浅谈数学研究性学习的实践与认识
圆锥曲线的本质是几何问题代数化,有些习题看起来很平常,实际上反映了相关数学理论的本质属性,蕴含着丰富的数学思维方法和思想精髓,是创新思维的生长点,这就需要教师适时引导学生不断的发展,引申,变迁问题,进行研究性学习,从而培养学生发现问题,提出问题,分析问题和解决问题的能力.图1
学生很快呈现出本题的代数计算过程.
解析:若直线l与x轴重合,命题显然成立.
若直线l不与x轴重合,设直线l的方程为my=x-1,
联立my=x-1
平面中,两条不平行的直线相交于一点是显然的,但是3条直线相交于同一点应该不仅仅是巧合,背后到底“隐藏”着什么样的数学原理呢?我们能不能从问题出发,试着对问题进行一般化研究,变式研究,推广研究,类比研究,甚至可以研究这一类问题的本质.
一个星期后的数学课上,学生互相交流探讨所研究的问题与结论,学生对于问题的变式研究,类比研究大大超出我的预料,在课上,每个同学都积极参与,力求用最精炼的语言表达结论,用最严谨简洁的过程证明结论的正确性,课后学生齐心协力,更是挖掘了问题的本质.1问题探究,披沙拣金
拓展研究一平面直角坐标系中,椭圆C:x29+y25=1的左、右顶点分别为A、B,经过点(1,0)的直线l与椭圆C交于M、N两点,则直线AM、BN的交点轨迹是直线x=9.
第二个结论是对第一个结论的推广,证明了在任意椭圆中这样两直线的交点轨迹均是直线,轨迹方程只与直线所过的定点和椭圆中的系数a有关.
前面已证直线AM、BN的交点P(a2t,yp),易得OP?OT=a2.
看到这样的结果,学生脸上露出惊讶的表情,他们从中体会到数学的神奇,一个看似很平常的问题,竟然得到这么和谐漂亮的结论.
经过不断的拓展研究,条件不断的一般化,直线过x轴上任意一点T(t,0)(t≠0)推广为过平面内任意一点时向量点乘积为定值的结论依然成立.
证明过程类似,从略.
如果将椭圆改为圆,结论也成立.圆可以看作是椭圆的特殊情况,在计算的过程中a、b的大小是否相等并不影响计算的结果,.
从三线共点到结论“OP?OQ=a2”如此简洁,如此美妙,直觉告诉我们这决不是偶然,肯定有其必然性,研究后发现本题有丰富的背景,它与极点和极线的知识有关.
实际上,关于极点和极线,有如下两个常用的结论:图2
E,F,G,H,设EG,FH交于M,EH,FG交于N,则称MN为点P对应
的极线,同理,称PN为点M对应的极线,PM为点N对应的.极线;
(2)对于椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0),点P(x0,y0)对应的极线为
有了极点极线知识,我们所拓展研究的问题就很容易解释了:
当直线l过x轴上任意一点T(t,0)(t≠0)时,点T(t,0)对应的极线为过点P且垂直于x轴的直线x=a2t,此时P(a2t,y0),所以OP?OT=a2.
当直线l过平面内任意一点T(t,s)(s≠0)时,直线l与x轴的交点为Q(m,0),点Q对应的极线还是过点P且垂直于x轴的直线x=a2m,此时P(a2m,y0),所以OP?OQ=a2.2研究性学习实践的认识
课堂是教学变革的主战场,研究性学习只有根植于课堂,变成课堂教学中的一种常用方式,才能由一种开放的教育思想变为可行的教学实践,才能真正发挥其应有的价值[1].在理论学习和教学实践中,数学课堂探究性学习必须依照数学学科的特点,努力凸显其固有的问题性、自主性、过程性和开放性.
2.1问题性
“问题是数学的心脏”,它促使人们对数学本质的探索,推动人们对数学真理的发现.没有问题也就难以诱发和激起探究欲望,感觉不到问题存在也就不会生成认知上的需要,就不会深入思考,学习也只能是表面和形式的训练.数学研究性学习强调通过问题来进行学习,把问题看成学习的动力、起点和贯穿学习过程的主线[2].教学中,教师要关注课本例题和习题的结论,应该主动地寻找知识的生长点和思维的发散点,不断地发展引申、变迁问题,进行探究.通过学习生成问题,把数学学习看成是发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程.