數(shù)學教學中開放題教學

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開放題是數(shù)學教學中的一種新題型，它是相對于傳統(tǒng)的封閉題而言的。開放題的核心是培養(yǎng)學生的創(chuàng)造意識和創(chuàng)造能力，激發(fā)學生獨立思考和創(chuàng)新的意識，這是一種新的教育理念的具體體現(xiàn)。現(xiàn)行數(shù)學教材中，習題基本上是為了使學生了解和牢記數(shù)學結(jié)論而設計的，學生在學習中缺乏主動參與的過程。那么在教材還沒有提供足夠的開放題之前，好的開放題從那里來？我認為最現(xiàn)實的辦法是讓“封閉”題“開放”。

一、開放意識的形成

學習的目的是為了使自然人過渡到社會人、使社會人更好地服務于社會，由于社會時刻在發(fā)生著變化，因此，一個良好的社會人必需具備適應社會變化的能力。讓學生懂得用現(xiàn)成的方法解決現(xiàn)成的問題僅僅是學習的第一步，學習的更高境界是提出新問題、提出解決問題的新方案。因此首先必須改變那種只局限于教師給題學生做題的被動的、封閉的意識，為了使數(shù)學適應時代的需要，我們選擇了數(shù)學開放題作為一個切入口，開放題的引入，促進了數(shù)學教育的開放化和個性化，從發(fā)現(xiàn)問題和解決問題中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

關(guān)于開放題目前尚無確切的定論，通常是改變命題結(jié)構(gòu)，改變設問方式，增強問題的探索性以及解決問題過程中的多角度思考，對命題賦予新的解釋進而形成和發(fā)現(xiàn)新的問題。近兩年高考題中也出現(xiàn)了開放題的“影子”，如1998年第（19）題：“關(guān)于函數(shù)f(x)=4Sin(2x+π/3)(x∈R)，有下列命題：①由f(x1)=f(x2)=0可得x1-x2必是π的整數(shù)倍；②y=f(x)的表達式可改寫為y=4Cos(2x-π/6):③y=f(x)的圖象關(guān)于點（-π/6，0）對稱；④y=f(x)的圖象關(guān)于直線x=-π/6對稱。其中正確的命題是──（注：把你認為正確的命題的序號都填上）”顯然《高中代數(shù)》上冊第184頁例4“作函數(shù)y=3Sin(2x+π/3)的簡圖。”可作為其原型。學生如果明白這些道理就會產(chǎn)生對問題開放的需求，逐步形成自覺的開放意識。又如2000年理19文20題函數(shù)單調(diào)性的參數(shù)取值范圍問題（既有條件開放又有結(jié)論的開放，條件上，對，是選擇，還是選擇？選擇前者則得，以后的道路荊棘叢生，而選擇后者則有，以后的道路一片光明；結(jié)論開放體現(xiàn)在結(jié)論分為兩段，一段上可使函數(shù)單調(diào)，另一段上不單調(diào)，且證明不單調(diào)的方法是尋找反例）；

從數(shù)學考試中引進一定的結(jié)合現(xiàn)實背景的問題和開放性問題，已引起了廣大數(shù)學教育工作者的極大關(guān)注，開放題的研究已成為數(shù)學教育的一個熱點。

二、開放問題的構(gòu)建

有了開放的意識，加上方法指導，開放才會成為可能。開放問題的構(gòu)建主要從兩個方面進行，其一是問題本身的開放而獲得新問題，其二是問題解法的開放而獲得新思路。根據(jù)創(chuàng)造的三要素：“結(jié)構(gòu)、關(guān)系、順序”，我們可以為學生構(gòu)建由“封閉”題“開放”的如下框圖模式：

〔例1〕已知,并且求證（《高中代數(shù)》下冊第12頁例7）

除教材介紹的方法外，根據(jù)目標的結(jié)構(gòu)特征，改變一下考察問題的角度，或同時對目標的結(jié)構(gòu)作些調(diào)整、重新組合，可獲得如下思路：兩點（b,a）、(-m,-m)的連線的斜率大于兩點（b,a）、(0,0)的連線的斜率；b個單位溶液中有a個單位溶質(zhì)，其濃度小于加入m個單位溶質(zhì)后的濃度；在數(shù)軸上的原點和坐標為1的點處，分別放置質(zhì)量為m、a的質(zhì)點時質(zhì)點系的重心，位于分別放置質(zhì)量為m、b的質(zhì)點時質(zhì)點系的重心的左側(cè)等。

〔例2〕用實際例子說明所表示的意義

給變量賦予不同的內(nèi)涵，就可得出函數(shù)不同的解釋，我們從物理和經(jīng)濟兩個角度出發(fā)給出實例。

1.X表示時間（單位：s），y表示速度（單位：m/s），開始計時后質(zhì)點以10/s的初速度作勻加速運動，加速度為2m/s2，5秒鐘后質(zhì)點以20/s的速度作勻速運動，10秒鐘后質(zhì)點以-2m/s2的加速度作勻減速運動，直到質(zhì)點運動到20秒末停下。

