張浩
許多同學(xué)會(huì)有這樣的感覺:在審題過程中似曾相識(shí),但解題過程中卻義千瘡百孔.究其根源,主要是在課堂中對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解上往往蜻蜓點(diǎn)水,習(xí)慣于簡(jiǎn)單模仿,沒有自己的獨(dú)立思考.尤其是對(duì)概念的理解,對(duì)問題的理解不夠深刻,老師追問“懂了嗎”,不假思索地回答“懂了”.
懂是有階段性的.對(duì)于概念,同學(xué)們不僅僅要懂其本身,而且要懂它的來龍去脈;不僅要通過例題懂概念的局部,而且要通過課堂練習(xí)、課后作業(yè)懂其全部;懂這個(gè)概念為什么要提出來,從哪一個(gè)方面提出來,利用這個(gè)概念可以解決什么問題,為什么可以解決這些問題,如此等等.下面從《導(dǎo)數(shù)》中的一些問題,淺談一下上述思考.
第一階段:概念的生成,達(dá)到概念的“朦朧懂”
導(dǎo)數(shù)概念的建立是基于“無限逼近”的過程,這與初等數(shù)學(xué)所涉及的思想方法有著本質(zhì)的不同.我們首先是學(xué)習(xí)平均變化率,平均變化率是曲線陡峭程度的“數(shù)量化”,大部分同學(xué)對(duì)應(yīng)該有一定的印象.緊接著結(jié)合圖象學(xué)習(xí)瞬時(shí)變化率,這是導(dǎo)數(shù)概念的源頭.同學(xué)們可以嘗試畫出逐步放大的圖形.具體就是曲線上一點(diǎn)P附近的圖形放大再放大,是“局部以直代曲”的思想根源.
第二階段:例題的探究,達(dá)到概念的“局部懂”
在“朦朧懂”后,我們的頭腦中往往有一個(gè)抽象的概念模型,這需要用具體例子來試一試,以判斷對(duì)概念的“懂”的程度.因此例題的學(xué)習(xí)是一個(gè)具體化的過程,在這一過程中,不要怕出錯(cuò),要敢于試,尤其要從不太懂的角度去探究,需要同學(xué)們結(jié)合剛剛學(xué)習(xí)的概念多角度去分析、解答.
例 已知f(x)=x?,求曲線y=f(x)在x=2處的切線斜率.
分析這是教材上的一道例題,背景是利用割線斜率逼近切線斜率與導(dǎo)數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián),利用導(dǎo)數(shù)很容易求得斜率為4.
思考我們可以對(duì)例題進(jìn)行多樣化的挖掘、探究,比如作出圖象加強(qiáng)直觀;還可以取△x<0進(jìn)行比較;有條件的同學(xué)還可以利用計(jì)算機(jī)分別演示數(shù)值逼近和圖形逼近的過程,生動(dòng)形象度和可信度大大增加.
以上從多個(gè)側(cè)面探究導(dǎo)數(shù)的概念,通過例題,我們要弄懂例題中關(guān)注的局部,形成一個(gè)個(gè)“局部懂”.
第三階段:練習(xí)的解答,達(dá)到概念的“變式懂”
在“局部懂”后,我們頭腦中的知識(shí)和方法往往是雜亂無章的,需要梳理,尤其需要依白己的認(rèn)知去梳理.因此我們要把握好課堂上老師留出的小段練習(xí)時(shí)間,將課堂上的練習(xí)題——例題的“變式”逐一擊破.我們要在變式學(xué)習(xí)中,讓一個(gè)個(gè)“局部懂”連起來.
練習(xí)(1)直線ι是拋物線y=0.5x?-4x+10在x=6處的切線,求直線ι在y軸上的截距;
(2)直線ι是曲線y=f(x)在x=4處的切線,且切點(diǎn)坐標(biāo)為(4,5),又ι的縱截距為3,求f'(4)的值;
(3)分別求曲線y=x?+2x在點(diǎn)A(l,1)及點(diǎn)B(-1,-3)處的切線方程.
解(1)由題意得:y'=x-4,所以切線的斜率為2.
