林春斌
深度學(xué)習(xí)是指在教師的引導(dǎo)下,學(xué)生圍繞具有一定挑戰(zhàn)性的主題,積極參與,充分體驗知識的發(fā)生發(fā)展過程,獲得思維有效生長的學(xué)習(xí)過程.這也是學(xué)生深刻掌握核心知識,把握數(shù)學(xué)本質(zhì),形成良好思維品質(zhì)和積極情感態(tài)度與價值觀的過程.本文中以一道試題的教學(xué)為例,具體談?wù)勅绾沃饘由钊?,讓“深度學(xué)習(xí)”真正發(fā)生.
1重基礎(chǔ),通概念,獲得理解能力
只有夯實基礎(chǔ),才能筑起高樓大廈.概念是數(shù)學(xué)的基礎(chǔ),是獲得數(shù)學(xué)知識與技能的核心.但有些教師在高三復(fù)習(xí)階段,存在重解題、輕概念的行為,這就造成了概念與解題的脫節(jié),導(dǎo)致學(xué)生在解題時漏洞百出.鑒于此,針對復(fù)習(xí)中的解題教學(xué),教師首先要引導(dǎo)學(xué)生分析問題涉及到的知識點、解題方向與考查目標(biāo).
原題已知函數(shù)f(x)=ex+e-x,e為自然對數(shù)的底數(shù),如果正數(shù)a滿足以下條件:存在x0∈[1,+∞)使f(x0)<a(-x30+3x0)成立,試比較ae-1與ea-1的大小,并證明.
師:大家都知道函數(shù)y=lnxx是由y=lnx與y=x相除而來,我們對它們的圖象與性質(zhì)都比較熟悉,現(xiàn)在請大家將這兩個函數(shù)的圖象畫出來(見圖1).大家有沒有發(fā)現(xiàn),解題中遇到的函數(shù)很大一部分都是由基本初等函數(shù)復(fù)合或運算后獲得的,有時會增加一些參數(shù).
設(shè)計意圖:給出題目后,不急于讓學(xué)生解題,而是先帶領(lǐng)學(xué)生回顧基本初等函數(shù)的圖象與性質(zhì),讓學(xué)生感知復(fù)雜函數(shù)的由來,以探尋到學(xué)生認(rèn)知的最近發(fā)展區(qū),讓學(xué)生從基礎(chǔ)知識著手,逐層深入,獲得知識間的聯(lián)系.
師:請大家畫出y=lnxx的圖象,并說說它的性質(zhì).
(學(xué)生畫圖,教師投影.)
生1:函數(shù)y=lnxx的定義域是(0,+∞).在x∈(0,e)時,該函數(shù)單調(diào)遞增;在x∈(e,+∞)時,該函數(shù)單調(diào)遞減.在x=e時,函數(shù)存在最大值為1e.如圖2,根據(jù)性質(zhì)畫出函數(shù)y=lnxx圖象,圖象向右、向下分別以x軸、y軸為漸近線.
師:非常好!如果a=ln22,b=ln33,c=ln55,那么a,b,c之間存在怎樣的大小關(guān)系?
生2:根據(jù)a=ln22=ln44,可設(shè)函數(shù)f(x)=lnxx,由函數(shù)在(e,+∞)上單調(diào)遞減,可知f(3)>f(4)>f(5),即b>a>c.
設(shè)計意圖:y=lnxx的性質(zhì)是解決本題的基礎(chǔ),教師引導(dǎo)學(xué)生體驗并得出它的單調(diào)性,對解題具有舉足輕重的影響.這也是研究復(fù)雜函數(shù)問題的基本過程,教師以小步子、低起點的方式鋪設(shè)臺階,目的在于讓學(xué)生深度理解問題的本質(zhì),從而達到融會貫通的目的.
通過以上教學(xué)引導(dǎo),學(xué)生的思維得以“熱身”.此過程,從基礎(chǔ)函數(shù)逐漸拓展到復(fù)雜函數(shù),拾級而上的教學(xué)方式,不僅夯實了學(xué)生的知識基礎(chǔ),還增強了學(xué)生的理解能力,讓學(xué)生的思維螺旋式上升.
2重過程,通思維,形成遷移能力
解題教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生思維與能力的過程,就題論題只是將學(xué)生局限于知識的某一面,只有注重過程發(fā)展的教學(xué),才能讓學(xué)生從真正意義上獲得數(shù)學(xué)本質(zhì).在引導(dǎo)學(xué)生回顧知識本源的基礎(chǔ)上,可通過問題構(gòu)造y=lnxx類的函數(shù),來進行知識的遷移,達到通思維、獲能力的目的.
師:已知a,b為實數(shù),且b>a>e,e是自然對數(shù)的底數(shù),求證ab>ba.
生3:因為b>a>e,所以欲證ab>ba,只需證明lnab>lnba,也就是證lnaa>lnbb.構(gòu)造函數(shù)y=lnxx,因為函數(shù)在(e,+∞)上單調(diào)遞減,所以lnaa>lnbb.
師:太棒了!通過取對數(shù)的方法,將指數(shù)問題轉(zhuǎn)化成對數(shù)的問題來分析,再結(jié)合函數(shù)y=lnxx的單調(diào)性,就輕松解決了問題.現(xiàn)在請大家思考:已知m,n為正整數(shù),1<m<n,求證(m+1)n>(n+1)m.
