检视高考数学第一轮复习
——以排列组合复习为例

2017-12-26 08:56伍春兰
数学通报 2017年12期
关键词:排列组合变式机场

伍春兰

(北京教育学院数学系 100120)

伴随着某学校选修2-3排列组合教学的结束,2018年高考数学的第一轮复习悄然而至.由于排列组合内容相对独立,又刚刚学完,于是该校数学组打破已有的复习顺序,选择以此内容作为高考数学第一轮复习的起点.笔者受邀就排列组合复习与该校教师同课异构,并围绕高考第一轮复习的有关问题研讨.

1 学习内容的再认识

高考第一轮复习,对知识点的梳理是绕不过的话题,问题是梳理什么,怎样梳理是值得深思的.

现在不少教师都会在课前或课始布置学生自主完成知识梳理,有些教师要求学生使用思维导图或框图呈现结果,待课上交流后教师再适度指点.就形式而言,上述过程既体现了学生主体又显示了教师主导.但据笔者的课堂观察及浏览教师的教学设计,就内容而言,无论是学生的整理还是教师的指点,多数仅是简单重复逻辑结构,对所学内容再认识的高度不够.

再认识学习内容,除了对所学知识是什么的归纳概括,还要从不同的角度得出自己对所学内容的理解,以及应用策略的概括.

查缺补漏,提高能力是复习课的主要功能,因此什么是加法原理、乘法原理;什么是排列、组合;排列与组合的差别;排列与组合的公式等等,这些排列组合应知应会内容的整理记忆是需要的,但知识梳理的重点应是鉴别“缺”和“漏”.重点有四:(1)学生分别提供一个典型的排列、组合的例子,意图是考察学生是否基本理解了排列、组合的含义;(2)学生将已做过的有限制条件的排列或组合的习题归类,意图是考察学生是否真正理解了排列、组合的本质,以及概括的水平;(3)学生对(2)中的类型,尝试总结解决问题的思想方法或具体策略,意图是考察学生是否对各类问题有了正确的思路和具体的方法,还有哪些问题及解决问题的方法需要补充;(4)学生对排列或组合已有的错题分析,找到规避错误的方法,意图是帮助学生将错误转化为教育资源.当然上述四点,可根据复习课课时的总安排,分别进行.

知识点的梳理是复习的起点,也是再认识的过程,不仅要唤起学生已有的经验,还要从新的视角再认识.比如,已知排列或组合区别(是否有序),还要再琢磨它们的联系.事实上排列问题都可分成两步完成:先组合,再全排列;同样,组合问题如若增加排序,亦可转为排列问题.同时要在新的情境再认识排列、组合,并结合具体的情境,让学生体会“一般”与“具体”的关系.

2 典型例题的逻辑性和拓展性

在高考基本稳定的前提下,以历年高考题或N模题为依据,然后归类复习无可厚非.但典型例题的选取切忌堆砌高考题或N模题,应引领学生研究这些题目,找到相关原题之间的逻辑性,并适度改编拓展.

本节复习课,笔者以“某高二年级期末考试的科目有8科”为背景,求解4次变式条件下安排考试方法的种数:⑴语数外三科考试不得相邻;⑵语数外三科考试必须排在一起;⑶语文考试必须在数学之前考;⑷数学不在第一和最后考.4个变式主要关注到的策略有不邻问题插空法;相邻问题捆绑法;特殊值法;否定肯定对等法;特殊元素/位置优先法.

最后变式问题:⑸某城市A、B两地之间有整齐的道路网(见图1), 从A到B最近距离的走法共有多少种?从A到B,横向走且仅走5段, 纵向走且仅走3段.于是问题⑸等价于5个“横”, 3个“纵” 排成一列的问题.由于是相同元素的排列,又等价:从8个位置任取5个排“横”, 剩余3个位置排“纵” 的问题.

图1

5个变式,都可转化为8个元素有限制条件的排列或组合问题,这样一以贯之好处有四:一是省去理解不同背景的时间,但又强化了审题的重要性,因为条件细微的变化会导致截然不同的解题方法;二是将过去零散学习的类型和方法串起来,易发现各变式的联系与区别.特别是变式5将看似风马牛不相及的两个背景,找到相通之处,及异样之处(排列、组合),领悟变与不变的美妙;三是复习一开始就将排列、组合问题综合考察(有教师先分开排列、组合,再综合复习),虽然增加了挑战性,但没有跳出学生的最近发展区,而且也增强了学生分析解决排列、组合问题的能力;四是学生参与到题目的变式过程(课上先观摩教师是如何将题目变式的,教师要有意识地点拨,课下作业为模仿编改题),达到知其然,知其所以然,知其将然.

3 思维参与和动机激发

排列、组合与其他知识关联较少,解决问题的具体计算也简单,但思维培养的机会很多.如,知识梳理;限制条件的分析、变式、转换;数学模型的抽象;解决方案正确合理的选择;多种解决方案的比较分析;归纳总结等.在复习中重视学生思维参与,不仅可以激发学生内在的学习积极性、创造性,提升思维能力,同时也能提升学生的学习能力.

美国心理学教授科勒(J.M.Keller)提出了ARCS模型,其中ARCS分别是影响学生学习动机的4要素的首字母:Attention(注意)、Relevance(相关)、Confidence(信心)、Satisfaction(满足)[1].该模式强调针对学生的动机水平和教学内容的特点,在教学过程中引起并维持学生的注意、构建教学与学生之间的关联、引发学生产生并支持完成学习的自信、最终体验到满足.

笔者创设的问题情境,就是以ARCS模型为指导,注重学生思维参与的活动.

上课伊始,笔者以到该校出行的真实场景为载体,创设问题情境:第一段出行(家→北京南苑机场)可供选择的交通工具有6种:自行车、私家车、出租车、公共汽车、机场大巴、地铁;第二段出行(北京南苑机场→某地机场)有两种方式,问有多少种出行方式?学生全部落入“陷阱”,齐答有12种,笔者反问第一段的条件充分吗?学生才意识到问题,于是笔者补充如下7个条件:(1)由于路途远,自行车不单独使用;(2)私家车仅从家出发;(3)没有直达的公共汽车;(4)家和机场大巴有一段距离;⑸家和机场都和地铁有一段距离;(6)最多利用三种不同交通工具,且三种之一是地铁;(7)不同种交通工具仅出现一次.

创设的情境,学生先是感觉非常容易,继而发现并不简单.在思维受阻后,笔者启发学生有序思考.先从大方向考虑,分两步(家→北京南苑机场;北京南苑机场→某地机场)解决问题;再考虑作为第一步(既是重点也是难点)如何解决,引导学生利用交通工具的数量(一种;两种;三种)或利用交通工具的种类(自行车;私家车;出租车;公共汽车;机场大巴;地铁)突破难点.

通过补充的7个条件,一方面让学生感受阅读大文本的策略,另一方面将分类相加,分步相乘,有序排列,无序组合(依据);按照事件的结果分类,事件的发生过程分步(原则);分类、分步不重不漏(底线);特殊优先法、排除法、插空法(策略)等融入到问题解决中.高认知的系列问题,学法的指导,先独立思考再小组合作的教学策略,不仅引起并维持了学生的注意,激发了学生参与的信心,也撬动了学生思维的参与.

高考第一轮复习,提高学生参与的主动性和深度,将学生内在学习动机的激发和维持,思维的参与贯穿教学过程的始终,这该是数学有效复习所需要的.

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