對一道平面向量模考題的探究與思考

華志遠 (江蘇省無錫市第一中學 214031)

在無錫市2021年秋學期高三期中考試中，第20題是一道以三角形為背景的平面向量試題．統(tǒng)計表明，該題難度系數(shù)僅為0.15，得滿分者更是寥若晨星．從題面上看，試題內(nèi)容看似平實，實則內(nèi)涵極為豐富；試題呈現(xiàn)方式簡潔，提出問題逐級深入；涉及知識綜合有度，方法靈活多樣；具有較強的探索性，深度檢測了數(shù)學素養(yǎng)，充分體現(xiàn)了新高考評價體系的精神，即把關鍵能力作為高考評價的核心指標和因素．從題干上看，本題從三角形的基本量和點線的位置關系出發(fā)，通過引入向量語言，使數(shù)與形有機結合．第(1)問是求兩條線段的比值，屬于幾何問題；第(2)問是求兩個向量數(shù)量積的最小值，屬于代數(shù)問題，從而使試題具有較強的探索性和開放性，學生可以從平面向量的多個維度尋找解題突破口，并利用向量共線定理進行轉(zhuǎn)化，而數(shù)量積的最值可利用基本不等式或求導獲得答案．由于學生解答情況較差，因此我們對本題作重新研究、評估和反思．本文試圖通過探索該題的命題背景，嘗試一般的解題策略，依托數(shù)學思想方法，引領學生走出思維誤區(qū)，以發(fā)展學生的能力和素養(yǎng)．

1 試題及背景分析

圖1

從建系維度去分析，根據(jù)三角函數(shù)定義，應以A為原點，AB為x軸，這樣有利于寫出各個點的坐標，從而將向量問題轉(zhuǎn)化為坐標的代數(shù)運算．

2 解法探究

圖2

3 解法評價

數(shù)學解題中，不同的思維視角對解題的長度、邏輯推理及數(shù)學運算產(chǎn)生較大影響，其中確立思維的起點最為重要．以《平面向量》一章為例，通常可以從幾何法、基向量法、坐標法、數(shù)量積等作為思維的開啟，在解題目標的驅(qū)使下作合理的選擇、調(diào)整和實施．如本題若從圖形上加以整體分析，則利用平面幾何知識，可使解題顯得一氣呵成、簡潔明了，這對學生的直觀想象素養(yǎng)提出了要求；若從向量角度思考，則要選好基向量，并通過其線性運算，結合向量的共線找到其中的內(nèi)在聯(lián)系，但由于本題圖形中涉及的點線較多，許多學生解題時產(chǎn)生了“原地打轉(zhuǎn)”的現(xiàn)象，思維缺乏進階；若從坐標法去分析思考，則關鍵要建立適當?shù)淖鴺讼担瑢懗鱿嚓P點及向量的坐標，同時對數(shù)學運算的目的性、條理性及準確性提出了較高的要求．由此可見，只有讓學生形成大單元的視野，掌握主干知識結構和體系，依據(jù)數(shù)學思想方法，才能自然地找到思維的起點，并在思維導圖的引領下，實現(xiàn)解題的目標．從考試卷面上看，首先眾多學生面對問題無所適從，因而零分率超過60%，說明在復習教學中，學生的認知體系構建存在不足；其次是解題的目標意識不強，在探尋結論與條件的關系時，找不到中間轉(zhuǎn)化的量(線段長、向量或坐標)，從而使思維受挫；再次是邏輯推理、數(shù)學運算、直觀想象等數(shù)學素養(yǎng)有待進一步提高，尤其是利用坐標法求解的學生，無論從坐標系的建立，還是運算的正確率都有待加強．

4 走出解題困境

著名數(shù)學及教育家G·波利亞在《怎樣解題》一書中，將數(shù)學解題分為四個步驟，即審題聯(lián)想、擬定計劃、實施解答和回顧反思．審題聯(lián)想是從宏觀上要求解題者理解題意，弄清條件與結論，并產(chǎn)生有效聯(lián)想，從而找到解題目標，其中包括信息的獲取與檢索、題目與知識的關聯(lián)性以及思維起點的確立等；擬定計劃是從中觀上要求解題者在明晰方向后，形成具有可操作性的解題步驟，即從條件與結論的聯(lián)系出發(fā)，運用數(shù)學思想方法作引領，盡量將復雜的、陌生的問題化歸為簡單的、熟悉的問題；實施解答是從微觀層面上動手操作，要求解題者利用數(shù)學知識和通性通法，進行有條理的推理和演算，并在解題過程中加以監(jiān)控、調(diào)整和優(yōu)化；回顧反思則是指既要總結解題成功的經(jīng)驗，又要反思解題失敗的教訓，并從認識論、方法論、價值論的維度加以提煉，促進解題者理性思維的發(fā)展，從而不斷積累數(shù)學活動經(jīng)驗，提高“元認知”能力．以這道模擬考題為例，如果我們從這一解題理論去指導學生分析和解決問題，那么對學生構建《平面向量》一章的認知結構、優(yōu)化思維品質(zhì)、提升關鍵能力，都會起到積極的引領作用．