《普通高中數學課程標準(2017年版2020年修訂)》指出:數學運算是指在明晰運算對象的基礎上,依據運算法則解決數學問題的素養.主要包括:理解運算對象,掌握運算法則,探究運算思路,選擇運算方法,設計運算程序,求得運算結果等.在完成這些環節的過程中,其他五個數學核心素養的作用是必不可少的.因為在解決一個具體問題的過程中,往往需要采用畫圖、分析、歸納、猜想、比較、推理、驗證等方法,這些方法是與數學核心素養緊密相關的.因此,數學運算素養是其他數學核心素養的集中呈現過程,數學運算能力的形成與數學核心素養的形成過程具有同步性.那么采取哪些方法可以幫助學生提升數學運算核心素養呢?筆者認為“回歸教學原點,培養多思少算”不失為一個良策.
1對核心素養的考查分析
2025年數學新高考Ⅱ卷繼續沿用去年總題量19題的模式,深化考試內容改革,試題加強對基本概念、基本思想方法、關鍵能力、學科素養和思維品質的考查.
1.1 深化基礎性考查,引導教學回歸原點
試題加強對基本知識、原理、方法、技能的深入理解和綜合應用,實現全面深度檢測,引導數學教學要注重減量提質,注重概念教學回歸本質,厘清原理,提升運算能力與運算速度;習題教學應回歸試題的原點,引導學生掌握內在規律,厘清運算思路.
1.2拓展綜合性考查,突出思維品質
試題延續了多思少算的考查思路,注重綜合性考查,增強對主干知識的深層次理解,突出思維品質考查.在解答題部分,對數列、三角函數、概率與統計、立體幾何、解析幾何、函數與導數等主干知識都進行了重點考查,強調在深刻理解的基礎上融會貫通、靈活應用,不考死記硬背、不出偏題怪題,而是降低題目的起點,增強試題的靈活性和開放性,注重解決問題要有創新的思想,實現了平和中有新意,靈活中見潛力,引導學生形成完整的知識體系.
1.3 融合創新性、探索性考查,助力人才識別
通過材料信息的豐富性、解決問題視角的個性化和差異性、試題要素之間的巧妙聯系性以及解決問題思路的多樣性,增強了試題的靈活性、創新性和探索性,發揮高考數學的評價和選拔功能,滿足社會發展對創新型人才,特別是拔尖創新人才選拔的需要,助力教育強國建設.
例如,第18題研究函數極值點和零點的關系,第(1)問要求確定二者的存在性和唯一性,為后兩問進行鋪墊;第(2)問引入輔助函數探索極值點和零點之間的關系,邏輯性強,設問具有一定的開放性,避免極值點偏移的固化解題模式,很明顯就是反押題、反套路化.第19題設置了乒乓球練習的情境,引入了一組事件,并研究其概率遞推與不等式之間的關系,要求學生能夠由特殊到一般創造性地分析問題,在新舊知識的聯系中形成解題思路,很好地考查了學生的信息提取和探索能力.
數學運算能力是高中數學學習的基礎和核心,也是學生形成關鍵能力的必備數學學科核心素養之一,其水平直接影響著學生學習數學的興趣和自信心.要提升學生的運算能力可以采取不同的途徑來實現,如教學中應引導學生知其然更知其所以然,培養多思少算的習慣,從而有效提升學生的數學運算能力,真正發展學生的數學學科素養.
2 對試題的考向分析
2.1 回歸數學概念和基本原理
基本概念和基本原理是數學知識體系的基石和支撐,是數學核心素養發展的根基.數學概念和基本原理教學的關鍵是要通過課堂教學展現數學概念、公式、法則、公理、定理、結論的發現與形成過程,逐步培養學生對知識的主動探究、主動發現和對所學知識的主動建構,這樣可以有效提高學生的創新意識、探索能力,培養學生的數學抽象、邏輯推理、數學運算等數學學科核心素養.
1)回歸概念原點,厘清算法算理
例1 (第4題)不等式 的解集是( ).
