“问题链”让高三复习引申课大放异彩----《极化恒等式》案例

发表时间:2021/8/3   来源:《教学与研究》2021年55卷10期   作者:朱英萍
[导读] 如何让复习课脱离死板的教学,成为高效课堂
        朱英萍
        浙江省东阳中学,浙江省 东阳322100
        内容摘要:如何让复习课脱离死板的教学,成为高效课堂?笔者尝试“问题链”教学这一新型的以学生为主体、教师为主导的教学模式,教师通过设计一问接一问、一环套一环的高质量“问题链”,适时地引领,学生在“问题链”的驱动下,就能自觉主动、积极互动地投入学习,从而形成课堂中激情有效的思维碰撞,让复习课大放异彩!
        下面以《极化恒等式》教学为例,通过“问题链教学”,引导学生对书本例题进行探究式复习,挖掘向量数量积与线性运算的内在联系,继本身的定义和几何意义之外,从又一个新的角度认识和解决向量的数量积问题。我将整堂课的问题链大致分成了三个阶段进行串联:
        阶段一:起点性问题探索
      
        入口浅,学生很快可以做出解答:运用模平方运算展开,代入已知量即得。
        问题2:从向量的几何意义出发如何解释已知量和所求量?
        生:已知平行四边形邻边和夹角(以数量积给出),求对角线长。
        问题3:回顾问题1的解答,是否可对题中的5个量中选三个作为条件,知三求二?
       
       
        在肯定学生的做法后进一步提出:
        问题4:可否由(1)式(2)式直接得到所求量与已知量的关系?
       
        利用此等式代入已知的三个量即可求得第四个量。
        问题5:结合向量加减法的几何模型平行四边形,能否对此恒等式进行几何解释?
        学生得出:平行四边形两条对角线长的平方和等于它四边长度的平方和(两条邻边平方和的两倍)。
        从而自然顺畅地推得必修4书本P109例1的结论。
        阶段二:自然生成公式问题探索
        问题1:上述恒等式是通过对两个式子相加得到的,那么类比迁移,两个式子相减又可得到什么恒等式呢?

        问题2:这个恒等式从代数运算的角度看对解决数量积问题有什么作用?
     
        在肯定学生的回答后点出这个式子的亮点:可作为数量积的又一定义,与线性运算紧密地联系起来了,充分体现了转化与化归思想。这个恒等式也称极化恒等式。
        由此引出本节课的课题:极化恒等式
        问题3:若在平行四边形的背景下,此恒等式可对向量的数量积作出怎样的几何解释?
        自然引出极化恒等式的平行四边形模式:向量的数量积表示以这组向量为邻边的平行四边形的“和对角线长”与“差对角线长”的平方差的
        若将此恒等式进一步变形为                 

        就变成了蕴含中点的图形问题,引导学生得出极化恒等式的三角形模式:
              
        其几何解释为:数量积等于中线长的平方减去另一边一半的平方
        极化恒等式的平行四边形模式和三角形模式,非常巧妙地建立起向量数量积与向量的线性运算结果的长度(数量)之间的联系,搭建起了代数与几何转换的桥梁,使不可度量的数量积关系转化为可度量、可计算的数量关系,具有化动(动点)为定(定点),化动(动态)为静(静态),化曲(曲线)为直(直线),化普通为特殊之功效,应用十分灵活,成为高考命题的创新热点。
        设计意图:通过自然生成公式问题的探索,让极化恒等式从高深突兀到简单自然,大大引发了学生的学习热情。
        阶段三.解决挑战性问题的探索
        接下来师生一起体验极化恒等式在解决数量积问题中的妙用。


        让学生改编习题,巩固极化恒等式的几何形式特别是三角形模式的应用。
        问题2:根据极化恒等式三角形模式的结构,对要求数量积的两个向量有什么要求?
        总结:强调共起点的使用条件。
        问题3:需要的已知量是什么?中线长和对边长。
        点评:起点定对边定可求数量积的值。
               
       
        有公共对边,利用极化恒等式将未知数量积与已知数量积联系起来,达到解题的目的。观察解答过程也可看出极化恒等式本质上也是基底思想的体现,只是它能更快地加以表示。使学生体会到方法之间的相通性。
        针对上一题是中线、对边一个动一个定可求数量积的最值或取值范围问题,接着再设计了一道起点动对边动探讨数量积的题目:

        由于向量坐标运算的引入,向量与代数的互换运算可以说是深入人心,对于向量与几何的联系略显单薄,而极化恒等式恰恰弥补了这个缺憾,把向量的数量积问题用形象的几何图形展示得淋漓尽致。
        设计意图:通过解决挑战性问题的探索,设计层层递进、步步深入的一连串问题链,鼓励学生积极思考,引发学生的探究欲望,把学生的学习热情完全激发出来了。
        所谓的“问题链”教学模式本质上就是一种启发式教学,在“问题链”的设计上通过创设问题情境提出有层次性、目标性、开放性、挑战性的问题,使学生的思维得到开发并不断向深层次发展,学生不仅掌握了知识,其数学素养也在问题解决中得到升华。“问题链”教学的精心设计可使复习课的教学环节之间转承自然,让学生在顺畅的学习过程中培养学习能力,拓宽思维的广度,增加思维的深度,同时也学会了如何利用教材去自主有效地复习并引申,在知识的运用上真正做到“源于教材,又高于教材”。
        参考文献:
        [J].福建教育 2016(37):1
        《科学大众教师版》2010年第03期
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