2.季節(jié)性服飾在當季即將到來之時，價格呈上升趨勢，設某服飾開始時定價為10元，并且每周（7天）漲價2元，5周后開始保持20元的價格平穩(wěn)銷售，10周后當季即將過去，平均每周削價2元，直到20周末該服飾不再銷售。

函數(shù)概念的形成，一般是從具體的實例開始的，但在學習函數(shù)時，往往較少考慮實際意義，本題旨在通過學生根據(jù)自己的知識經(jīng)驗給出函數(shù)的實際解釋，體會到數(shù)學概念的一般性和背景的多樣性。這是對問題理解上的開放。

〔例3〕由圓x2+y2=4上任意一點向x軸作垂線。求垂線夾在圓周和x軸間的線段中點的軌跡方程。（《高中平面解析幾何》復習參考題二第11題）（答案：x2/4+y2=1）

問題本身開放：先從問題中分解出一些主要“組件”，如：A、“圓x2+y2=4”；B、“x軸”；C、“線段中點”等。然后對這些“組件”作特殊化、一般化等處理便可獲得新問題。

對A而言，圓作為一種特殊的曲線，我們將其重新定位在“曲線”上，那么曲線又可分解成大小、形狀和位置三要素，于是改變條件A（大小或形狀或位置）就可使問題向三個方向延伸。

如改變位置，將A寫成“(x-a)2+(y-b)2=4”，即可得所求的軌跡方程為(x-a)2+(2y-b)2=4；再將其特殊化（取a=0），并進行新的組合便有問題：圓x2+(y-b)2=4與橢圓x2+(2y-b)2=4有怎樣的位置關(guān)系？試說明理由。

簡解：解方程組得y=0或y=2b/3

當y=0時，x2+b2=4，

（1）若b<-2或b>2，圓與橢圓沒有公共點；

（2）若b=±2，圓與橢圓恰有一個公共點；

（3）若-2<b<2，圓與橢圓恰有二個公共點。

當y=2b/3時,x2+b2/9=4，

（1）若b<-6或b>6，圓與橢圓沒有公共點；

（2）若b=±6，圓與橢圓恰有一個公共點；

（3）若-6<b<6，圓與橢圓恰有二個公共點。

綜上所述，圓x2+(y-b)2=4與橢圓x2+(2y-b)2=4，當b<-6或b>6時沒有公共點；當b=±6時恰有一個公共點；當-6<b<-2或b=0或2<b<6時恰有二個公共點；當b=±2時恰有三個公共點；當-2<b<0或0<b<2時恰有四個公共點。

上面的解法是從“數(shù)”著手，也可以從“形”著手分析。

再進一步延伸，得：當b>6時，圓x2+(y-b)2=4上的點到橢圓x2+(2y-b)2=4上的點的最大距離是多少？這個問題的解決是對數(shù)形結(jié)合、等價轉(zhuǎn)化等思想的進一步強化。

對B而言，它是一條特殊的直線，通過對其位置的變更可產(chǎn)生許多有意義的問題；而C是一種特殊的線段分點，同樣可以使其推廣到一般，若對由此產(chǎn)生的結(jié)果繼續(xù)研究就會發(fā)現(xiàn)以往的一些會考、高考試題。

三．開放問題的探索

開放的行為給上面三個簡單的問題注入了新的活力，推陳出“新”、自己給自己出題是人自我意識的回歸。開放的過程說白了就是探索的過程。以下以拋物線的焦點弦問題為例來看開放問題的探索。

〔例4〕已知拋物線，過焦點F的直線與拋物線相交于A（x1，y1），B（x1，y）兩點，P（x0，y0）是線段AB的中點；拋物線的準線為l，分別過點A、B、P作x軸的平行線，依次交l于M、N、Q，連接FM、FN、FQ、AQ和BQ（如圖）

（1）試盡可能地找出：

（a）點A、B、P的縱、橫6個坐標所滿足的等量關(guān)系；

（b）圖中各線段的垂直關(guān)系.

（2）如果允許引輔助線，你還能發(fā)現(xiàn)哪些結(jié)論？

〔分析與解〕（1）（a）點A、B、P的6個坐標x1，y1；x2，y2；x0，y0之間至少有下列等量關(guān)系：

①②③④

⑤⑥

“所有的畫都是以只有3種原色的方式構(gòu)成的。每當我們把某樣東西說成是新的的時候，我們真正談論的是現(xiàn)有元素獨特的存在方式。”具備對“封閉”題“開放”的意識的學生，事實上就有了創(chuàng)造意識，這種意識驅(qū)動下的實踐自然會使創(chuàng)造力得以發(fā)展；同時，隨著高考命題改革的進一步深入，我想這樣的“開放”會在高考中更顯示其生命力。