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摘 要 :为更好的将数学学科核心素养落地,提高课堂学习效率,本文以“构造创新数列为 例”,尝试探究学生在合作探究中实现知识的自主生成,以便促进学生的学习,切实提高课堂效率.
关键词 :合作探究;自主生成;构造新数列;数列求和
教学中,与学生交流,学生的感受是数学课能听懂,课后作业不会做,考试不理想. 与同行交流,老师也很无奈,同一个问题反复讲解多遍,学生仍然一知 半解. 究其原因,这个问题的解决不是学生自身构建 和生成以后完成的,没有实现自我思考、领悟和生成 的“被告知”“被模仿”的知识,时间久了就会被遗 忘,再次碰到还是不会. 认知心理学认为,学习是一种主体参与情景的持续构建的过程,学习是作为主 体的学生亲历亲为的事情,教师讲课不能取代学生的学习,教师的作用在于引导学习,维持学习与促进 学习. 下面是笔者在市教研活动的一节公开课中的 实录与反思,恳请各位同仁批评指正.
1 教学过程
1 . 1 抛出问题,回顾旧知,课堂热身
探究 :数列{an },{bn }满 an =2n,bn =n,尝试用 数列 an,bn 构造新数列{cn },并求{cn }的前 n 项和.
学生 1 :cn =2n + n,cn =2n -n,用分组求和法 求和.学生 2 :cn =n .2n,,用错位相减法求和.
学生 3 :cn = n 用错位相减法求和.
学生 4 :cn = ,用分组法求和.
教师 :很好,上述四个同学用已知的两个数列构 造了不同的数列,把我们数列中常见的数列求和方 法都派上了用场,还有其它的构造方法吗?
学生 5 :可以把两个数列中的部分项放在一起 构成新的数列.
老师 :很好,那你们打算取两个数列中的哪些项 放在一起?
学生 6 :两个数列中相同的项或者不同的项放在一起构成新的数列.
比如数列{bn }和{an }中相同的项构造新数列 { cn },求数列{cn }的前 n 项和.再比如数列{bn }中去掉{an }中的项构造新数列 {dn },求数列{dn }的前 n 项和.教师在黑板上列出{bn },{ an },{ cn }{dn },让同学们直观感受.学生 7 :还可以继续构造,数列{an }{bn }中所有 项分别构成集合 A,B,将集合 A ∪ B 中的所有元素 从小到大依次排列,构成一个新数列{cn },求数列 { cn }的前 n 项和.
教师 :很好,这两位同学构造了不一样的数列, 今天我们一起来挑战一下,看能否求出它们的和.
设计意图 通过已有的数列,让学生自己构造 新的数列,自己提出问题,解决问题,前几个问题正 好是我们平常经常研究的数列求和问题,学生容易 想到,也容易求解,对已有的数列求和方法起到了复 习作用. 后两个数列不容易想到,在老师和同学的互 相启发,思维碰撞下,“一 时激起千层浪”,同学们的 思维顿时活跃起来,同学们跃跃欲试,都想构造出不 同的数列,同学们学习的热情被激发出来. 同时为本 节课后续学习做好铺垫.
1 . 2 例题构建,捕捉自主生成的关键点
例 1 数列 an =2n,bn =n,{bn }中去掉{an }中的 项构造新数列{cn },求数列{cn }的前 100 项和 T100 .
学生当堂求解,老师巡视,部分学生已经求解出 来,部分学生还有困惑,提问求解遇到困难的同学.
教师 :生 8,你如何思考,还有什么困惑?
生 8,,我分别列出了{an },{bn }中的前 n 项,找 到{cn }中的项.我的困难是我不知道{cn }的第 100 项是什么?
教师 :按照我们研究数列的常用方法,遇到不熟 悉的数列,列一列,看一看,找找规律,思路不错. 这 位同学暂时遇到了一些困难,哪位同学能帮帮他?
生 9 :T100 = ( 1 +2 +3 +4 + …) -(2 +4 +8 +16+ …),
假设等差数列{bn }中正好是 100 项,最后一项 是 100,则{bn }中的前 100 项中包含{an }中 6 项,即 减去 6 项,则数列{bn }在前 100 项的基础上再加上 6 项,增加的六项依次是 101,102,103,104,105,106, 它们都不是{bn }中的项,则T100 = ( 1 +2 +3 +4 + …100 +101 +102 +103 +104 +105 +106) -(2 +4 +8 +16 +32 +64) =5545教师 :很好! 思路非常清晰!
设计意图:让学生暴漏自己解题的盲点和误区, 以此为探究点让学生进行合作探究,学生展示问题, 同伴互助,思维碰撞,激起同学们进一步的思考,效果良好.
变式 1 数 列 an = 2n,bn = 2n,{bn } 中 去 掉 { an }中的项构造新数列{cn },求数列{cn }的前 100 项和 T100 .
设计意图 :变化一个数列,增加难度,让学生再次体验,增加思考的深度,方法进一步在脑海中固化.
例 2 数列 an =2n,bn =3n+1,{ an }{bn }中所有 项分别构成集合 A,B,将集合 A ∪ B 中的所有元素 从小到大依次排列,构成一个新数列{cn },求数列 { cn }的前 70 项和 T70 .学生独立思考,自主完成,5 分钟后交流.
