skkn một số kinh nghiệm giảng dạy học sinh phát huy tính tích cực thông qua phương pháp giải và sáng tác các bài tập toán THPT từ góc nhìn của bài toán gốc

Luật Giáo dục nước Cộng hoà Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam năm 2005 quy định: “…Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động , sáng tạo của học sinh, phù hợp

I MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài.

Để đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước việc dạy học không còn là việc truyền thụ tri thức khoa học, mà còn phải trang

bị cho học sinh khả năng tìm tòi, khám phá tri thức Cái cốt lõi của hoạt động học của học sinh là vừa ý thức được đối tượng cần lĩnh hội, vừa biết cách chiếm lĩnh cái lĩnh hội đó Mặt tích cực này của học sinh quyết định chất lượng học tập

Nhà sư phạm Đức – Diestsrwer nhấn mạnh: “ Người thầy giáo tồi là người thầy giáo mang chân lý đến sẵn , còn người thầy giáo giỏi là người thầy biết dạy học sinh đi tìm chân lý”

Luật Giáo dục nước Cộng hoà Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam (năm 2005) quy định: “…Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động , sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh.”

Tính tự giác, tích cực của người học từ lâu đã trở thành một nguyên tắc của giáo dục Nguyên tắc này không mới nhưng vẫn chưa được thực hiện một cách nghiêm túc ở trong các nhà trường Việc giảng dạy môn toán trong nhà trường phải lấy phương châm biết “biến lạ thành quen” và tập dượt cho học sinh biết

“biến quen thành lạ “ Để rồi “biến lạ thành quen” trong quá trình giải toán.Từ

đó thúc đẩy cuộc vận động đổi mới PPDH Toán là tổ chức cho học sinh học tập trong hoạt động và bằng hoạt động tự giác, tích cực và sáng tạo

Với những lý do trên đây tôi chọn nghiên cứu là: “ Một số kinh nghiệm giảng dạy học sinh phát huy tính tích cực thông qua phương pháp giải và sáng tác các bài tập toán THPT từ góc nhìn của bài toán gốc”

2.Thực trạng của vấn đề nghiên cứu.

Trên cơ sở lý luận về tính tích cực của hoạt động học tập và thực tiễn giảng dạy ở các lớp, thông qua rút kinh nghiệm của từng lớp dạy với tinh thần tích cực hoá hoạt động học tập của học sinh trong dạy học môn Toán ở trường THPT Bản thân rút ra những kinh nghiệm về việc thực hiện các biện pháp sư phạm nhằm tích cực hoá hoạt động học tập của học sinh Vậy nên đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho giáo viên Toán ở trường THPT

II NỘI DUNG.

NHỮNG KINH NGHIỆM NHẰM TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG CỦA

HỌC SINH TRONG GIẢI VÀ SÁNG TÁC BÀI TẬP TOÁN.

2.1 Những định hướng.

2.1.1 Định hướng 1 Hệ thống các biện pháp phải thể hiện rõ ý tưởng

tích cực hoá hoạt động của học sinh.

Quá trình dạy học nhằm tích cực hoá hoạt động học tập của học sinh, dựa trên nguyên tắc phát huy tính tích cực , tự giác, sáng tạo của học sinh Thực chất

đó là quá trình tổ chức, hướng dẫn học sinh tìm hiểu, phát hiện và giải quyết vấn đề trên cơ sở tự giác và được tạo khả năng và điều kiện chủ động trong học tập Tác giả Nguyễn Bá Kim đã chỉ rõ bốn yêu cầu:

- Xác lập vị trí chủ thể của người học, đảm bảo tính tự giác tích cực, sáng tạo của hoạt động học tập

- Dạy học phải dựa trên sự nghiên cứu tác động của những quan niệm và kiến thức sẵn có của người học, nhằm khai thác những mặt thuận lợi, hạn chế những mặt khó khăn, nghiên cứu những chướng ngại hoặc những sai lầm có thể

có của kiến thức đó trong quá trình học tập của học sinh

- Dạy học không chỉ là nhằm mục đích là dạy nhứng tri thức,kiến thức ,

kỹ năng bộ môn mà quan trọng hơn cả là dạy việc học, cách học cho học sinh

- Quá trình dạy học bao gồm cả việc dạy học cách tự học thông qua việc để học sinh tự hoạt động nhằm đáp ứng các nhu cầu của bản thân và của xã hội Nói cách khác, tích cực hoá hoạt động học tập của học sinh là quá trình làm cho người học trở thành chủ thể tích cực trong hoạt động học tập của chính họ

2.1.2 Định hướng 2 Hệ thống các biện pháp mang tính khả thi, phù hợp

với điều kiện thực tiễn của nhà trường THPT.

