高考函数命题“生态环境”探幽

发表时间:2020/11/4   来源:《文化研究》2020年6月下   作者:王永斌
[导读] 高考真题作为教育教学中的一种优质资源,需要我们对其构成命题的“生态环境”充分给予认知与探究,试如“命题构成之背景”、“破题思维应该怎么流动”等等,唯有如此,才能使数学课堂教学对学习者的思维、心智在“唤醒”的意识下,促成其学科素养和思维能力地深度开发。

浙江省温岭市之江高级中学   王永斌  317500 

【摘要】高考真题作为教育教学中的一种优质资源,需要我们对其构成命题的“生态环境”充分给予认知与探究,试如“命题构成之背景”、“破题思维应该怎么流动”等等,唯有如此,才能使数学课堂教学对学习者的思维、心智在“唤醒”的意识下,促成其学科素养和思维能力地深度开发。当然,为了更好地实现这一目标,不仅与教师的专业素养有着直接地关联,更重要地是“意欲唤醒必先为之”。本文以高考中的函数命题为载体,以命题的“生态环境”甄别、改造与完善为路径,探究、体验于数学命题的“生态环境”优化中的“唤醒”意识之特点,提升并丰富教师自身的专业修养,让课堂中的数学创造力精彩不断。
【关键词】命题生态甄别   学科素养新知    
        随着浙江高考新政的公示:从2023年起高考数学自主命题正式“谢幕”,启用全国卷。一时间一线教师们热议全国卷试题特点、对比其与浙江卷风格的“差异或相关性”更是风起云涌。的确,高考试题其独特功能,作为一种优质的教育资源,我们不仅要熟悉它、研究它,更要深知其解法的本真性与多样性、理解命题者的命题“愿景”意图与特点,甚至还要学会去鉴赏其丰富的高考选拔的“甄别”功能和数学教育的“育人”功能,以及由此不同“功能”所编织的数学教育的“愿景图”。当然,这种研究不仅会让我们体会其中的命题“变化与趋势”,更好地把握教学方向,而且要学会从命题的“生态环境”甄别、改造与完善中,去鉴赏这种不同功能于高考能力立意原则下所碰撞出的无数“精彩纷呈”的选拔与教育的有趣火花,以提升自身的专业修养与技能,同时,服务于课堂,服务于学生发展。本文以近几年高考两类卷中“函数试题”为载体,品味常考常新的函数命题之魔力,在鉴赏、思索之余,于教学相长和专业成长之融合,谈一点个人感受,愿与同行分享。
        一、教材中函数的“原生态”
        众所周知:2019年新版的普通高中教科书《数学(必修)第一册》(A版),相对原教材而言去掉了“实验”二字,不过,函数概念、性质的呈现特点仍然是以“对应、变化、数与形的结合”为宗旨,以函数思想方法为内容的核心学习,特别是在“函数基本性质”的学习,更是从“图像、文字、符号”三种数学语言交互中,全方位地理解数学,强调这种“数与形”同时所刻化的数学现象与生活事实——由此而构筑了函数问题背景的“原生态”。
        1.1函数概念的数值“对应”
        函数概念中对应关系,其本质是“从数的角度”刻化了“定义域”内的数值与“值域”内的数值它们如何对应,但在“§3.1.2”中大篇幅的“范例”强调“函数是怎样生成”:既有“函数关系”的生成,也有“函数图像”的生成。而后者的生成,更是将这种“对应”于无形之中提高到了一个“综合”的层面——识图中的信息处理,特别是P71“练习”不仅仅是让数学“活了起来”,让数学学习更加有趣:数学,源于生活,又高于生活!
        1.2函数性质的数值“对应”
        函数性质中对应关系,所强调的是“图像上的发现→文字语言的生成→符号语言的表达”,更多地是函数思想中“数形结合”的思维逻辑体验和数学素养养成。可以说学习得过程既是函数知识与方法的见证过程,也是函数思想与数学素养的真切生成过程。特别是“性质与图像”的相互性、整体性和自主运用意识,于学生思维的逻辑性和学科素养的生成性,从教育教学的层面,给出了最贴切的注解,让学生真正感受到数学的魅力!试如立于更高层面上的认知“不等式”,理解“等与不等”,为后续学习、解决“不等式”提供策略支撑。 
        

