應重視對數學難點概念的深度解讀

孔小明 項美霞 陳蕾

在中學數學教學中，數學概念教學始終處于數學教學的核心地位，幾乎所有高中數學教師都有這樣體會：在對高中數學幾百個概念進行教學時，的的確確存在著這樣一些重要的數學概念，學生在學習這些概念時普遍感到難以理解和掌握，成為他們在概念學習中的難點；教師對這些概念的教學也感到難以把握、難以突破，成為教師在概念教學中的難點，這樣的一些概念，我們不妨稱之為難點概念，

通過查閱相關資料與討論，筆者認為，高中數學難點概念的成因主要有：（1）概念本身問題：部分概念抽象層級多，抽象思維和邏輯思維要求高，表征方法少，具體化、形象化困難，理解難度大；（2）教材編寫中的問題：部分概念定義的文字表述過長、語言枯燥、符號抽象難懂，教材中對概念的形成提供的感性材料不夠充分，鞏固概念的配套練習不夠恰當，教學課時安排過于緊張，學生缺乏深入理解所必須的時間；（3）教師教學中的問題：對所引入概念的必要性（背景）闡述不夠重視；對概念本質屬性的剖析不夠到位，沒有從文字敘述、圖形、數學符號等多角度地揭示概念的內涵和外延；對概念辨析的教學環節重視不夠，普遍存在以解題代替鞏固練習的現象；（4）學生學習中的問題：不能理解部分概念學習的必要性，學習動力不足；上位概念理解不深、固定點知識薄弱；語言轉換能力缺乏，難以用自己的語言表述概念；表征方法少，缺乏原型和樣例支撐；不清楚相關概念的內在聯系，無法形成恰當的概念網絡結構，

有效提升學生學習力的基礎之一就是讓學生理解概念，而要讓學生理解概念，教師首先自己要理解概念，為此，我校數學學科組開展了“高中數學難點概念解讀”為主題的學科校本研修活動，提出概念的解讀也要高立意的要求，體現在能宏觀把握數學概念在中學階段的地位與作用，明確這個數學概念的內涵——對象的“質”的特征，及其外延——對象的“量”的范圍，挖掘依附于概念的數學思想方法，從前后知識聯系的角度審視概念，在概念體系中認識概念等，只有這樣，概念的教學才能循序漸進，具體教學才能抓住教學核心，摒棄細枝末節，即一節課中到底講些什么，哪些重點講，哪些不需講，哪些本課之前講，哪些后續講等，提高概念的教學效率，

以下我們以“曲線與方程”的概念解讀為例，談談如何對數學難點概念進行深入解讀，

1.地位作用

“曲線與方程”是人教c版教材選修2一l中第二章“圓錐曲線與方程”第一節“曲線與方程”第一課時的內容，是在學生已學過必修2中的直線與方程、圓與方程內容的基礎上，繼續學習“圓錐曲線與方程”的起始課，具有承上啟下的作用，由于解析幾何的本質是用代數的方法來研究幾何問題，即通過研究曲線的方程來研究曲線的性質，這就帶來一個關鍵性的問題，為什么能通過研究方程來研究曲線？即怎樣保證這種研究的可靠性，

“曲線的方程”與“方程的曲線”是解析幾何的基本概念，解析幾何的兩個基本問題（建立曲線方程和利用方程研究曲線的性質），都是以這兩個概念為基礎的，該內容安排于直線與圓的方程之后，是讓學生對曲線的方程的認識經歷從“觀念”到“概念”的螺旋上升過程，又使后續研究圓錐曲線等內容的理論基礎，使得學生對曲線與方程的關系有一個更加系統、完整的認識，更為重要的是，人們可以借助曲線與方程之間互為表示的等價關系，通過方程來研究曲線，因此，“曲線的方程”與“方程的曲線”概念是解析幾何的核心概念，

2.內容解析

“曲線的方程”與“方程的曲線”的定義：一般地，在直角坐標系中，如果某曲線c（看作點的集合或適合某種條件的點的軌跡）上的點與一個二元方程f（x，y）=0的實數解建立了如下的關系：

（1）曲線上點的坐標都是這個方程的解；

（2）以這個方程的解為坐標的點都是曲線上的點，

那么，這個方程叫做曲線的方程；這條曲線叫做方程的曲線，

在平面直角坐標系建立以后，任何曲線都有惟一的方程，任何方程也都有惟一確定的曲線（或點集），曲線與方程之間的一一對應的關系，是通過曲線上的點所成的集合與方程所有解所構成的集合之間存在一一對應關系來建立的，定義中，條件（1）中“都”字闡明了曲線上每一點的坐標都滿足方程，保證了曲線對于方程的純粹性；同樣地，（2）中“都”字闡明了符合條件的所有點都在曲線上，保證了曲線對于方程的完備性，純粹性與完備性合起來，保證了曲線與方程的等價性，這是曲線的方程概念的本質屬性，

從集合角度看，如果把直角坐標平面內曲線上的點所組成的集合記作A，方程F（x，y）=0的解所對應點的集合記作日，那么定義中（1）用集合關系表示就是A∈B，定義中（2）用集合關系表示就是B∈A，兩者合起來即A=B，這是從集合角度對曲線與方程關系的解釋，

“曲線的方程”與“方程的曲線”是同一事物的兩種表現形式，只是定義的主體不同，曲線的方程反映的是圖形所滿足的數量關系，方程的曲線反映的是數量關系所表示的圖形，“曲線與方程”概念所界定的既不是具體直觀的曲線，也不是具體實在的方程，而是它們之間相互的“隸屬關系”，跨越幾何和代數兩界，認識這種隸屬關系并能應用，是教學的著力點和落腳點，