Tính khả thi là yếu tố quan trọng nhằm đáp ứng với điều kiện thực tiễn và yêu cầu của dạy học

2.1.3 Định hướng 3 Hệ thống các biện pháp phải phù hợp với đặc điểm

nhận thức của học sinh tức là phải đảm bảo tính vừa sứccủa học sinh.

“Sức” của học sinh, tức là trình độ năng lực của học sinh, nó không phải là cáci bất biến mà thay đổi trong quá trình học tập Việc dạy cho học sinh một mặt phải đảm bảo tính vừa sức để có thể chiếm lĩnh được tri thức, kỹ năng, kỹ xảo nhưng mặt khác lại đòi hỏi không ngừng nâng cao yêu cầu để phát triển năng lực học sinh Vì vậy, tính vừa sức ở những thời điểm khác nhau có nghĩa là sự không ngừng nâng cao yêu cầu học tập

2.1.4 Định hướng 4 Trong quá trình thực hiện các biện pháp cần đảm bảo

sự thống nhất giữa vai trò chủ đạo của thầy với tính tự giác của trò.

Trong quá trình dạy học,thầy và trò cùng hoạt động, nhưng các hoạt động này có chức năng khác nhau Hoạt động của thầy là thiết kế, điều khiển Hoạt động của trò là học tập tự giác và tích cực Vì vậy, đảm bảo sự thống nhất giữa hoạt động điều khiển của thầy và hoạt động học tập của trò chính là sự thống nhất giữa vai trò chủ đạo của thầy và tính tự giác, tích cực, chủ động, sáng tạo học tập của trò

2.2 Những kinh nghiệm sư phạm nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh trong dạy học giải bài tập toán THPT.

2.2.1 Giới thiệu bài toán với tư cách là một tình huống gợi vấn đề.

Theo các nhà tâm lý học, con người chỉ bắt đầu tư duy tích cực khi nảy sinh nhu cầu tư duy, tcs là khi đứng trước một khó khăn về nhận thức cần phải khắc phục, một tình huống có vấn đề , như Rubíntein nói:" Tư duy sáng tạo luôn bắt đầu bằng một tình huống gợi vấn đề."

Giới thiệu bài toán với tư cách là một tình huống gợi vấn đề với mục đích làm cho vấn đề trở nên hấp dẫn, tạo khả năng kích thích hoạt động tích cực của học sinh

Ví dụ 1 Sau khi học xong công thức cộng, yêu cầu học sinh tính các giá trị

các hàm số lượng giác của các cung không đặc biệt, chẳng hạn tính cos150 Tình huống trở thành có vấn đề khi học sinh nhận thấy 150 không phải số đo của cung đặc biệt và chưa biết thuật giải để giải trực tiếp bài toán đó Học sinh tích cực suy nghĩ, huy động tri thức, kỹ năng của mình tìm ra lưòi giải trên bằng cách: Biểu thị 150 qua hai cung có số đo đặc biệt ( 150 = 600 - 450 = 450 - 300) ,

từ đó áp dụng công thức cộng

cos150 = cos(600 - 450) = cos600 cos450 + sin600 sin450

2

2 2

3 2

2 2

1





= ( 6 4

1

+ 2)

Để củng cố kiến thức có thể cho học sinh giải bài toán sau

1 Tinh:

P = sin 120 sin 480

2 Không dùng bảng số và máy tính, hãy tính giái trị của biểu thức.

A =

0

0 2sin70 10

sin 2

1



Ví dụ2 Dựa vào kết quả sau:

x 2 sin 2

1 x cos x

x 4 sin 4

1 x 2 cos x 2 sin 2

1 x 2 cos x cos x

x 8 sin 8

1 x 4 cos x 4 sin 4

1 x 4 cos x 2 cos x cos x

Hãy nêu bài toán tổng quát và tính

7

5 cos 7

3 cos 7 cos

Tình huống gợi vấn đề sẽ không xảy ra nếu ngay từ đầu giáo viên yêu cầu học sinh tính giá trị của biểu thức A, bới nó không tạo điều kiện để học sinh có thể vượt qua được sau khi đã tích cực suy nghĩ

