抓特征 明方向 优策略 提素养——从一道解析几何高考题的解题说起

发表时间:2021/7/6   来源:《中小学教育》2021年8期   作者:王成维
[导读] 本文从一道高考试题的来源说起,经历从剖析问题的特征和明确解题的方向


        王成维
        浙江省慈溪市浒山中学
        摘要:本文从一道高考试题的来源说起,经历从剖析问题的特征和明确解题的方向,将平时积累的经验进行迁移,揭示出问题本质,优化解题策略,培养数学素养.
        关键词:问题本质;核心素养

《普通高中数学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称“课程标准”)指出:“全面落实立德树人要求,深入挖掘数学学科的育人价值,树立以发展学生数学学科核心素养为导向的教学意识,将数学学科核心素养的培养贯穿于教学活动的全过程.” 因此,在平时的教育教学过程中,要落实核心素养的培养.那么,我们在解题教学中如何落实呢?笔者认为,高考数学试题既考查学生对基础知识和方法的掌握,又考查对数学思想和本质的理解.如果我们在解题中能挖掘背景,抓住特征,明确方向,从而达到优化计算.下面笔者通过对一道浙江高考试题的探究与剖析,就“如何研究学生在解题过程中,抓住问题本质,优化解题策略,提升核心素养”与大家一起探讨.
1  试题呈现
题目1  已知点为抛物线的焦点,过点的直线交抛物线于、两点,点在抛物线上,使得的重心在轴上,直线交轴于点,且在点的右侧.记,的面积分别为,.求的最小值及此时点的坐标.
        (2019年浙江省数学高考试题改编)
2  命题意图与试题来源
2.1  命题意图
高考试题中,通过平面图形的展现是解平面解析几何问题的关键,并通过严密的计算来解决问题,既体现了数形结合思想的应用,也考查了直观想象、数学运算、数学建模、逻辑推理和数学抽象等数学素养.
2.2  试题来源
对平面解析几何的内容,学生普遍感觉运算大且以易算错.但不管怎么考,笔者发现,在以往的高考或模拟试题中,还是有轨迹可循的,如:
        题目2  设抛物线的焦点为,抛物线上的点到轴的距离等于.
        (Ⅰ)求的值;
        (Ⅱ)若直线交抛物线于另一点,过点与轴平行的直线和过点与垂直的直线交于点,与轴交于点,求点的横坐标的取值范围.
(2016年浙江省数学高考试题(文))
3  问题的探究与解答
一)理清思路,明确方向
对解析几何的解答题,主要采用 “设而求”与“设而不求”的思想方法.因此我们以此为导向,寻求问题的思路,进而通过运算解决问题.
思路一 借助题目2的解题经验,采用“设而求”的思想,即设点的坐标,通过运算求出其它的点,以此来表示,的相关边长,从而可以计算面积,再利用基本不等式求最值.
思路二 按照“设而不求”的思想,抓住“点是的重心”,利用几何关系将与的面积,与的面积进行转化,从而得到与的面积比,最后利用基本不等式求最值.
二)精确计算,优化对比
由题意得抛物线的方程为.
    方法一、(设而求)设(),,,.
因直线过点,故直线的方程为,
联立方程组,消去并整理得,
故,即,所以.
因为是的重心,
所以,
代入得       ,.
所以直线方程为,即,
所以.
因在点的右侧,故.从而
        .
令,
        .
当且仅当即时取等号,
所以的最小值为,此时.
    方法二、设,,,,,,不妨设,
因为                           点是的重心,
所以                              ,
由               ,,且
可得                         .
由,,三点共线,可得,同理可得,
因为,所以,
令,则
          ,
当且仅当即时取等号.
所以的最小值为,此时.
4  解题感悟与反思
        课程标准指出:“教师要把教学活动的重心放在促进学生学会学习上,积极探索有利于促进学生学习的多样化教学,不仅限于讲授与练习,也包括引导学生阅读自学、独立思考、动手实践、自主探索、合作交流等.”也就是说,我们在教学过程中不能就题论题,而是要通过解题,善于总结基本概念、方法和数学思想,抓住问题本质,再将问题所体现的内涵和方法进一步引申,切实提升数学素养.
        (1)夯实基础
        注重数学核心概念的学习,并要加以理解和应用;要分析问题的特征,洞悉问题的本质,同时要掌握解题的基本思想方法,会总结解题经验并能迁移,便于解决新的问题.如求解圆锥曲线综合题时要注意两大思想“设而求”与“设而不求”,要明确哪些可以用“设而求”思想,哪些可以用“设而不求”思想,用哪种思想使得计算简便等.
        (2)注重变式
        要改变问题的形式,使学生在解题中获得的知识、方法、技能和活动经验能顺利迁移,并能进一步归纳、拓展,逐步挖掘本质,从而提高解题的能力,切实提升数学素养.如平面解析几何的变式主要有:改变图形的特征和部分条件等,我们可以引导学生分析特征,理清思路,挖掘思想方法:数形结合、函数与方程和转化化归思想,培养学生的方程、函数、不等式和几何意识.题目1的变式如下:
变式1.已知点是椭圆的左焦点,且,过点的直线交椭圆于、两点,点在椭圆上,使得的重心在轴上,直线交轴于点,在椭圆内且在点的右侧.记,的面积分别为,.求的最小值及此时点的坐标.
变式2.(义乌市2020学年高三第一次模拟)已知抛物线的焦点为,斜率为的直线过点,直线与抛物线相交于,两点.
(1)求抛物线的方程;
(2)直线过点,且倾斜角与互补,直线与抛物线交于,两点,且与的面积相等,求实数的取值范围.
总之,在平时的教学中,我们要立足于基础,引导学生分析问题特征,抓住问题本质,以培养学生的运算和思维能力.留给学生足够的思考和交流的时间和空间,让其发现问题的切入点、方法源,理解基础知识,掌握基本思想方法,内化基本活动经验,并通过一题多解和变式训练,来逐步巩固课堂成果,以锻炼学生良好的思维品质,提升学生数学学科核心素养.

参考文献:
[1][1]刘峰. 浅谈解析几何题的解题策略——以一道模考题为例[J]. 数学教学通讯, 2013, 000(009):51-52.
[2]闫伟, 吴银军. 把握本质 通透解题 提升素养——对一道解析几何模考题的探究与思考[J]. 数学教学通讯, 2020(30).
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