省级统一命题背景下初中数学复习教学的思考与实践

作者: 王红权

省级统一命题背景下初中数学复习教学的思考与实践0

摘    要:省级统一命题意味着标准评价的统一,即依标命题.教师需要切实理解课程标准,着力构建以提升能力、发展素养为锚点的复习课堂教学新范式.在复习教学中,教师可系统梳理知识,使学生“温故知新”,引导学生学会综合运用知识解决问题,做到“融会贯通”. 教师需要以一般观念为统领,进行单元整体教学设计,梳理相关知识的内容逻辑和教学逻辑,帮助学生完善知识结构体系.教师还要厘清作业设计的误区,设计完整的训练系统,并结合多元的评价,推动学生高效学习,进而实现核心素养的真正落地.

关键词:单元整体设计;复习教学;初中数学

初中学业水平考试省级统一命题需要依据义务教育课程标准,坚持素养导向、知识与能力并重的基本原则,以必备知识为载体,着重考查核心素养和关键能力.省级统一命题意味着评价标准的统一,即依标命题,这对教师和学生都提出了挑战.正如《中共中央  国务院  关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》中指出的那样,需要切实“引导教师深入理解学科特点、知识结构、思想方法”,进一步理解课程标准,理解“教—学—评”一致性的内涵.因此,当务之急是着力改变复习教学的基本模式,如“罗列知识点(美其名曰“画思维导图、知识结构图”)+分析题型套路+刷题”的模式等,使课堂教学从“教师中心”“知识中心”转变为“核心素养导向”,着力构建以提升能力、发展素养为锚点的数学复习课堂教学新范式.

一、梳理·运用:构建联系,提升能力

提升能力、内化素养,既是复习(本文所指的复习是学段末的综合复习)的途径,也是复习的目的.复习时,教师既要系统梳理知识,使学生“温故知新”,也要引导学生学会综合运用知识解决问题,做到“融会贯通”.也就是说,复习教学既要引导学生构建数学知识之间的联系,更要让学生透彻理解数学的本质.

(一)梳理的目的是建立知识之间的关联

当下复习课教学中流行的梳理,只停留在基础知识的罗列层级,常见的形式是知识列表、填空或思维导图等,虽也能呈现出一定的结构特征,但这种结构比较松散,追求的只是知识的覆盖.这种梳理方式只适用于章新课结束的复习,即在章新课结束时,教师引导学生通过梳理使所学知识结构化,明晰该章的学习重点和难点.而中考前总复习中的梳理,应该是梳理知识之间的关联以及它们是如何关联的.实际上,关联两个或多个不同知识的纽带,往往是它们最为核心的部分,因此通过梳理,既可以实现透彻理解数学本质的目的,也能使知识具有整体性和良好的结构.

情形一:在复习A知识(知识群)时,建立知识A与知识B或者场景C之间的联系.例如,特殊三角形与场景的关联有:(1)矩形的两条对角线把矩形分割成4个直角三角形和4个等腰三角形;(2)正方形的两条对角线把正方形分割成4个等腰直角三角形;(3)菱形的两条对角线把菱形分割成4个等腰三角形和4个直角三角形;(4)垂径定理就是等腰三角形与圆(场景)结合的结果;等等.特殊三角形与知识的关联有:(1)与一般三角形的关联(如“投影”);(2)与特殊三角形的关联(如“黄金比”);等等.特殊三角形与场景和知识的关联如图1所示.

通过场景关联,学生能熟悉知识A在场景B中的位置关系和数量关系(特殊性质),增加学习体验,积累学习经验,为未来解题提供熟悉的环境和有用的经验.通过知识关联,学生能更为深刻地理解对象的性质.如直角三角形与一般三角形的关联,其结果“a2-b2=x2-y2”反映的是:通过投影的方法可以把一个二维结构“a2-b2”转化为一维结构“x2-y2”.因此,可以通过实数运算解决问题.

