“最近發展區理論”確定課題和教學目標，創設問題情境或者以問題為導向突顯研究問題的必要性，通過問題導向進行歸納總結題型，通過探索嘗試歸納方法技巧， 提問、追問等學生活動引導學生思考、思索，深思進入深度學習，再經過方法應用發展問題，或者創新方法或者重新歸納，感知深度學習過程，最后進行總結提煉.圖5

2.3 “問思”型復習課的實施建議2.3.1 活動真實，注重追問

問題情境，問題引導，學生活動要體現真實性. 這既是教育學基本原則的體現，又是為學生進入深度學習前做準備，讓學生感受真實情景，提出實際問題是展開學生活動的關鍵.其中學生活動中，小組活動、分組要考慮合理性、時效性.教學活動中更應關注教學追問，考慮追問的時機，追問的度.有效的追問能夠帶領學生進入沉思，有利于學生深度學習.

2.3.2 發展思維，注重過程

學生核心素養的發展是新課標對數學教學目標的要求，它最突出的表現就是發展學生的思維能力，而新課標中的四基：基本知識、基本技能、基本思想和基本活動，前三者是教學內容，而基本活動則是借助“問思”型教學方式或途徑，經過多次“問思”活動進行深度分析，深度加工傳遞其知識、方法與思想，通過傳授知識與“問思”過程發展學生能力，提高其思維能力，切忌不能為了完成教學任務或者教學內容而忽略學生學習過程中遇到的共性問題，深刻明白教學的目的是為了發現問題而不是為了任務去回避問題，注重過程性學習、過程性評價是有效“問思”型教學的關鍵.

2.3.3 以人為本，注重能力

以學生為主體，關注知識的同時更應關注人， 是現代教育學理念.在“問思”型深度教學中更應關注人，面向全體，關注每一個人的發展.通過數學深度學習培養學生“四能”（發現問題，提出問題，分析問題，解決問題）是數學教學的根本目標.注重學生能力的培養，實現讓學生用數學的眼光觀察世界，數學的思維思考世界，數學的語言表達世界是學生能力發展的最終目標.

參考文獻

[1] 邵利榮.基于深度學習的解析幾何中的范圍、最值問題微設計[J].中學數學教學參考，2021（04）：60-62.

[2] 劉天程.解密數學課堂追問，提升思維能力[J].中學教研（數學），2021（02）：24-27.

作者簡介 劉天程（1985—），男，江蘇淮安人，中學一級教師，常州市學科中心組核心成員;主持過2項省市級課題，參與多個省市級課題研究，發表近20篇論文.