A. {x∣-2?x?1}
B. {x∣x?-2}
C. {x∣-2?xlt;1}
D. {x∣xgt;1}
分析本題的考點是分式不等式的求解.通過移項通分可化不等式一邊為0(-4
,0),再轉化為解不等式組 主要陷阱在分母 x-1≠0 ,解集需排除 x=1 ,故選C.對于忽略定義域的考生來說會直接選A,成功掉入命題人設計的陷阱里.可見,正確理解運算對象及掌握運算對象的本質特點,才是順利解決此類問題的關鍵.
例2 (第10題,多選題)已知 f(x) 是定義在R上的奇函數,且當 xgt;0 時, f(x)=(x2-3)ex+2 ,則( ).
A. f(0)=0
B.當 xlt;0 時, f(x)=-(x2-3)e-x-2 C. f(x)?2 當且僅當
D. x=-1 是 f(x) 的極大值點
分析本題是對函數奇偶性、對稱性的全方位考查.選項A和B考查奇函數的基本定義: f(0)=0 和當 xlt;0 時, f(x)=-f(-x) .通過舉反例 f(-1)= 2(e-1)gt;2 可以輕松排除選項C.對于選項D,當 0時, f′(x)=ex(x+3)(x-1) ,可得 x=1 是 f(x) 的極小值點.由奇函數的對稱性知 x=-1 是 f(x) 的極大值點,故選ABD.如果漏選D,說明還沒完全理解導數零點與函數對稱性概念間的本質聯系,
2)回歸公式、定理原點,簡化運算程序
例3(第5題)在△ABC中, BC=2,AC=1+ .
,則
:
A. 45° B. 60° C. 120° (204號 D. 135°
分析本題是余弦定理的逆向使用,設 ΔABC 的內角 A,B,C 所對的邊分別為 a,b,c ,將題設條件直接代人cos ,求得cos
,故選A.作為選擇題,由于已知三邊長,也可根據大邊對大角用排除法得到最小的角小于 60° ,直接得出答案.
本題的陷阱是數據設計故意使 AC 的長度含 ,誘導考生聯想 30° 或 60° ,但答案卻是 45° .另外,如果考生作高解三角形硬算,說明沒有回歸公式、定理的原點,缺乏簡化運算程序、優化運算方法的思維.因此,在教學中應回歸公式、定理的本質,了解或理解概念、公式、法則的來龍去脈,對公式不但要會正用,更重要的是會逆用和變形用,這樣才能快速解決相關問題,提升數學運算能力.
2.2 回歸試題原點,掌握內在規律,厘清運算規律
例4(第14題)一個底面半徑為 4cm ,高為
9cm 的封閉圓柱形容器(容器壁厚度忽略不計)內有
兩個半徑相等的鐵球,則鐵球半徑的最大值為cm.
分析球的切接問題是近幾年高考的一大熱點與難點,解決問題的核心是確定球心和球的半徑.解決思路是有圖識圖到無圖想圖、畫圖.
求解本題的關鍵是作出軸截面圖,把問題轉化為矩形內切兩等圓.作出軸截面,如圖1所示,設鐵球的半徑為 r ,由幾何關系得
|AB|2=(8-2r)2+(9-2r)2=(2r)2,
解得 或
因為 rlt;4 ,所以
0
本題源自工程學中的包裝問題,是高考球體問題的經典變式.如果列三元方程組求解,說明缺乏空間問題平面化的轉換能力,沒有回歸球體問題的本質.球的問題常常化歸為球心和其他點組成的平面或多面體的截面問題.
例5 (第19題)甲、乙兩人進行乒乓球練習,每個球勝者得1分,負者得0分.設每個球甲勝的概率為 ,乙勝的概率為 q,p+q=1 ,且各球的勝負相互獨立.對正整數 k?2 ,記 pk 為打完 k 個球后甲比乙至少多得2分的概率, qk 為打完 k 個球后乙比甲至少多得2分的概率.