情形二:在复习A知识(知识群)时,可以建立与A相关的知识网络.透过知识网络,容易发现单元的重点和难点,从而凝练出统摄单元的一般观念.例如,梳理“方程”单元的知识结构(如图2所示)可知,统摄该单元的一般观念是消元和降幂思想.这个一般观念传递的是一种认知信念:不论是多元问题还是高次问题,都可以化归为“一元”或者“一次”的问题来解决.它也意味着一种行动指南:多元问题需要消元,高次问题需要降幂.同时,它又体现为一种知识系统:方程是按照一定的序(“元”和“次”)构建起来的一个有序结构.因此,它还蕴含着一种思维视野:从一元到多元、从一次到高次、从特殊到一般.由此,我们就可对一元二次方程的不同解法形成理性的价值判断:配方法的价值在于导出求根公式;求根公式为求解一元二次方程提供一般方法;而因式分解法则是一种解决问题的思想方法[1].

情形三:在复习A知识(知识群)时,关键在于建立知识A与场景B之间的联系.确立关联知识A和场景B的纽带是关键,也就是说,知识A和场景B之所以关联是需要有“牵线者”的.一般而言,这个“牵线者”一定是揭示知识A和场景B的最为核心的部分,譬如等腰三角形的“三线合一”和圆的“直径对直角”,有时候二者关联后“生成”的新的基本图形也至关重要.例如,课题“等腰三角形遇见圆”,关键在于等腰三角形是如何“遇见”圆的.也就是说,这个“牵线者”是谁、是如何“牵线”的等问题,是关联等腰三角形(知识)和圆(场景)的关键.如图3所示,△ABC是等腰三角形(AB=AC),由左侧虚线框中的图形可知:①中的辅助线AD就是关联等腰三角形和圆的纽带,它既是等腰三角形的“合一”三线,也是圆的“直径对直角”的直角边;②中由线段DE能生成新的等腰三角形EDC;③中角平分线AD和等腰三角形在场景内关联,形成充要条件“BD=DC[⇔]∠BAD=∠CAD”,事实上,还有更为深刻的结论“AB·AC=AE·AD;BD2=DE·DA”;等等.

情形四:对试题进行关联、统整和结构化研究.

题1:在△ABC中,AD⊥BC于点D,求证:AB2-AC2=BD2-DC2.

题2:四边形ABDC的对角线AD⊥BC于点E,求证:AB2-AC2=DB2-DC2.

题3:点P是矩形ABCD内一点,求证:PA2+PC2=PB2+PD2.

题4:点D是等腰直角三角形ABC的斜边BC上一点,求证:BD2+DC2=2DA2.

题5:点D是等腰三角形ABC的底边BC上一点,求证:AB2-AD2=BD·DC.

对这5道题作分析,可以整理为如图4所示的结构图,下面具体分析.把题1作为一个基本结论,则题2只要两次利用题1结论(AB2-AC2=BE2-EC2;BD2-DC2=BE2-EC2)即可求证.

题3只需要过点P作两条垂直于边的线段EG和FH,四边形EFGH满足题2的条件,因此EH2+FG2=EF2+HG2.显然,EH=PA,EF=PB,FG=PC,GH=PD,所以题3得证.

题4有三种证明方法:一是将等腰直角三角形ABC补全为正方形ABEC,则根据题3结论,有BD2+DC2=DA2+DE2,显然,DE=DA;二是受题3启发,过点D作DE⊥AB于点E,DF⊥AC于点F,即图4-5的方法,则BD2+DC2=2(DE2+DF2)=2DA2;三是将4-6作为基本图形,由题5的结论推出,因为AB2-AD2=BD·DC=[12][(BD+DC)2-(BD2+DC2)]=[12]BC2-[12](BD2+DC2)=AB2-[12](BD2+DC2),整理即得.

(二)运用的关键是在新场景中解决问题

复习的目的是提升学生综合解决问题的能力,表征为学习迁移. 学习迁移是已经获得的知识和经验对解决其他问题所产生的影响,本质就是认知结构在新条件下的重新构建,旨在使学习者形成对知识的深刻理解.因此,复习教学需要关注知识和经验在不同应用场景中的迁移.也就是说,复习知识A不能仅仅在A场景中应用(这样做固然可以提升对知识A的熟练程度,但对提升学生解决问题的能力作用不大),而必须在场景B、场景C等不同的场景中应用.学生如能在新的场景中用知识和经验解决问题,则说明其能力已经得到了提升.