“曲線與方程”一方面要從形到數，即繪出曲線，寫出相應方程；另一方面要從數到形，即給出方程及其要求，畫出相應曲線，揭示幾何中的形與代數中的數相互統一的關系，體現解析幾何的核心——數形結合的思想，為“作形判數”與“就數論形”的相互轉化開辟了途徑，是數學方法論上的一次飛躍，

3.學情分析

3.1知識與認知基礎

就學生而言，在這節課之前，他們已經在必修課程《數學2》的直線與方程、圓與方程中，討論了曲線與方程的關系，加上初中和高一學過的函數在內，學生已有了曲線與方程的初步觀念（還不能說是“概念”），有了一定的感性認識，也有了處理相關問題的基本數學活動經驗，這是學生學習曲線與方程的認知基礎，是學生理解曲線與方程概念的最近發展區，

3.2可能的理解障礙

首先，學生在學習曲線與方程概念之前，對曲線與方程的關系更多是從整體、宏觀角度認識的，一般情況下，會認為直線就是直線、圓就是圓，不會想到把它們看作滿足某種條件的點的集合，方程就是方程，不會想到把它們看作滿足某種條件的解的集合，而曲線與方程概念是通過“曲線上的點”和“方程的解（有序實數對）”之間一一對應關系來定義的，這種考察問題角度與思維方式的變化會導致學生理解上的思維障礙，因此，教學設計的著力點是借助實例，將學生對曲線與方程之間的“能相互替代”“等價”“不多不少”等觀念進行精確描述，將已有觀念明確化、概念化，

其次，在經歷由直觀表象上升到抽象概念的過程中，學生容易對定義中為什么要規定兩個方面產生困惑，原因是不理解兩者缺一都將擴大概念的外延，同時學生易將定義中的（1）（2）兩點孤立開來，認為曲線上的點的坐標都是方程的解，那么曲線就是方程的曲線，以方程的解為坐標的點都是曲線上的點，那么方程就是曲線的方程，未能將兩個方面統一起來，因此，教學要通過對正、反例的充分辨析，引導學生明確概念的內涵與外延，認識到曲線的方程與方程的曲線是同一事物的兩種表現形式，

再次，之前學生求得的直線或圓往往是一條完整的直線或一個完整的圓，不需要去深究求得的方程是否會混入不在曲線上的點的問題，而進入到一般的曲線的研究過程，在給定曲線一部分確定其方程時，學生會受函數定義域與值域負遷移的影響，出現變量范圍錯誤的現象，例如，對單位圓的上半圓（不含端點），其方程應為X²+y²=1（y>o），學生會寫成X²+y²=1（-1

4.教學建議

4.1關注知識體系的螺旋上升

教師要從全套教材的結構來認識曲線與方程的地位，弄清知識的前后安排順序，把握好要求，體現知識體系的螺旋上升過程，教學要循序漸進，水到渠成，在函數教學中，要讓學生體會到直角坐標系中的點與其坐標的一一對應關系；在直線與方程、圓與方程的內容學習中，要明確提出曲線上的點與方程的解的對應關系，使學生能熟練地判斷給定坐標的點是否在曲線上，熟悉曲線上點的坐標求法，為得出曲線的方程概念埋下伏筆；在圓錐曲線方程的內容學習中，引導學生進一步體會“曲線的方程”與“方程的曲線”的關系，強化概念的理解，

4.2重視概念的生成過程

從既要讓學生理解“曲線與方程”的概念、又要讓學生體會“為什么要引入這個概念”出發，以學生熟悉的“直線與方程”“圓與方程”為載體，在給出抽象概念之前，通過實例，讓學生建立起“純粹性”“完備性”的充分體驗，體會到引入曲線與方程概念的必要性與合理性后，再給出嚴格的數學定義，并借助反例引導學生進行概念辨析，使學生從內心接受“曲線的方程”“方程的曲線”這樣“顛來倒去”的數學定義，再通過給出曲線寫方程、給出方程畫出曲線的圖象，以及證明“已知方程是給出曲線的方程”等問題的探究，讓學生充分理解“曲線與方程”這一概念的內涵與外延，領悟定義中①②的缺一不可性，把握概念的深層結構，

4.3善于舉例，使抽象概念具體化

由于“曲線與方程”的概念比較抽象，教學要通過簡單、具體而又較為豐富的例子（直線、圓及其變式）完成概念同化，在概念應用中通過進一步的變式訓練完成概念的順應，從而建立起良好的認知結構，教學時，應該為學生提供各種感性材料，不斷改變其表現形式，合理運用變式，使學生從不同的角度去認識概念的本質屬性，其中，反例（非概念變式）的引入對于概念的正確理解、防止或糾正學生各種可能的錯誤觀念具有重要作用，

4.4充分發揮現代教育技術的作用

由于曲線的方程概念的高度抽象性，教學可借助一些軟件（如幾何畫板等）加強幾何直觀，使學生進一步理解曲線與方程的關系，如在概念的生成階段，利用幾何畫板的可操作性，拖動曲線上的點，觀察其坐標是否滿足方程，由學生說點坐標，再繪制出點驗證其在不在曲線上，給學生直觀的體驗，讓學生初步體驗曲線上的點與方程的解之問的對應關系，體會數與形之問的內在聯系，為學生深刻理解曲線與方程的本質奠定基礎，