Dự đoán nhờ nhận xét trực quan, học sinh dễ dàng nêu được bài toán tổng quát Chứng minh rằng:

x 2 sin 2

1 x 2 cos

x 2 cos x cos x

1 n





Như vậy, ta đã biết công thức tính: cosx.cos2x.cos4x cos2 xn bây giờ để tính giá trị biểu thức A ta làm thế nào?

Có thể yêu cầu học sinh quan sát biểu thức A, hãy tìm cách biến đổi để đưa

nó về bài toán tổng quát

2 cos 7

5 cos

; 7

4 cos 7

3

7

4 cos 7

2 cos 7

cos 7

sin 7

4 cos 7

2 cos 7

cos





















=

8

1 7 sin

7

sin 8

1 7

sin

) 7

sin(

8 1

7 sin 7

8 sin 8

1























Hiển nhiên, bài tập này là một vấn đề vì học sinh chưa có một quy tắc nào

có tính chất thuật toán để giải phương trình trên

Bài tập tương tự

4

x 3 ( cos x



2)

2

x tg 2

x cos 4 x n si

2 x n

2 2

2







1 x

2 2 x 2 g tgx

2

sin sin



Ví dụ 1 Sau khi học bài " Công thức lượng giác" có thể yêu cầu học sinh giải bài tập sau:

4

1 ) x 3 sin(

) x







2, Chứng minh rằng: Trong DABC ta luôn có:

Cos3A + cos3B + cos3C = 1 - 4sin 2

C 3 sin 2

B 3 sin 2

A 3

3 Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức:

C n B n A

n

2 2

2

2 2

2

co co

co

si si

si









Trong đó ABC là ba góc của một tam giác

2.2.2 Sử dụng dạy học phân hoá như là một điều kiện tiến hành đồng loạt.

Dạy học phân hoá xuất phát từ sự biện chứng thống nhất và phân hoá từ yêu cầu đảm bảo thực hiện tốt các mục đích dạy học với tất cả học sinh, đồng thời khuyến khích phát triển tối đa những khả năng cá nhân.Là sự kết hợp giữa giáo dục diện “đại trà” với giáo dục “mũi nhọn,” giữa “phổ cập” với “nâng cao” trong giảng dạy

Ví dụ 1 Bài tập phân hoá nhằm củng cố công thức biến đổi tổng thành tích

1) Biến đổi tổng thành tích các biểu thức sau:

1 ) b a cos(

b cos a cos E

b sin a cos D

x 3 sin x 2 sin x sin C

b 4 sin a 2 sin B

x cos x 2 cos A



























2) Chứng minh trong mọi tam giác ABC ta có:

2

C cos 2

B cos 2

A cos 4 C cos B

cos A

7 cos 9

5 cos 9

cos

19

17 cos

19

5 cos 19

3 cos 19

cos

Ví dụ 2 Bài tập phân hóa nhằm củng cố bài " Phương trình lượng giác cơ

bản"

1) Giải các phương trình sau:

3 x

sin 

2 x

3

c) sin2x30

2) Giải các phương trình sau:

2 )

15 x 2





với -1200< x < 900

b) sin3x cos2x

c) tgx sinx 0 2

3





4

x ( s co ) 5

2 x 5 ( n











e) cos3x.tg5x sin7x

2 x

2 sin

1 x

cos

1





3) Giải và biện luận:

a) (m - 1) sin x + 2 - m = 0

b) sin a cos x = 1 c) (m - 4) tg 2x - m= 0

2.2.3 Xây dựng hệ thống bài toán gốc như là một cơ sở của kiến thức và

kỹ năng để giải các bài toán.

