数学课堂提问的基本策略
作者: 石纪
摘 要:教师要善于把教学内容变成具有潜在意义的问题,使学生更加充分地参与到学习活动中。就数学教学而言,广义的问题包括例题和习题,贯穿于课堂教学的全过程。教师要注意创设有情境背景的核心问题,驱动学生探究新知;设计系列性的变式问题,引导学生把握本质;设计不同样例的分层问题,帮助学生学会应用。
关键词:高中数学;教师提问;情境问题;变式问题;分层问题
“善教者必善问。”为了更好地突出学生的主体地位,教师要善于提出问题,引导学生积极思考和探究,主动建构和发现,从而在解决问题的过程中获取知识、形成能力——而不是一味地讲授,让学生被动地接受。也就是说,教师要善于把教学内容变成具有潜在意义(广义)的问题,使学生更加充分地参与到学习活动中——最好还能有所表现,从而让教师在更加精准的评价基础上展开更有针对性的教学。这样才能让教学“活”起来、更有效。
那么,在数学教学中,教师提出问题要注意些什么?就数学教学而言,广义的问题包括例题和习题,贯穿于课堂教学的全过程。下面,以《等比数列的前n项和》新授课为例,谈一谈几个基本的教学环节中可以提出怎样的问题,来帮助学生有效学习。
一、 有情境背景的核心问题,驱动学生探究新知
数学新知教学,首先(也是关键)要提出问题,驱动(引导)学生探究发现(思考建构)新知。这样的问题可以是一系列问题,但是一般来说,有一个核心的驱动性问题,其他是引导性追问。那么,提出这样的问题(尤其是核心问题)要注意什么呢?最好有一定的情境背景,以体现知识产生的必要性(价值),并激发学生学习的求知欲(兴趣)。这样的情境背景虽然也可以是纯数学的,但是最好是与现实生活或虚构故事(尤其是热门的、经典的)相关的,从而让抽象、枯燥的数学变得具象、生动一些。同时要贴近学生的“最近发展区”,即在学生已有认知水平的基础上具有一定的挑战性和启发性,能引发认知冲突和指引探究方向——后者有时不是核心问题的功能,而是连续、递进的追问的功能。
《等比数列的前n项和》新授课,笔者创设了这样的情境问题:“话说猪八戒自西天取经回到了高老庄,从高员外手里接下了高老庄集团,摇身变成了CEO。可好景不长,便因资金周转不灵而陷入了窘境,急需大量资金投入,于是就找孙悟空帮忙。悟空一口答应:‘行!我每天投资100万元,连续一个月(30天),但是有一个条件:作为回报,投资的第一天你必须返还我1元,第二天返还2元,第三天返还4元……即后一天返还数为前一天的2倍。’八戒听了,心里打起了小算盘:‘第一天:支出1元,收入100万;第二天:支出2元,收入100万;第三天:支出4元,收入100万元……哇,发财了!’心里越想越美,但再看悟空的表情,心里又嘀咕了:‘这猴子老是欺负我,这次会不会又在耍我?’八戒能接受悟空的投资条件吗?”