又因?yàn)榍悬c(diǎn)坐標(biāo)為(6,4),由直線方程的點(diǎn)斜式可得直線方程為:y-4=2(x-6),即為:y=2x-8.
令x=0得y=-8,所以直線ι在y軸上的截距為 8.
(2)因?yàn)棣傻目v截距為3,所以直線過點(diǎn)(0,3),結(jié)合ι過切點(diǎn)(4,5),由直線方程的兩點(diǎn)式可得ι的方程為,化解得ι的斜率為1/2,所以f'(4)=1/2
(3)易得:y'=2x+2,所以曲線在點(diǎn)A,B處的斜率分別為:0和4,對(duì)應(yīng)的切線方程分別為:y=1和y=4x+l.
評(píng)注這是一組教材后的課堂練習(xí)題,相對(duì)例題而言更強(qiáng)調(diào)的是對(duì)概念本質(zhì)的理解.抓住切點(diǎn)、切線、斜率等幾個(gè)相關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵詞,將導(dǎo)數(shù)的幾何意義充分理解、消化、吸收,這組問題就迎刃而解了.
思考三個(gè)練習(xí)題從不同層面詮釋了利用導(dǎo)數(shù)求切線時(shí)的各種關(guān)聯(lián),一方面利用方程組的理念也可以求解切線的相關(guān)問題,另一方面利用導(dǎo)數(shù)可以優(yōu)化解題.但過程當(dāng)中對(duì)概念的理解要透徹,從單純的模仿到帶有創(chuàng)造性的模仿,是一個(gè)飛躍.
該問題中有一個(gè)容易出現(xiàn)理解偏差的詞“在……處”,這個(gè)詞與“過……點(diǎn)”常?;煜诰毩?xí)中,要通過多次反復(fù)的強(qiáng)化,逐步融于自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)中,而不應(yīng)該通過記憶來學(xué)習(xí).說了這一問題,有可能一些同學(xué)要問:是不是要死磕一些詞呢?不一定,有些概念的真正“懂”要經(jīng)過多次反復(fù),因此在課堂練習(xí)中更應(yīng)該關(guān)注主流、重點(diǎn),跟上課堂節(jié)奏,不應(yīng)該在個(gè)別處“轉(zhuǎn)圈”.
第四階段:作業(yè)的自測(cè),達(dá)到概念的“升華懂”
由于課堂上時(shí)空的制約,“變式懂”也只是在課堂中的懂,這種懂往往是瞬時(shí)的,課后,應(yīng)該及時(shí)復(fù)習(xí)鞏固,讓“懂”升華.下面通過一個(gè)問題的探究,希望對(duì)大家有所啟發(fā).
問題設(shè)函數(shù),曲線y=f(x)在點(diǎn)(2,f(2))處的切線方程為7x-4y-12=0.
(1)求y=f'(x)的解析式;
(2)證明:曲線y=f(x)上任一點(diǎn)處的切線與直線x=O和直線y=x所圍成的三角形面積為定值,并求此定值.
略解(1)根據(jù)曲線y=f(x)在點(diǎn)(2,f(2》處的切線方程為7x-4y-12=0可知,(2,f(2))滿足函數(shù)方程,且f;(2)=7/4,列方程組可求得
(2)求出f(x)在任一點(diǎn)(o,yo)處的切線方程,分別令x=0和y=x,求出切線與y軸及與y=x交點(diǎn)的坐標(biāo),表達(dá)出面積的關(guān)系式,再消去變量,求得定值為6.
思考本題旨在通過對(duì)導(dǎo)數(shù)的幾何意義和解析幾何中的定值問題的探究,提高對(duì)導(dǎo)數(shù)的整體認(rèn)識(shí),在提升推理論證能力和運(yùn)算求解能力的同時(shí),導(dǎo)數(shù)概念在頭腦中也得到升華.
課堂上的理解程度受很多因素的影響,但追根溯源必須要對(duì)概念有深刻的理解,對(duì)典型問題要問一問為什么,對(duì)課堂練習(xí)要問一問像不像,對(duì)課后作業(yè)要問一問怎么做,作業(yè)做好后要問一問是否還有其他方法.
學(xué)習(xí)中的每個(gè)階段,我們應(yīng)該跟上甚至超越,這樣才是真正的“懂”.