例1[2]:在△ABC中(图略),AC=BC,以AB为直径的⊙O分别交BC,AC于点D,E.求证:[BD]=[DE].

显然,连接等腰三角形ABC和⊙O的纽带是线段AD,通过“三线合一”知AD平分∠BAC,因此本题的证明思路就非常清晰了.

例2:如图5所示,已知△ABC∽△ADE,BD⊥BC.求证:[EB2-ED2CA2-CB2=BD2AB2].

显然,在三角形中,关联结构CA2-CB2和EB2-ED2的纽带是三角形的高线.因此,分别作△ABC和△BDE的高线CG和EH,则CA2-CB2=AG2-BG2,EB2-ED2=BH2-DH2.

所以[EB2-ED2CA2-CB2=BH2-DH2AG2-BG2]=

[BD∙(BH-DH)AB∙(AG-BG)],

因此问题转化为证明:[BH-DHAG-BG]=[BDAB].

根据等比定理,只需要证:[BHAG]=[BDAB].由△ABC∽△ADE,得[ADAB=AEAC].

可以证明△ADB∽△AEC,所以∠ABD=∠ACE=∠BCG,[BDAB=ECAC].

所以∠BCE=∠ACG,所以[BDAB=ECAC=ECsin∠BCEACsin∠ACG=HBAG].

例3:(2024年1月杭州市拱墅区期末卷)如图6所示,四边形ABCD内接于⊙O,对角线AC平分∠BAD,连接BD交AC于点E.求证:AC2=BC2+AB·AD.

证明:由图3-③的结论,知AB·AD=AE·AC,BC2=CE·CA.

因此AC2-AB·AD=AC2-AE·AC=CE·AC=BC2.

所以AC2=BC2+AB·AD.

例4:(2024年1月杭州市西湖区期末卷)如图7所示,在△ABC中,AB=AC,点P为线段BC上任意一点(P与B,C不重合),连接AP.若AB=m,AP=n,请用含m,n的代数式表示BP·PC,并说明理由.

解:由图4-5的结论,知AB2-AP2=BP·PC,即BP·PC=m2-n2.

不难发现,有了知识间的联系分析,学生就能熟门熟路地解决问题.这样既能提高解题的准确率,也能缓解心理焦虑.

二、单元·整合:形成结构,发展素养

基于单元设计的复习教学,主要是指从模块入手,设计超越模块的任务,形成单元整体教学,帮助学生完善知识结构体系,实现核心素养的真正落地.因此,一般观念是单元整体教学的“魂”.单元整体教学的基本结构如图8所示.

例如“函数”单元复习教学设计,先要梳理出指导“函数”复习的一般观念,即需要梳理“函数”教学的内容逻辑和教学逻辑,具体如下.

其一,函数性质的研究.函数学习的核心是研究函数的性质,初等函数的性质一般包括单调性、对称性、最大(小)值和周期性等,但是对称性等性质都是由单调性的变化而引起的,如函数先增后减会形成最大值,周期性则是在不同的区间内重复同样的单调性,因此,研究函数的单调性是第一要务.研究函数单调性的数学工具是导数,但初中阶段未安排学习,因此需要创造直观工具.

其二,研究工具的创造.数学中有一种常用的方法就是把研究对象的未知空间通过映射,投影到已知空间中,然后在已知空间中研究清楚了,再进行逆映射,这样就能弄清楚这个未知空间对象的性质.函数是变量y的变化规律由变量x唯一决定的数学模型,即x和y总是成对出现,因此空间A中的元素可以用有序的数对(x,y)表示,而该有序数对的直观是平面直角坐标系的一个点,这样就可以把空间A中的有序数对(x,y)投影到空间B(平面直角坐标系)中,得到函数的图象,接下来就可以借助函数的图象研究函数的性质.

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