【生态甄别】题2与题1真乃“同工异曲”:它们都是图像识别题,但“题1”选项A的“破坏性”设计为思维的“多样性”留下伏笔;而“题2”选项A的相对“修正”,更为“专一”地强调整体认知,试如选项中图像“对称性”的整体暗示:判断函数奇偶性(排除A、B);进一步强调图像与 轴“交点”个数暗示:求解函数零点知个数(选择D)。这几乎不用动笔的借道“秒杀”,除了坚实的学科基础知识,显然这更需要拥有丰富的“数学素养”及其所形成地逻辑思维能力的支撑!
二 、命题人心中的“数学味”
浙江高考几载“自主命题”之后,作为教育的优质资源,无论专家学者,还是一线教师,对其都有一个“共识”:题目简捷、明快,但“数学味”较浓。当然,全国卷的“数学味”怎样,其特点又如何呢?有心阅览确切收获多多,对比之余发现:各挡次试题都提供了知识能力考察、问题解决突破的“生态环境”,强调对应试者的“学科素养”基础与状态的检测.当然,面对问题其应试者的思维显得“杂乱无章”还是“敏捷有序”,或“曲折弯延”还是“简练有效”,高考“成绩”能见证的背后是:彰显被测试者对命题提供的“生态环境”的最有效地认知和适应,以及优化意识与能力展示。

【生态甄别】题面设置简捷、明快,考察方向:函数性质;思维阻碍:函数关系的认知处理.所以,能发现处理好“绝对值”乃当务之急:两“绝对值”的不同影响方式,使之对函数简化中思维的“有效与有序”之质量——(先 再 )——产生着分“水岭式”的影响!这不仅仅是会不会“去绝对值:分段讨论”的问题,也不是“我的青春我作主”的问题,你得快速有效地认知和适应命题所提供的“生态环境”,你得在“去绝对值”后“自然地”进入分段函数的“图像”意识与运用技能:大胆(并不需画图只是大脑影印)、细致(∵①显然正确,仅在区间(0, )上识别特点上甄别结论②与③真伪)、机敏(识图范围的逐渐缩小:先奇偶再周期后单调),为此,命题自然地检测出应试者在“函数图像”的综合能力和数学素养真实水平——因这里涉及此函数的多个性质,要想快速准确地“甄别”真伪,数形结合是“最佳”的思维方式!再看——

 
【生态甄别】题面上“一目了然”之余,却给人有点“另类”之感:复合函数?有之,但显然不是“目标”!思维阻碍:你能发现条件“对任意 ,都有”的思维方法上的暗示性功能吗?——若有所意识,那么“特殊化”方法可试,但目标不清晰!还需进一步有所发现:三角函数的“介入”,暗示什么呢?——周期即是重复,但也是“多对一”,对特殊值是否有“特殊效果”——函数定义中不能“一对多”,“形”的角度,我们早已熟知;“数”的角度,理解不难但具体操作“见少”,“始料不及”地是命题者“恰好”从这里入手,结合选择题特点,以函数定义中“对应”这一基本点,借助于特殊值法,在问题解决的策略上考察学生的“应变”能力。妙——只要出现“一对多”现象,就可排除,而“复合函数”在此起到了对应的“特殊”桥梁作用!这就是新高考下能力立意:你得思,函数不仅仅是定义概念、性质的堆积;这就是在考察应试者的数学素养:你得“借题发挥”去洞察、发现、联想!
2.2数学味Ⅱ:关注“模块化”思维背景里的那点事
教育教学的过程中,教师常常教导学生:熟能生巧!可年复一年的高考之后又让人质疑:熟,一定能生“巧”吗?答案让人“悲催”!函数问题的“综合性”处理能力上,就特别明显让人感觉不在“状态”。其实,函数初始学习也好,高三复习也罢,其“模块化”的学习方式,让学生在“常用方法”与“常备问题”的对接经验交流中,渐渐形成自己的理解与感悟,试如“参数分离与数形结合”、新函数的“发现与构造”、“去绝对值与分类讨论”,……等等且小有成就,只是面对问题也会敏锐发现:数学素养的灵魂作用!