生 9 :直接对数列{an },{bn }分别求和,两个数 列的和就是{cn }的和.
生 10 :生 9 说的不对,这两个数列中有相同的 项,应该把重复的项去掉.
教师 :很好,生 10 分析的很到位,她发现{an }, {bn }两个数列中有重复的项,重复的项是哪些? 我
们来列列看.
生 10 :因为{an }和{bn }中相同的项 :4,16,64,256,…, 所以 cn :2,4,7,8,10,13,16 …
教师 : { cn }这个数列有没有规律? 如何求和?
生 10 : { cn }没有特殊的规律,既不是等差数列, 也不是等比数列,我在这里遇到了困难,不知道如何 求和.
同学们思考片刻,小组讨论,继续交流.
生 11 : { cn }没有特殊的规律,但是数列{cn }是由 数列{an },{bn }生成的,可以把{an },{bn }分别求和,
再减去重复的项的和.
若 70 项全是{bn }中的项,最后一项是 211,故 70 项中{an }最多有 7 项,最后一项是 128,两个数列重复的项有 3 项,因此{bn } 中恰有 66 项.
T70 = (2 +4 +8 +1 6 +32 +64 +128 ) + (4 +7 + 10 +1 3 +1 6 + … +199 ) -(4 +1 6 +64 ) =6869
师 :很好,分析的很到位,找数列的项数找的很 准确.
例 3 数列 an =3 n +1,在任意相邻两项 ak 与 ak +1 (k =1,2,3 … )之间插入 2k 个 2,使它们和原数 列构成一个新数列{bn },记 Sn 为数列{bn }的前 n 项 和,求满足 Sn < 500 的 n 的最大值.
生 12 :列出新的数列的项 :4,2,2,7,2,2,2,2,
不易求出 Sn,但是可以求出 Sn+2 n-2Sn+2 n-2 = (4 +7 +10 +1 3 + … +3 n +1 ) +2 (2 1 +22 + …+2n -1 )=+2 =+2n +1-4=++2n +1 -4分别估算 n=7 和 n =8 时上式的值 S1 33 =343,S262 =624.
要使得 Sn <500,则 n 介于 1 33 和 262 之间,S1 33 +2k=343 +2k <500,kmax =78,S21 1 =S1 33+78 =343 +78 × 2 =499,故满足条件的 n 的最大值为 21 1 . 1 . 3 课堂小结,方法总结与提炼
课堂小结 :本节课我们研究了创新数列,请同学 们从知识层面,方法层面分别总结一下.
生 13 :本节课我们研究了用已知数列研究新数 列的问题,研究未知的数列最常用的方法是列一列, 看一看,把未知数列逐步转化为已知数列来求解,分 组求和是常用的方法.
师 :用已知构造新数列需要注意什么?
生 14 :一定要分析清楚新数列中的项,并弄清 首项,尾项和项数.
本节课设计意图:创新数列是近两年全国高考 试卷的热点问题,我想通过本节课的学习,给学生提 供一些研究此类问题的常用方法,让同学们见到此类问题不再害怕.
2 课后反思
2. 1 学生探究—让知识生成更加流畅
基于核心素养的数学课堂应该是立足于学生思 维品质的培养而成为“思维之树长青”的课堂,就是 要让学生发现问题,提出问题,解决问题. 本节课,学 生通过思考,讨论,交流,思维上经历了“直觉— 矛盾—思考—论证”的过程,学生不断的主动 思考,交流碰撞,优化思路,一层一层剥开题目隐藏 的面纱,在讨论交流过程中,不断的揭示题目的本质 问题,在质疑中逐步解决问题. 这个过程很好的锻炼 了学生的“四能”,培养了学生直观想象,逻辑推理, 数学运算等核心素养. 同学们经过思考,辨析,交流 领悟到的方法印象深刻. 他们体验到了成功的快乐, 很大程度上激发了他们学习数学的热情.
2. 2 教师预设—让课堂生成更精彩
老师在备课中要弄清本节课要让学生通过探究 透彻掌握什么? 怎样探究? 探究这个难点问题需要 哪些预备知识? 如何分台阶的设置问题? 探究过程中 学生会遇到什么困难? 在课堂探究的关键节点,老师 要凭借提问和追问,把控探究方向,逐步深入,让学生 从“云山雾罩”到“豁然开朗”,让课堂自然生成,水到渠 成,知识和方法自然地进行提炼和升华. 学会了思考, 同学们碰到类似的问题,便敢于去尝试,敢于去探索.
参考文献 :
[ 1 ] 中华人民共和国教育部. 普通高中数学课程标 准 [ M ] . 北京 :人民教育出版社,2017 .
[2 ] 李云飞. 合作探究中实现知识的自主生成— 以习题课“构造函数解不等式”为例[ J ] . 中学 数学教学参考,2015 ( 10) :37 -39 .
[3 ] 孙红娟. 隐身与探究齐飞,生成共素养一 色 -圆 的习题课课堂实录与反思 [J ] . 数学教学通讯, 2019 ( 1 1 下旬) :25 -27 .
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