優(yōu)化數(shù)學(xué)知識(shí)體系 提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)
——以一節(jié)二輪中考專題復(fù)習(xí)課為例

夏 鳴

(常熟市海虞初級(jí)中學(xué),江蘇 常熟 215500)

中考總復(fù)習(xí)是初中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié),與新授課的學(xué)習(xí)有很大的區(qū)別.在中考復(fù)習(xí)階段,學(xué)生已基本掌握了基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,初步具備了一定的數(shù)學(xué)知識(shí)體系和數(shù)學(xué)核心素養(yǎng),總復(fù)習(xí)是學(xué)生對(duì)初中數(shù)學(xué)知識(shí)的再一次深入學(xué)習(xí).復(fù)習(xí)的目的是讓學(xué)生在復(fù)習(xí)過程中,對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合,優(yōu)化數(shù)學(xué)知識(shí)體系,并且在復(fù)習(xí)過程中,發(fā)展學(xué)生用數(shù)學(xué)眼光觀察現(xiàn)實(shí)世界的能力,力求提升學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力和數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).本文以二輪復(fù)習(xí)專題課“圓中銳角三角函數(shù)問題”為例,談?wù)勗诮虒W(xué)過程中如何優(yōu)化數(shù)學(xué)知識(shí)體系,提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).

中考數(shù)學(xué)總復(fù)習(xí)中,一輪復(fù)習(xí)通常按教材順序?qū)Τ踔须A段的主要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行縱向梳理,重點(diǎn)在于整合教材,幫助學(xué)生構(gòu)建完整的初中數(shù)學(xué)知識(shí)體系.二輪復(fù)習(xí)通常以專題復(fù)習(xí)為主,立足課本知識(shí),結(jié)合中考試題,注重知識(shí)結(jié)合,所以二輪復(fù)習(xí)的重點(diǎn)應(yīng)發(fā)展學(xué)生思維能力,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,從而達(dá)到優(yōu)化數(shù)學(xué)知識(shí)體系,提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的目的.“圓中銳角三角函數(shù)問題”是兩種知識(shí)相結(jié)合的一節(jié)專題課,以圓為載體,研究銳角三角形函數(shù)問題,本節(jié)課從三個(gè)基礎(chǔ)題引入.

1 知識(shí)激活,梳理數(shù)學(xué)知識(shí)體系

問題1 如圖1,⊙O的直徑AB為10,AC為弦,且AC=8,則sin∠BAC=____;

圖1 問題1圖 圖2 問題2圖 圖3 問題3圖

問題2 圖2是由邊長為1的小正方形組成的網(wǎng)格,點(diǎn)A,B,C都在格點(diǎn)上,以AB為直徑的圓經(jīng)過點(diǎn)C、D,則tan∠ADC=____;

以三道圓中的銳角三角函數(shù)問題為例,引出本節(jié)課所研究的復(fù)習(xí)內(nèi)容,同時(shí)給出了三個(gè)基本圖形,第1題構(gòu)造直徑所對(duì)的圓周角是直角,即構(gòu)造了直角三角形;第2題不僅需要構(gòu)造直角三角形,同時(shí)還需將所求角轉(zhuǎn)換成直角三角形中與之相等的圓周角;第3題本身就是在一個(gè)直角三角形中,只是已知銳角三角函數(shù)值,求線段長度,除了已知元素和求解元素不同,其基本思想相同,同時(shí)可稍作延伸,求線段BD長度的方法不唯一.

由此可以發(fā)現(xiàn),在本節(jié)課中學(xué)習(xí),學(xué)生需激活并梳理圓與銳角三角函數(shù)兩個(gè)知識(shí)體系,但其實(shí)質(zhì)是在圓中找到直角三角形這一基本圖形.圓作為一種比較特殊的圖形,在圓中比較易于構(gòu)造直角三角形和轉(zhuǎn)換相等的角.在初中階段,要運(yùn)用銳角三角函數(shù)解決問題,必須將銳角置于直角三角形中.基于此,本節(jié)課的基本思想是構(gòu)造和轉(zhuǎn)換,基本圖形是直角三角形.

2 知識(shí)運(yùn)用,發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)眼光

圖4 例1題圖

例1作為知識(shí)運(yùn)用,是知識(shí)激活的延伸,是對(duì)基本思想和基本圖形的鞏固,進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)基本思想是構(gòu)造和轉(zhuǎn)換,即既要構(gòu)造直角三角形,又要將已知銳角∠BAC轉(zhuǎn)換到所構(gòu)造的直角三角形中,基本圖形即為構(gòu)造的直角三角形.

例1的目的是培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)的眼光觀察現(xiàn)實(shí)世界,即培養(yǎng)學(xué)生抽象能力、幾何直觀、空間觀念和創(chuàng)新意識(shí),從而使學(xué)生能在復(fù)雜圖形中構(gòu)造出基本圖形,進(jìn)而運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題.初步構(gòu)建解決問題的基本數(shù)學(xué)知識(shí)體系,整合已有知識(shí)體系,如圖5所示.

圖5 圖中銳角三角函數(shù)知識(shí)體系

3 思維拓展,培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)思維

例2 如圖6,已知△ABC內(nèi)接于⊙O,D為AB延長線上一點(diǎn),過點(diǎn)D作⊙O的切線,切點(diǎn)為E,DE∥BC,連接BE,CE,AE.

圖6 例2題圖

(1)求證:△ACE∽△EBD;

(2)若AC=9,BD=4,求BE的長度;

例2是例1的提升,與例1相比,其綜合性更強(qiáng),需要用到更多的知識(shí),同時(shí)也不能從題設(shè)條件直接找到解決問題的方法,只能從已知題設(shè)入手,引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)的思維思考現(xiàn)實(shí)世界,即培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)算能力、推理意識(shí)和推理能力,通過題設(shè)條件進(jìn)行有效推理,從單個(gè)條件這一“條件點(diǎn)”,推理得出結(jié)論形成“結(jié)論線”.