【生态甄别】题面函数设置“常规”:分段、含参,而“设问”以零点为媒介对“参数”进行讨论——常规而明确,思维无障碍.那么,学生会在什么“节点”上出现“障碍”,又属于什么样的“障碍”呢?——零点,是函数知识中重要概念之一,其概念的习得过程显示:这是一个体验概念对“命题转化”的价值,关键是如何合理地“构造”相应函数,并能从“图像”上作出相应解释.即必须具有“数学抽象、概括”的意识,过程中当然就蕴藏了数学符号化的“逻辑推理、数学运算”等需求,并伴生相应的探索意识与能力.本题所构造函数最佳为: , ,关键是如何作图后解读符合题意之“动因”——分段函数的性质图中,“动因”解读是根本!

【生态甄别】这是“不等式”问题吗?本题师生都有同一感觉:“嗯,特殊值无效”,方向迷失中学生质疑:要用证明的方法来判断吗?当然,教师心里已“盘算”此题用“特殊值”不合算,得另找方法,可是还能有什么方法呢,一时也会没辙——缺乏“数学抽象”意识,少有“数学建模”经验,加上“函数观点”弱的话,都会感觉本题真的“不太好处理”。命题提供的是熟悉的问题“生态环境”:不等式,但突破问题的“生态环境”认知却依然如故般困难重重,甚至面对正解仍质疑:这函数想法从何而来?
【正解】(函数构造法)

为此,我们只有在函数的认知“原生态”去寻觅正解“真谛”:函数的单调性,是函数“自变量”的大小与“函数值”大小相互依赖的一种“不等式”关系,题6中条件“ , ”即“自变量”的大小关系,而选项中 即函数构造的雏形!按函数“单调性”的“生态环境”顺藤摸瓜式地“构造”问题解决的“生态环境”以适应之:同一代数式的不同范围,函数单调性解决之,其中“函数的自变量范围是(1,+ ), 、 为自变量 的两个任意取值,而函数关系也就浮出水面了”——这就是“模块化”思维的优势,这就是学科素养积成的特色:命题者设置的思维障碍,习得者在“自我唤醒”中的突破,走出思维“低谷”——这就是一种“自我唤醒”地过程中的数学味:不愤不启,不悱不发。
三 、素质观下的思维走向之函数思想
从函数的“原生态”到命题人心中的“数学味”,一路阅来“优质”的资源,需要潜心地去研究其命题所构筑的函数问题之“生态环境”,特别是面对有一定“难度”的问题时,这种“生态环境”的改造尤其重要。当然,这种“生态环境”的改造,也不是“漫无边际”地瞎碰,需要平时学习之积累与开发,以及学科素养的集成与激发!就函数问题的“生态环境”而言,有函数关系——“看对应、问性质、摸运算”;无函数关系——“寻等与不等、觅结构认同、归模块思维”,从而更进一步地合理、有效地诠释函数思想的内核:“数形结合”的要决与运用。
3.1“生态环境”的优化——基于命题转化的思维构造

【生态甄别】作为“函数的应用”,教材P142对“零点”概念的价值已明示:体验其概念对“命题转化”的价值,也即应用中必须具有“数学抽象、概括”的意识,过程中当然就蕴藏了数学符号化的“逻辑推理、数学运算”等需求,并伴生相应的探索意识与能力——
题7①的“生态环境”的改造: 是零点有什么? 是零点需什么? 为奇函数
可解决什么?这种“条件”的翻译是数学不同表达语言间的转换,是数学素养最基本的体现,是问题解决的基本能力!——这即是数形结合思想中,以数助形的代数抽象之探索,精确地运算出所需要结果。如下略解展示了这种“生态环境”的改造的直接效果!