(1)求 ?3°?4 (用 ΣP 表示);
(2)若 =4,求p;
(3)證明:對任意正整數 m,p2m+1-q2m+1lt;
分析本題以熟悉的乒乓球練習得分為情境,引入了事件,并研究其概率之間的關系,是2024年數學高考新定義問題的延續和新探索.解決此類問題的核心是新舊知識的轉化和聯系,即先按照考題給出的要求將新知識“翻譯\"為舊知識,再用學過的舊知識進行解答.解題的突破點是以題目給定的條件和結論作為線索,按圖(或表)索驥,形成猜想,綜合分析出命題人想要考查的核心知識點.解決這類問題的思路是“現象一規律(共性)一猜想原理一挖掘原因”,考生需要通過一些具體的例子,有意識地去總結規律并形成猜想,再將這個過程抽象成數學語言.例如,本題通過解決第(1)問,尋找概率之間的變化,就可以順利寫出遞推關系,然后作差后利用已知條件和組合數性質證明不等式.此題源自博弈論的連勝概率模型,很好地避開了馬爾科夫鏈解題的套路,真正實現考查學生探索能力的要求,有助于拔尖創新人才的選拔,
3對高中數學教學及復習備考的啟示
1)回歸教材,夯實基礎,掌握必備知識
2025年數學新高考1卷有不少題目(如前面的例1~ 例4)都是以教材中的典型例題、習題以及素材為基礎進行改編或重組的.因此,教師在高三復習教學中要深人研究教材,用好教材,深人研究各主要版本教材中的經典例題和習題,使學生了解知識的發生、發展和應用的全過程.回歸教材要注意以下三點:深入理解核心概念、重新溫習重要定理和公式的推導、梳理解題方法.具體可以從以下三個方面入手:一是教師要針對性地精心設計一些典型易混易錯問題,引導學生厘清數學概念的內涵和外延,準確把握概念間的區別與聯系,會用概念進行辨析、思考、運算、推理等,提升學生的數學抽象、數學運算和邏輯推理等數學學科核心素養;二是教師要引導學生自主推導教材中的重要定理、公式、結論等,讓學生明確知識的發生、發展過程,理解知識的內在聯系和形成過程中所蘊含的思想方法,進而形成知識體系,實現知識間的融會貫通;三是教師要充分挖掘教材中典型例題、習題以及素材的價值,通過一題多變、拓展延伸等手段,激發學生的學習興趣,讓學生學會思考,從而積累解決問題的基本活動經驗,提高解題效率,培養創新思維,提高復習實效.
2)依據課程標準建構知識體系,筑牢素養根基
數學課程標準對教、學、評具有指導作用,是高考數學考查內容范圍和考查要求的依據.《中國高考評價體系》是高考數學命題理念的依據,高考備考要以《中國高考評價體系》為指導,以數學課程標準為依據,明確“一核、四層、四翼”的考查要求,遵循數學復習規律,把握高考命題方向,注重構建數學知識體系,完善認知結構,筑牢素養根基.
3)細研真題,明確備考方向
高考真題是命題專家對考試內容的深思熟慮、對學生水平的客觀判斷后精雕細磨的產物,仔細研究高考真題對復習備考、理解課程標準、理解新高考的要求意義重大.
研究高考真題,宏觀上要從以下幾個方面入手:一是通過研究近年高考真題,尋找命題趨勢和變化,如真實情境下探究能力和創新能力的考查是近兩年的命題熱點;二是通過研究相同考點試題,尋找命題規律,如抽象函數問題、三次函數問題、立體幾何中平行與垂直問題等都是近兩年的常考類型;三是通過研究不同高考試卷的試題,尋找命題特點,預測未來考向;四是研究教材例題和習題,尋找題目原型,回歸教材原點,針對每一道高考真題,微觀上要研究命題考查的意圖、命題選材的視角、命題題型的特點、命題設問的特點、命題答案的擬制等.
4)課堂教學為根提效率,培養關鍵能力
2025年數學新高考Ⅱ卷通過創新情境設計、設問方式,破除套路,進而深化基礎性和探索能力的考查,強調對“四基、四能\"的深刻理解,規避高等數學內容和套路化解題模式的直接應用,引導中學教學遵循教育規律,嚴格按照課程標準和《中國高考評價體系》實施教學.因此,教師要回歸教材,立足課堂教學,以課堂教學為根,把教材講透,把精力放在培養學生的數學思維上,精準高效開展高三各個階段的復習備考.
總之,高中數學課堂教學應以課程標準、《中國高考評價體系》為依據,淡化技巧、破除套路,回歸數學本質;掌握基本方法,培養解題思維;克服思維定式,用數學思想引領解題方向,提升學生的理性思維能力和探究能力.
(完)