例談不同視角下的三角函數(shù)計(jì)算中學(xué)生運(yùn)算素養(yǎng)的培養(yǎng)

康鋒艷

摘 要：運(yùn)算素養(yǎng)是高中數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)之一，也是關(guān)乎學(xué)生數(shù)學(xué)成績(jī)的因素之一，本文在若干例下探討在《三角函數(shù)》這章中如何落實(shí)學(xué)生的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，從而提升學(xué)生的運(yùn)算素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：運(yùn)算素養(yǎng) 三角函數(shù) 思維品質(zhì)

高中數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)主要是指：數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)運(yùn)算、直觀想象、數(shù)據(jù)分析這六個(gè)方面。其中數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng)關(guān)乎學(xué)生成績(jī)的高低，高考數(shù)學(xué)《考試說(shuō)明》對(duì)運(yùn)算能力也有明確的要求：會(huì)根據(jù)法則、公式進(jìn)行正確運(yùn)算、變形和數(shù)據(jù)處理，能根據(jù)問(wèn)題的條件和目標(biāo)，尋找與設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)潔的運(yùn)算途徑，能根據(jù)要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)和近似計(jì)算。

三角函數(shù)屬于高中數(shù)學(xué)主干知識(shí)，在高考試題中難度屬于中低檔，但是學(xué)生在這部分的得分情況并不盡人意，往往是會(huì)而不對(duì)、對(duì)而不全，實(shí)質(zhì)上學(xué)生只要真正掌握本章的知識(shí)，是可以拿全分的。同一個(gè)三角函數(shù)問(wèn)題，學(xué)生思考的角度不同、維度不同，其涉及的運(yùn)算量是有差距的，合理地選擇運(yùn)算途徑，可以有效減少運(yùn)算量，從而提高運(yùn)算能力。但是簡(jiǎn)潔的運(yùn)算是建立在學(xué)生有扎實(shí)的知識(shí)儲(chǔ)備，深刻靈活的思維基礎(chǔ)上的，由于現(xiàn)階段的高考不再是知識(shí)立意而是能力立意、素養(yǎng)立意，因而學(xué)生要適應(yīng)當(dāng)前高考對(duì)計(jì)算能力層次的考查，必須提升運(yùn)算素養(yǎng)。那么在教學(xué)中基于“運(yùn)算”視角下的三角函數(shù)教學(xué)觀，我們可以關(guān)注以下幾個(gè)方面：

一、掌握三角函數(shù)概念，完善知識(shí)體系

有學(xué)者說(shuō)學(xué)數(shù)學(xué)就是學(xué)概念，概念是思維的細(xì)胞，要會(huì)根據(jù)概念的不同表征，深刻理解概念，對(duì)概念的理解會(huì)隨著知識(shí)的深化、完善而不斷發(fā)展變化，這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，同時(shí)要注意定義在不同的題型中靈活應(yīng)用。在理解時(shí)要善于發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系和規(guī)律，學(xué)會(huì)知識(shí)信息的轉(zhuǎn)換，積極開(kāi)展類比、聯(lián)想以完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)，使學(xué)生系統(tǒng)、全面地理解知識(shí)，從中歸納出最簡(jiǎn)捷的解題方法。

二、立足函數(shù)性質(zhì)，凸顯三角特性

三角函數(shù)作為學(xué)生高考的主要得分區(qū)域之一，無(wú)論試題如何變化，高考的重心仍會(huì)在性質(zhì)方面，一般考查三角函數(shù)定義域與值域、單調(diào)性、周期性、奇偶性與對(duì)稱性等，若靈活運(yùn)用函數(shù)性質(zhì)，可有效減少運(yùn)算量。

例2：已知為偶函數(shù)，則實(shí)數(shù)滿足的關(guān)系是_______.

解法1：由偶函數(shù)的定義知，

化簡(jiǎn)得，由于不恒等于0，

以上解法1根據(jù)偶函數(shù)定義，思維量小，計(jì)算量大，解法2利用偶函數(shù)的必要性，解法3抓住奇偶函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)的性質(zhì)，解法4抓住三角函數(shù)的性質(zhì)，也使問(wèn)題迎刃而解。

三、挖掘運(yùn)算的多樣性，提升學(xué)生的思維品質(zhì)

數(shù)學(xué)思維品質(zhì)的表現(xiàn)有以下五個(gè)方面：敏捷性、靈活性、深刻性、獨(dú)創(chuàng)性、批判性。學(xué)生的運(yùn)算能力與思維品質(zhì)密不可分，思維品質(zhì)決定計(jì)算的方向、途徑、及改變障礙思維的能力，在本章中經(jīng)常涉及三角恒等變形、最值的運(yùn)算，學(xué)生會(huì)根據(jù)自己的認(rèn)知能力有不同的運(yùn)算途徑，要在對(duì)比中逐步完善學(xué)生思維品質(zhì)。

在以上的解法中，體現(xiàn)出學(xué)生不同的思維層次，其中解法1、2常規(guī)，大部分學(xué)生只想到輔助角公式，再通過(guò)角的變換或用方程求解，顯然解法3、4獨(dú)辟蹊徑，充分結(jié)合柯西不等式、導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)最值的方法，可見(jiàn)對(duì)同一個(gè)問(wèn)題思維的發(fā)力點(diǎn)不同，直接決定解題的簡(jiǎn)潔程度，因而在教學(xué)提升學(xué)生的思維品質(zhì)顯得尤為重要。

四、抓住知識(shí)間縱橫聯(lián)系，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)

運(yùn)算是思維的載體，運(yùn)算能力體現(xiàn)學(xué)生思維能力，向量與三角函數(shù)密不可分，如上例中，構(gòu)造函數(shù)為兩個(gè)向量的數(shù)量積，使問(wèn)題的解決別開(kāi)生面，所以在教學(xué)中要善于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。

五、增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心，培養(yǎng)學(xué)生的意志力

G.波利亞認(rèn)為，解題是一種信心和意志力的教育。縱觀歷年高考題，三角函數(shù)的考查都難度不大，所以教師在高一講授新課、高三復(fù)習(xí)本章時(shí)，都要給學(xué)生極大的信心支持，即使有創(chuàng)新題目，也要排除膽怯心理，大膽應(yīng)對(duì)，只要審題認(rèn)真、細(xì)心計(jì)算，均可將這一部分的分?jǐn)?shù)囊括手中。當(dāng)然自信心的培養(yǎng)需要一個(gè)過(guò)程，并且和學(xué)生運(yùn)算能力的逐漸提高緊密相連的。但是教師也要有意識(shí)的破除學(xué)生的畏難心理暗示，提高運(yùn)算的自信心。

學(xué)生運(yùn)算素養(yǎng)的培養(yǎng)是一個(gè)系統(tǒng)過(guò)程，往往我們教師只注重對(duì)問(wèn)題思路、方法的點(diǎn)撥，忽視了對(duì)問(wèn)題完整的解答過(guò)程，豈不知一個(gè)完整、完備的思維過(guò)程也應(yīng)包含計(jì)算過(guò)程，因而運(yùn)算素養(yǎng)的培養(yǎng)必須建立在運(yùn)算能力的基礎(chǔ)之上，教師只有從基于“運(yùn)算”的課堂抓起，在學(xué)生其他素養(yǎng)的綜合運(yùn)用下優(yōu)化運(yùn)算，從而提升運(yùn)算素養(yǎng)。