生4:設(shè)m,n為實數(shù),同時2≤m≤n,想要證得(m+1)n>(n+1)m,只需要證明ln(m+1)n>ln(n+1)m,也就是證明ln(m+1)m>ln(n+1)n.考察函數(shù)g(x)=ln(x+1)x(x≥2),即要證明g(m)>g(n).因為g′(x)=xx+1-ln(x+1)x2,當(dāng)x≥2時,xx+1<1,ln(x+1)≥ln3>1,所以g′(x)<0,則g(x)在(e,+∞)上單調(diào)遞減,因而g(m)>g(n).
設(shè)計意圖:本題直接解答,對學(xué)生而言難度較大,但這又是高考重點考查內(nèi)容之一.為此,筆者引導(dǎo)學(xué)生通過構(gòu)造函數(shù)來思考,真可謂是柳暗花明.將函數(shù)y=lnxx逐漸拓展為y=ln(x+1)x,讓學(xué)生充分感知處理一類問題的策略,達到舉一反三的效果.
經(jīng)過以上逐層遞進的探討,學(xué)生對轉(zhuǎn)化過程已經(jīng)有了明確的認(rèn)識,筆者見臺階也鋪設(shè)得差不多了,遂將學(xué)生的思路引到原題的解題上.
生5:要比較ae-1與ea-1的大小,可以考慮用取對數(shù)構(gòu)造函數(shù)的方式來處理,但此過程會受a值的影響,因此需根據(jù)條件先明確a的范圍.
學(xué)生經(jīng)過合作交流,獲得a>e+e-12的結(jié)論.
生6:根據(jù)a的取值范圍,可確定ae-1與ea-1都大于1,因此可取自然對數(shù)得(e-1)lna與(a-1)lne,將二者同時除以(e-1)(a-1),可得lnaa-1與lnee-1,再比較這兩者的大小即可.
師:思路不錯!將問題完美地進行了轉(zhuǎn)化,接下來請另一位同學(xué)繼續(xù)接力.
生7:構(gòu)造函數(shù)h(x)=lnxx-1(x>1),它的導(dǎo)數(shù)則為h′(x)=1-1x-lnx(x-1)2.令m(x)=1-1x-lnx,那么m′(x)=1x2-1x=1-xx2(x>1),則m(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞減,所以m(x)<m(1)=0.因此h(x)<0,則h(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞減.
當(dāng)a∈e+e-12,e時,根據(jù)e>a可得h(e)<h(a),也就是ae-1>ea-1;當(dāng)a=e時,有h(e)=h(a),也就是ae-1=ea-1;當(dāng)a∈(e,+∞)時,根據(jù)e<a可得h(e)>h(a),也就是ae-1<ea-1.
設(shè)計意圖:從對基礎(chǔ)知識的回顧—初步應(yīng)用—深入理解—知識遷移,學(xué)生逐層深入地體會了知識的融會貫通過程,有效地訓(xùn)練了分析問題與解決問題的能力.
深度學(xué)習(xí),并不是將知識傳輸、平移給學(xué)生,而是引導(dǎo)學(xué)生感知知識的形成與發(fā)展歷程,由淺入深地引申問題,以激發(fā)學(xué)生參與的積極性,讓學(xué)生自主地進入知識發(fā)展的情境中,感知知識的再創(chuàng)造過程,為形成良好的解題能力與核心素養(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ).[HJ1.8mm]
3重總結(jié),通思想,形成解題能力
總結(jié)對解題教學(xué)來說,具有畫龍點睛的作用.好的總結(jié)方式,能幫助學(xué)生厘清知識的脈絡(luò),讓學(xué)生產(chǎn)生一種豁然開朗的感覺.教學(xué)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維,幫助學(xué)生獲得良好的數(shù)學(xué)思想與方法,最終形成較好的解題能力與可持續(xù)性發(fā)展的能力.
師:通過以上過程,大家非常圓滿地解決了一道難題,其實本題還可以作進一步的深入研究.請大家回顧以上教學(xué)過程,看看有沒有什么新的發(fā)現(xiàn)?
生8:從以上所構(gòu)造的函數(shù)g(x)=ln(x+1)x與h(x)=lnxx-1來看,函數(shù)g(x)的圖象可以通過將h(x)的圖象向左平移一個單位長度而獲得,同時函數(shù)h(x)=lnxx-1又可以由y=lnx與y=x-1相除而來,因此問題又回歸到最初的兩個基本函數(shù)“y=lnx與y=x-1”中去了.結(jié)合之前的探索方法,可結(jié)合圖象或?qū)?shù)來獲得函數(shù)h(x)的單調(diào)性.
師:非常好!所有的復(fù)雜問題都是由簡單的基礎(chǔ)問題所構(gòu)成,當(dāng)我們遇到棘手的問題時,不要被它的表面難度所嚇倒,而應(yīng)以它的基礎(chǔ)問題為研究的著手點,循序漸進地抽絲剝繭,必然能獲得問題的本質(zhì),從而順利解決問題.數(shù)學(xué)家華羅庚認(rèn)為:“解決數(shù)學(xué)問題的一個重要訣竅,就是要善于退,一直退到最原始而不失重點的地方為止.”
總之,教育的目的不僅僅是為了升學(xué),更重要的是為了育人.因此,學(xué)生在課堂中的收獲應(yīng)是三維立體的,包括知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等方面.利用啟發(fā)式的教學(xué),由淺入深、逐層深入地引導(dǎo)學(xué)生進行深度學(xué)習(xí),是超越生理學(xué)、心理學(xué),達到推動人類進步與發(fā)展的教學(xué).