【解题研究】数学情境怎么玩——2026年南通中考数学第25题
在2022版新课标理念中提出“教学活动应注重启发式,激发学生学习兴趣,引发学生积极思考,鼓励学生质疑问难,引导学生在真实情境中发现问题和提出问题,利用观察、猜测、实验、计算、推理、验证、数据分析、直观想象等方法分析问题和解决问题”,关于真实情境的理解,不能简单当作生活情境或现实背景,数学来源于生活没错,反过来生活中也包含数学,数学本身也有自已的情境,同样也属于真实情境范畴,我们在这个情境中进行数学主题活动或项目活动,同样能发展学生的核心素养。
许多生活情境可抽象成数学情境,而赋予数学情境一定的现实意义,它也是生活情境,无论是哪一种,都符合新课标理念。
题目
主题式学习:某校九年级学习小组围绕“坐标系中的图形旋转问题”进行研究.
数学情境
在平面直角坐标系xOy中,将点M(m,1)(m≥3)绕点O逆时针旋转得到点A.旋转角为α(30°≤α≤60°),点A关于直线OM的对称点为B.分别过点A,B,作AC⊥x轴,BD⊥y轴,垂足分别为C,D.设线段AB与OM交于点E,连接CE,DE.
特例感知
(1)如图1,当m=3,α=45°时,求线段AB的长;
猜想证明
(2)在图2中根据“数学情境”作出图形,判断线段CE,DE的大小关系,并说明理由;
拓广探索
(3)若w·cosα=OC+OD,求实数w的取值范围.
解析:
01
(1)此时M(3,1),α=45°,由对称性可知∠AOB=90°,所以△AOB是等腰直角三角形,AB=√2OA,而OA=OM,由两点距离公式求出OM=√10,所以AB=2√5;
02
(2)作图之后,先猜想CE和DE相等,然后思考如何证明;由两根垂线可知AC∥DB,再加上点E是AB中点,所以构造全等三角形相对容易,如下图:
延长DE交AC于点F,则△AEF≌△BED,于是DE=FE,而在Rt△DCF中,CE是斜边DF上的中线,所以CE=DE;
03
(3)条件w·cosα=OC+OD确实初看上去挺不“友好”的,又是三角函数又是线段和,所以需要学生能在读到条件的同时,利用数学概念进行解读,首先说cosα,它作为旋转角指∠AOM,初中阶段的三角函数依赖于一个直角三角形,恰好它也在Rt△AOE中,所以cosα=OE/OA,但新的困惑在于,一个线段比值乘以一个常数w,怎么就变成另两条线段和了呢?
目光转向OC+OD,它们都在x轴上,其中OD包含OC,因此OC+OD=2OC+CD,想到这一步,前面路学生就不太能看清了,接下来究竟朝何处去?
前面我们证明了EC=ED,即CD是等腰三角形的底边,所以它也可以写成某条线段的2倍,形式上就和2OC吻合了,因此过点E作EF⊥x轴,如下图:
现在OC+OD=2OC+2CF=2(OC+CF)=2OF,对于条件右侧的化简,也到此为止了;我们简单归纳一下目前的进展:w·OE/OA=2OF,处理线段比值,学生最容易想到的是利用相似三角形,当我们过点E作EF⊥x轴之后,将比值中的OA换成OM,便可联想到过点M作MG⊥x轴,OE/OM就能派上用场了。
由EF⊥轴,MG⊥x轴,可证△OEF∽△OMG,得比例式OE/OM=OF/OG,其中OG=m,所以继续前面的推理:
最后得到w=2m,由于m≥3,所以w≥6.
解题思考
我们读武侠小说时,会有这么一个感觉,武器越怪死得越快,传统武器经过千百年发展,最终剩下的也就十八般兵器,适用不同场合,这和我们教学生解题十分类似,教材上的基本概念、基本题型(母题)搞清楚了,中考压轴题其实是不在话下的,没必要去训练解题套路,换在解题教学中,套路越多死得越快。
这道题拿到手之后,就有学生开始写直线OM的函数解析式,然后表示各点坐标,又引入一堆新参数,试图用解析法完成,这条路也能走得通,但路上的艰辛,正是给概念理解买单了,课堂上有多忽视概念,解题过程就有多复杂。
在数学情境中,思维不能局限,既然是探究,就不会只设置一条路,所以几何图形解析化在初中阶段并不太好使,初中数学应该有初中数学的样子,该在高中学习的方法,不轻易“下放”到初中,这也是尊重新课标、新教材,更重要的是尊重数学教学。
