☉江蘇省震澤中學(xué)特級教師 郭建理

運(yùn)用導(dǎo)數(shù)解決不等式問題的幾點(diǎn)思考

☉江蘇省震澤中學(xué)特級教師 郭建理

郭建理，現(xiàn)年42歲，本科學(xué)歷，曾榮獲：全國優(yōu)秀教師、第八屆“蘇步青數(shù)學(xué)教育獎”、河南省特級教師、河南省名師，中學(xué)高級教師、河南省教育廳學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人、河南省骨干教師、駐馬店市名師、駐馬店市人民政府表彰的“新世紀(jì)學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人”等榮譽(yù)稱號.于2003—2010年任河南省上蔡縣第二高級中學(xué)教學(xué)副校長，現(xiàn)就職于江蘇省震澤中學(xué).曾出版多部高中數(shù)學(xué)教輔著作，任主編、副主編，多篇論文在核心期刊及省級刊物上公開發(fā)表.教育箴言：數(shù)學(xué)使人健腦，數(shù)學(xué)使人明智，數(shù)學(xué)使人對世界充滿悟性.

近期接上級教育研究部門通知要在全市開展名師展示課活動，作為一名特級教師首當(dāng)其沖，既要積極踴躍，又要率先垂范.課題定為“導(dǎo)數(shù)在不等式問題中的應(yīng)用”，四個名師同時講授一節(jié)課，就是現(xiàn)在全國各地教研活動中比較與時俱進(jìn)的“同題異構(gòu)”，不一樣的名師，又如何呈現(xiàn)不一樣的精彩？筆者對這節(jié)名師展示課的幾個環(huán)節(jié)未雨綢繆，關(guān)鍵部分構(gòu)思如下.

一、內(nèi)容確定形勢化

學(xué)情分析：展示課開課之日高二年級已結(jié)束導(dǎo)數(shù)一章的教學(xué)，學(xué)生剛剛學(xué)習(xí)過導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用：導(dǎo)數(shù)在函數(shù)中的應(yīng)用，導(dǎo)數(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，又不等式一章的教學(xué)中學(xué)生對不等式有解、恒成立這類題型及其解決的思想方法較為熟悉；考情分析：縱觀近幾年的高考試題，全國二十幾套高考數(shù)學(xué)試卷對不等式方面的考查主要體現(xiàn)在以下三個方面：不等式的解法、不等式的應(yīng)用、不等式的證明，而利用導(dǎo)數(shù)解決不等式問題已成為命題的熱點(diǎn).那么運(yùn)用導(dǎo)數(shù)解決不等式哪些問題？幾番輾轉(zhuǎn)反側(cè)，幾點(diǎn)靈感顯現(xiàn)：課型界定為復(fù)習(xí)課，既要體現(xiàn)不等式的主要問題，又要體現(xiàn)導(dǎo)數(shù)方法的運(yùn)用，故授課內(nèi)容確定為函數(shù)背景下的不等式有解、不等式恒成立求參數(shù)的取值范圍和不等式的證明問題.由于前兩個問題在不等式一章中，其解題思路學(xué)生已耳熟能詳，所以教學(xué)的重點(diǎn)放在不等式的證明上.

二、問題設(shè)計(jì)最優(yōu)化

美籍匈牙利數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)教育家喬治·波利亞在名著《怎樣解題》中對課堂上的例題的篩選持有這樣的指導(dǎo)性意見：如果老師把分配給他的時間都用來讓學(xué)生操練一些常規(guī)的運(yùn)算，那么他就會扼殺他們的興趣，阻礙他們的智力發(fā)展，相反地他用和學(xué)生知識相稱的題目來激起他們的好奇心并用一些激勵性的問題去幫助他們解答題目，那么就能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的興趣和習(xí)慣，并教給他們某些方法.導(dǎo)數(shù)在不等式問題中的應(yīng)用這節(jié)課要培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生一種數(shù)學(xué)思想——等價轉(zhuǎn)化的思想，學(xué)習(xí)運(yùn)用幾種數(shù)學(xué)方法：構(gòu)造函數(shù)法、導(dǎo)數(shù)法、數(shù)形結(jié)合法、分離參數(shù)法等，因此本節(jié)復(fù)習(xí)課的載體——問題的設(shè)計(jì)要體現(xiàn)出最優(yōu)化的特點(diǎn)：即問題要具有典型性（能體現(xiàn)通法通解）、層次性（有梯度，學(xué)生知識范圍內(nèi)力所能及）、發(fā)散性（多角度思考，一題多解）、探究性（拓展研究，知識升華）、綜合性（知識交匯、融會貫通）.如解題教學(xué)中例題設(shè)置為：

例1已知函數(shù)f（x）=x3-ax2+10，在區(qū)間［1，2］內(nèi)至少存在一個實(shí)數(shù)x，使得f（x）＜0成立，試求實(shí)數(shù)a的取值范圍.

例2已知函數(shù)f（x）=ax+ln x，g（x）=a2x2（a＞0），若f（x）≤g（x）對一切x都成立，試求實(shí)數(shù)a的取值范圍.