如圖7所示,例2共有4個(gè)條件:①DE是⊙O的切線;②DE∥BC;由于圓的特殊性,還有2個(gè)隱藏條件:③四邊形ABEC內(nèi)接于⊙O;④同弧或等弧所對(duì)的圓周角相等.由條件可知,解決本題主要用到三個(gè)知識(shí):圓、平行線、直角三角形.第(1)問證三角形相似,涉及相似三角形知識(shí),需找角相等或邊成比例,上述結(jié)論中角相等較多而沒有對(duì)應(yīng)邊成比例,因此必然找兩角對(duì)應(yīng)相等,得到兩三角形相似;第(2)問是第一問的延伸,由相似三角形得到比例關(guān)系即可,因此關(guān)鍵即找到BE與CE關(guān)系,從上面結(jié)論來看,必然由切線這一條件入手;第(3)問是例1的延伸,易于解答.

圖7 結(jié)論線圖

由于單個(gè)條件是孤立的,通過推理得到“結(jié)論線”,再將多個(gè)結(jié)論有效串聯(lián)起來,這種串聯(lián)不是簡單地堆砌,需要圍繞同一目標(biāo),形成解決問題的基本知識(shí)體系.學(xué)生在解決問題過程中,形成“點(diǎn)→線→面”的數(shù)學(xué)思維模式,構(gòu)建“知識(shí)面”,初步形成解決問題的數(shù)學(xué)知識(shí)體系,并在解決問題的過程中進(jìn)一步整合數(shù)學(xué)知識(shí)體系,培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維,提高解題能力,提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).

4 綜合應(yīng)用,強(qiáng)化數(shù)學(xué)語言表達(dá)能力

例3 如圖8,AB為⊙O的直徑,D是弧BC的中點(diǎn),BC與AD、OD分別交于點(diǎn)E,F.

圖8 例3題圖

(1)求證:DO∥AC;

(2)求證:DE·DA=DC2;

本題是2019年蘇州中考第26題,主要涉及圓、平行線、相似三角形、銳角三角函數(shù)、勾股定理、二次根式等知識(shí),涵蓋了初中三年所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí),其綜合性較強(qiáng),限于篇幅,求解過程從略.

本題是一道以圓為基本圖形的綜合題,題目給出的題設(shè)條件也很少,只有2個(gè),即①AB為⊙O的直徑,②AB為⊙O的直徑.學(xué)生只能從這兩個(gè)條件即兩個(gè)“點(diǎn)”出發(fā),進(jìn)行推理分析形成“線”,得到更多信息,前兩問難度較低,基本上由“點(diǎn)”到“線”即可解決問題.第(3)問已知圓中銳角三角函數(shù)值,求圓中另一個(gè)角的三角函數(shù)值,方法也較多,但實(shí)質(zhì)還是要將銳角放到直角三角形中才能解決.因此,只要緊抓本節(jié)課的主題:解決圓中銳角三角函數(shù)問題的基本思想是①構(gòu)造直角三角形,②將所求角轉(zhuǎn)換成與之相等的其他角,甚至是這兩種思想相結(jié)合.同時(shí),在解決問題的過程中可以發(fā)現(xiàn),直角三角形中線段長度都是未知的,不方便求解,所以需要設(shè)線段長度才能解決問題.由此可以發(fā)現(xiàn),將“線”串聯(lián)成“面”的過程中,也需要一些基本圖形、基本思想方法甚至基本運(yùn)算方法等“粘合劑”,從而更好地優(yōu)化數(shù)學(xué)知識(shí)體系,提升解題能力.

在教學(xué)過程中,教師不僅可引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納基本數(shù)學(xué)圖形、基本數(shù)學(xué)方法等,也可以將思維圖形化,利用數(shù)字和圖形的直觀性,將數(shù)學(xué)知識(shí)直觀地展現(xiàn)在學(xué)生眼前,這樣更有利于學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)、理解和記憶.數(shù)學(xué)是一門系統(tǒng)學(xué)科,是由許多單獨(dú)的知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)化整合得到的數(shù)學(xué)知識(shí)體系.在教學(xué)過程中,教師應(yīng)幫助學(xué)生建立數(shù)學(xué)知識(shí)體系.數(shù)學(xué)知識(shí)體系不僅包括數(shù)學(xué)知識(shí),還應(yīng)將基本數(shù)學(xué)思想體系、常用數(shù)學(xué)方法體系、數(shù)學(xué)基本圖形體系等納入整個(gè)數(shù)學(xué)知識(shí)體系,從而優(yōu)化數(shù)學(xué)知識(shí)體系.數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)是在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中逐漸形成和發(fā)展的,不同學(xué)段發(fā)展水平不同.教師應(yīng)在每一節(jié)數(shù)學(xué)課的教學(xué)中,逐步發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)眼光,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維,讓學(xué)生學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)語言表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界,從而達(dá)到提升學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的目標(biāo).數(shù)學(xué)知識(shí)體系的構(gòu)建和學(xué)生核心素養(yǎng)的形成都需要經(jīng)過漫長的過程,學(xué)生具備了一定的數(shù)學(xué)知識(shí)體系和數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)以后,還需進(jìn)一步進(jìn)行學(xué)科內(nèi)部的融合,甚至是跨學(xué)科的融合,因此學(xué)生還需不斷地學(xué)習(xí),進(jìn)一步優(yōu)化知識(shí)體系,提升核心素養(yǎng).