题7②的“生态环境”的改造:本问题“雪藏”了零点“直接”说法,得靠自我发现去
唤醒:由 知 , 分别是两个函数的零点,且易得 ,又 知 在R上递增,则 是函数 唯一零点,再由 可转化成 [1,3],于是原问题化归为二次方程 在[1,3]有解,然后再参数分离转化构造新的函数,形成新的问题“生态环境”——这种命题的种种转化,依据“几何直观”的分析,同一条件的“不同”解读,我们会发现函数思想的重中之重:即数形结合思想,而函数与方程互化意识中“方程的解、函数的零点、图像的交点”,以“零点”对习得者数学素养的“真情”唤醒.为此,再看——

——这里对题面“生态环境”的改造完善过程,即问题解决过程.它不仅仅窺探了命题“密码”,也揭示了“以形助数寻路径,直观;以数解形明算理,精致”的“数形结合”之相辅相存要决!以此明确就“真正理解”数学,对函数思想而言:需认知什么和需掌握什么,师生都会明确平时“应该做什么”。

【生态甄别】对于(Ⅱ)之结论,经验告之:命题的“生态环境”需改造,而“数形结合”之转化命题要决——说形问数“试探”:①方程有唯一解,②函数单调且有唯一零点!另外条件: 可解读为参数 的最大值为 。于是①需要构造方程,②需要构造函数!思维方向得以明确!显然,这种命题“生态环境”甄别引发的“生态环境”改造,并没有形成一条完整的问题突破“思维链”,但是它所碰撞出来的思维火花,为布满“乌云”的探索上,拨开了一条“也许成功”的思维裂缝,曙光就在前方——

        众所周知,数学的深度学习,相对于从感知、领会、识别的浅层学习而言,欲要达到知识的应用、分析、综合和评价的认知水平,其深度学习力所表现出来的“以问题为起点,在解决问题的过程中,体验知识的发生与发展的过程,再经历反思、提炼、归纳和概括的认知过程,在原有的认知系统基础上,形成新的认知系统”之综合素养,是命题者就选拔功能而设置的问题,即以“函数、方程、不等式”三者联合命题,用“零点”于其中“穿针引线”,可以说是对应试者的“深度学习”能力的最佳考察方式。当然,作为压轴题,一线教师需要去体验“疑难突破、问题解决、思维过程”的教育导向和思维奥秘:数学抽象、数学建模、分类讨论、……等等是对思维能力与品质的重要考察手段。当然,作为一种优质资源,也需要教师于教学中,有目的地引导学生在探索中实现命题“生态环境”甄别、改造的“自我唤醒”意识和积累对命题“生态环境”改造、完善的学科素养,使学生的综合能力植根于数学素养的沃土之中!师生,作为“生态”课堂中教育生命的“共同体”,使用好高考真题这一“优质”资源的过程,对命题“生态环境”甄别、改造与完善(即优化),体现于问题的解决过程的理性思维水准:它既反映出面对问题时数学阅读中理解力水平和思维方式,为逻辑推理提供必备基础;同时又反映出策略判断中数据分析能力,为数学抽象或数学建模营造环境。今天的教育教学目标,以提升学生学科素养为宗旨。作为课堂教学的“共同体”,无疑教师的专业学科素养高低,决定着这一目标的实现与否,也就是说:师之要求必先行之,生之拥有师必诱之.
参考文献
[1]普通高中教科书《数学(必修)第一册》(A版)2019年第一版
[2]边红霞.析2017高考全国卷Ⅰ第21题,探函数导数的“源”与“流”[j] 中学数学教学参考,2017,12
[3]章建跃.核心素养统领下的数学教育变革[j],数学通报,2017,56(4)
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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