三、教學(xué)過程程序化

中學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中問題和問題的解決是教學(xué)的生長點(diǎn)，問題解決式的解題教學(xué)流程大致可分為以下幾個步驟：預(yù)熱（創(chuàng)設(shè)情境，循序漸進(jìn)）——審題（獲取信息、整合信息）——分析（處理信息，尋求突破）——實(shí)施（依據(jù)算法，完善流程）——拓展（變式教學(xué)，聯(lián)想分析）——總結(jié)（歸納規(guī)律，提煉方法）.本節(jié)課開始設(shè)置了如下熱身訓(xùn)練，練習(xí)1：不等式|x+1|-|x-2|≤a的解集非空，試求a的取值范圍；練習(xí)2：若不等式|x+1|-|x-2|≤a的解集為R，試求a的取值范圍.前者為不等式有解問題，后者為不等式恒成立問題，讓學(xué)生在預(yù)熱中回顧知識，在對比中感知數(shù)學(xué).

四、教學(xué)方法多樣化

本節(jié)課是以解題教學(xué)為主線的復(fù)習(xí)課，解題中采用類比、對比、變式教學(xué)、一題多解、多題一解、總結(jié)、歸納、反思、自主探究等教學(xué)方法.

（1）熱身訓(xùn)練中1和2的對比.練習(xí)1：a≥（|x+1|-|x-2|）min=-3，練習(xí)2：a≥（|x+1|-|x-2|）max=3，問題的形式雖差之毫厘，但解題思路卻大相徑庭.

（2）例1、例2的解題教學(xué)預(yù)設(shè)片段采擷.①題型的對比：例1為一個函數(shù)的“存在命題”問題，例2為兩個函數(shù)的“全稱命題”問題.②解決思路的對比：例1中（fx）＜0有解?（fx）min＜0，例2中（fx）≤g（x）恒成立?（fx）-g（x）≤0?［（fx）-g（x）］max≤0.③求解方法的對比：例1中分離參數(shù)得a＞x+，構(gòu)造函數(shù)g（x）=x+，利用導(dǎo)數(shù)可求g（x）=g（2）=，則a＞；例2中直接構(gòu)造函數(shù)h（x）=（fx）-ming（x），利用導(dǎo)數(shù)可求④反思和歸納總結(jié)：對例2在參數(shù)a無法分離的情況下若轉(zhuǎn)化為（fx）≤g（x）恒成立?（fx）max≤g（x）min，因?yàn)檫@里的x對（fx）、g（x）來說是統(tǒng)一的，所以這種轉(zhuǎn)化非等價轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致誤入歧途而南轅北轍；對例1若利用導(dǎo)數(shù)法直接求（fx）min＜0，則將遇到多種討論，這里采用分離參數(shù)的方法化難為易、化繁為簡.對不等式有解、不等式恒成立求參數(shù)的取值范圍的問題，解決時首先運(yùn)用等價轉(zhuǎn)化思想，通過構(gòu)造函數(shù)的方法把不等式問題轉(zhuǎn)化為求函數(shù)最值的問題，然后用導(dǎo)數(shù)法求最值，有時要注意分離參數(shù)法在尋求突破口時的運(yùn)用.

五、思路探究主體化

解題教學(xué)中思路的探究以學(xué)生為主體，面對新的問題，學(xué)生有點(diǎn)兒無所適從時，要創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)膯栴}情境，喚醒學(xué)生已有的知識與新問題的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生找到問題的突破口，讓學(xué)生感到解決問題的金鑰匙掌握在自己手中，達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力.為提高課堂效率，教學(xué)簡案在開課前一天晚上下發(fā)，通過學(xué)生的預(yù)習(xí)演練，有利于課堂上師生互動，共同探討.

六、牛刀小試變式化

數(shù)學(xué)課堂教學(xué)是教師主導(dǎo)下的授之以漁的過程，學(xué)生初步掌握了漁的思想方法，若沒有可漁的場所，時間長了，則漁技不好使乃至漁技盡失，好像學(xué)習(xí)游泳只聽教練講解方法而不下水，一遭入水難免動作失靈而嘗夠苦水.所謂的牛刀小試變式化就是在落實(shí)講練結(jié)合時，所選問題的練習(xí)強(qiáng)化方向，要體現(xiàn)出課堂教學(xué)的生長點(diǎn)，亦即課堂例題的變式訓(xùn)練，通過及時適度的針對練習(xí)，以鞏固強(qiáng)化課堂教學(xué)所得，從而練中有所悟，利于知識的拓展升華.數(shù)學(xué)教育家波利亞曾形象的指出：“好問題同某種蘑菇有些相像，它們都成堆地生長，找到一個以后，你應(yīng)當(dāng)在周圍找一找，很可能附近就有好幾個.”數(shù)學(xué)課堂通過變式教學(xué)，不但使學(xué)生能舉一反三，而且能使教學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)的變化，使學(xué)生成為創(chuàng)造的主人.