浅议数学开放题
一、开放意识的形成
关于开放题目前尚无确切的定论,通常是改变命题结构,改变设问方式,增强问题的探索性以及解决问题过程中的多角度思考,对命题赋予新的解释进而形成和发现新的问题。近两年高考题中也出现了开放题的“影子”,如“关于函数f(x)=4Sin(2x+π/3)(x∈R),有下列命题:①由f(x1)=f(x2)=0可得x1-x2必是π的整数倍;②y=f(x)的表达式可改写为y=4Cos(2x-π/6):③y=f(x)的图象关于点(-π/6,0)对称;④y=f(x)的图象关于直线x=-π/6对称。其中正确的命题是──(注:把你认为正确的命题的序号都填上)”
显然《高中代数》上册第184页例4“作函数y=3Sin(2x+π/3)的简图。”可作为其原型。学生如果明白这些道理就会产生对问题开放的需求,逐步形成自觉的开放意识。又如2000年理19文20题函数单调性的参数取值范围问题(既有条件开放又有结论的开放,条件上,对,是选择,还是选择?选择前者则得,以后的道路荆棘丛生,而选择后者则有,以后的道路一片光明;结论开放体现在结论分为两段,一段上可使函数单调,另一段上不单调,且证明不单调的方法是寻找反例);从数学考试中引进一定的结合现实背景的问题和开放性问题,已引起了广大数学教育工作者的重视。
二、开放问题的构建
开放问题的构建主要从两个方面进行,其一是问题本身的开放而获得新问题,其二是问题解法的开放而获得新思路。根据创造的三要素:“结构、关系、顺序”,我们可以为学生构建由“封闭”题“开放”的如下框图模式:
例如:由圆x2+y2=4上任意一点向x轴作垂线,求垂线夹在圆周和x轴间的线段中点的轨迹方程.(答案:x2/4+y2=1)
问题本身开放:先从问题中分解出一些主要“组件”,如:A、“圆x2+y2=4”;B、“x轴”;C、“线段中点”等。然后对这些“组件”作特殊化、一般化等处理便可获得新问题。
对A而言,圆作为一种特殊的曲线,我们将其重新定位在“曲线”上,那么曲线又可分解成大小、形状和位置三要素,于是改变条件A(大小或形状或位置)就可使问题向三个方向延伸。如改变位置,将A写成“(x-a)2+(y-b)2=4”,即可得所求的轨迹方程为(x-a)2+(2y-b)2=4;再将其特殊化(取a=0),并进行新的组合便有问题:圆x2+(y-b)2=4与椭圆x2+(2y-b)2=4有怎样的位置关系?试说明理由。 免费论文下载中心 简解:解方程组得y=0或y=2b/3
当y=0时,x2+b2=4,
(1)若b<-2或b>2,圆与椭圆没有公共点;
(2)若b=±2,圆与椭圆恰有一个公共点;
(3)若-2<b<2,圆与椭圆恰有二个公共点。
当y=2b/3时,x2+b2/9=4,
(1)若b<-6或b>6,圆与椭圆没有公共点;
(2)若b=±6,圆与椭圆恰有一个公共点;
(3)若-6<b<6,圆与椭圆恰有二个公共点。
综上所述,圆x2+(y-b)2=4与椭圆x2+(2y-b)2=4,当b<-6或b>6时没有公共点;当b=±6时恰有一个公共点;当-6<b<-2或b=0或2<b<6时恰有二个公共点;当b=±2时恰有三个公共点;当-2<b<0或0<b<2时恰有四个公共点。
上面的解法是从“数”着手,也可以从“形”着手分析。
再进一步延伸,得:当b>6时,圆x2+(y-b)2=4上的点到椭圆x2+(2y-b)2=4上的点的最大距离是多少?这个问题的解决是对数形结合、等价转化等思想的进一步强化。
对B而言,它是一条特殊的直线,通过对其位置的变更可产生许多有意义的问题;而C是一种特殊的线段分点,同样可以使其推广到一般,若对由此产生的结果继续研究就会发现以往的一些会考、高考试题。
三、开放问题的探索
开放的行为给上面的问题注入了新的活力,推陈出“新”、自己给自己出题是自我意识的回归。开放的过程说白了就是探索的过程。具备对“封闭”题“开放”的意识的学生,事实上就有了创造意识,这种意识驱动下的实践自然会使创造力得以发展;同时,随着高考命题改革的进一步深入,我想这样的“开放”会在高考中更显示其生命力。 免费论文下载中心