这里,借助家喻户晓的《西游记》故事人物和社会热点的金融投资事件创设情境背景,引出求等比数列前n项和的核心问题,不仅体现了知识产生的必要性(价值),而且激发了学生学习的求知欲(兴趣)。同时,引出的核心问题有一定的挑战性,而这个情境背景有一定的启发性:2为公比的具体数列能启发学生发现错位相减法。教学中,教师可以通过引导性追问,让学生发现:对第2到n项的和(n≥2)提取公比q,即得前n-1项和,然后,利用Sn与Sn-1的递推关系,可得Sn的关于a1、an+1、q的表达式。符号表达为:Sn=a1+a1q+a1q2+…+a1qn-1=a1+q(a1+a1q+a1q2+…+a1qn-2)=a1+qSn-1=a1+q(Sn-an)Sn=a1-an+11-q。进而,可以引导学生发现,这一推导方法的关键步骤是将Sn乘q,从而相减消去“中间项”(第2至n项)。由此,可以引出错位相减法。
二、 系列性的变式问题,引导学生把握本质
数学是一门精确、严谨的学科,而且具有很强的一般性和深刻性。数学知识有着精确的内涵本质和广泛的运用变化,难以一步到位地理解、掌握。学生发现(建构)数学新知后,教师要注意设计一系列变式问题,由是(正确)到非(错误)、由浅(特殊)入深(一般),帮助学生在不同运用的比较中,逐步把握数学新知的本质。
《等比数列的前n项和》新授课,引导学生探究发现(思考建构)等比数列的前n项和公式Sn=a1-an+11-q=a1(1-qn)1-q后,笔者设计了这样的一系列变式问题:
例1 求等比数列14,-12,1,…的前n项的和。
变式1 求等比数列14,-12,1,…从第6项到第10项的和。
变式2 求等比数列2,2,2,2,2,…的前n项的和。
变式3 求等比数列a,a2,a3,a4,…的前n项的和。
例1直接运用公式求和即可。变式1也是直接运用公式求和,但是,需要求两次前若干项的和,然后作差得到从某一项到另一项的和——当然,也可以重新确定从某一项到另一项的数列的首项和项数,再基于公比不变,运用公式求一次和。变式2能让学生发现,公比为1时,公式没有意义,不能用来求和,但是,因为各项相等,所以可以用Sn=na1这个简单的公式求和。变式3是更一般的情况(含字母参数),可引导学生发现,要分公比为1和公比不为1两类情况讨论。因此,这一系列变式问题能让学生充分把握之前探究所得公式的本质:真正意义上的等比数列(公比不为1)而非实际上是常数数列的等比数列(公比为1,也是等差数列)的前n项和公式。
三、 不同样例的分层问题,帮助学生学会应用
学生获得新知、把握本质后,练习解决一定数量的问题,以进行巩固、学会应用,是必需的。此时,设计问题的关键是适当分层,注意不同的难易性和综合度。这样,一方面可以更好地面向全体学生,关注个体差异,“使得人人都能获得良好的数学教育,不同的人在数学上得到不同的发展”;另一方面可以更好地展示丰富侧面,关注问题的典型性,通过不同样例的学习,充分发展迁移应用的能力。
《等比数列的前n项和》新授课,引导学生把握等比数列的前n项和公式的本质后,笔者设计了这样的(课内)不同样例分层问题:
1. 在等比数列an中,若a1=2,q=2,n=8,则前n项和Sn= 。
2. 求等比数列1,2a,4a2,8a3,…的前n项和Sn。
3. 已知an=2n-13n(n∈N*),求数列an的前n项和Sn。
4. 已知数列an的前n项和为Sn,a1=-94且4Sn+1=3Sn-9(n∈N*),而数列bn满足3bn+(n-4)an=0(n∈N*)。
(1) 求bn的前n项和Tn;
(2) 若Tn≤λbn对任意的n∈N*恒成立,求实数λ的取值范围。
第1题是等比数列前n项和公式最直接(最简单)的应用,虽然没有像上述例1和变式1、2那样给数列的前若干项,但是更加直接地给出了数列的首项、公比和项数。第2题则像上述变式3那样给出了更一般的数列(含字母参数),同样需要先求出公比并对其是否为1进行讨论,再利用相应的公式求和。第3题让等差数列和等比数列通项相乘,构造新数列,求其前n项和,意在将错位相减法的应用范围推广到更一般的情形。第4题则大幅度提升了综合性,要求学生先通过前n项和的递推关系求出数列an的通项(是等比数列),再根据通项之间的关系求出数列bn的通项(是等差数列与等比数列的积数列),由此,先利用错位相减法求出bn的前n项和,再根据bn的通项与前n项和的不等关系分离参数、求最值从而求出参数的取值范围。可见,这四个问题(样例)层次分明,同时相互关联、依次递进,能让学生初步体会到等比数列前n项和公式及其推导方法的不同应用侧面以及丰富应用价值。