Theo quan điểm của cá nhân, một bài toán dù khó đến đâu cũng bắt nguồn

từ bài toán đơn giản, có khi rất quen thuộc Vì vậy, hệ thống các bài toán gốc sẽ giúp cho học sinh tìm được chìa khoá để giải quyết vấn đề trong quá trình giải toán Vậy bài toán gốc là bài toán thế nào? Bài toán gốc là bài toán thoả mãn một trong ba điều kiện sau:

- Kết quả của bài toán được sử dụng nhiều trong việc tìm lời giải các bài toán khác

- Phương pháp giải bài toán được sử dụng trong việc tìm lời giải cho bài toán khác

- Nếu thay đổi giả thiết, kết luận thì được bài toán mới

2.2.3.1 Xây dựng các bài toán gốc nhờ khai thác đẳng thức:

sin2a + cos2a = 1 với "a Bài toán 1: Chứng minh đẳng thức: sin4a + cos4a = 4

3 a 4 cos 4

1



Bài toán 2: Chứng minh đẳng thức: sin6a + cos6a = 8

5 a 4 cos 8

3



Bài toán 3: Chứng minh đẳng thức:

sin8a + cos8a= 64

35 a 4 cos 16

7 a 8 cos 64

1





Một số ví dụ:

Ví dụ 1: Chứng minh biểu thức sau không phụ thuộc vào a

1 cos

n si

6 6

 a

 a

 a

 a



b) B (2sin6 3sin4 4sin2 ) (2cos6 3cos4 4cos2 )

a

 a

 a

 a

 a

 a



Ví dụ 2: Giải phương trình: sin6 x cos6 x 2(sin8 x cos8 x)





Gặp bài toán này, vận dụng kết quả bài toán 2 và bài toán 3 phương trình sẽ đưa về dạng quen thuộc đã biết cách giải

Ví dụ 3: a) Chứng minh đẳng thức:

x 8 cos 128

5 x 4 cos 32

15 128

63 x

cos x









b) Giải phương trình: sin10x + cos10x = 16

29

cos42x

Ví dụ 4: Cho phương trỉnh:

m ) 4 x ( tg ) 4 x ( tg

x cos x













(**) a) Giải phương trình với m = 4

1



b) Với giá trị nào của m thì phương trình(**) có nghiệm

Ví dụ 5: Cho phương trình sin6 x + cos6 x= m sin2x

a) Giải phương trình khi m =4

1

b) Với giá trị nào của m thì phương trình có nghiệm

Ví dụ 6: Giải phương trình : sin8x+ cos8x = 2x

16

cos

Ví dụ 7: Với giá trị nào của m thì phương trình có nghiệm

sin6x + cos6x = m (sin4x + cos4x)

2.2.3.2 Hệ thống bài toán gốc để giải các bài toán về hệ thức lượng giác trong tam giác.

Bài toán 1: Chứng minh trong mọi tam giác ABC ta có:

a) sinA + sinB + sinC = 2

C 2

B 2

A

4cos cos cos

b) cosA + cosB + cosC = 1 + 2

C 2

B 2

A

4sin sin sin

c) tgA + tgB + tgC = tgA.tgB.tgC ( D ABC không vuông)

Bài toán 2: Chứng minh trong mọi tam giác ABC ta có:

a) sin2A + sin2B + sin2C = 4sinA.sinB.sinC

b) cos2A + cos2B + cos2C = -1- 4cosA.cossB.cosC

c) sin2A + sin2B + sin2C = 2 + 2cosAcosBcosC

d) cos2A + cos2B + cos2C = 1- 2cossAcosBcosC

Bài toán 3: Chứng minh trong mọi tam giác ABC ta có:

C g 2

B g 2

A g 2

C g 2

C g 2

B g 2

A

cot cot

cot cot

cot



A tg 2

C tg 2

C tg 2

B tg 2

B tg 2

A





 Một số ví dụ:

Ví dụ 1: Chứng minh trong tam giác ABC có cos A + cosB + cosC > 1

Ví dụ 2: Chứng minh trong tam giác ABC ta có:

a) tgA + tgB + tgC ≥ 3 3

b) tg2A + tg2B + tg2 C ≥ 9 Xây dựng bài toán tổng quát

Ví dụ 3: Chứng minh trong tam giác ABC ta có:

tg 2

A

tg 2

B

tg 2

C

≤ 3 3

1

Ví dụ4: Chứng minh tam giác ABC vuông khi và chỉ khi:

cos2A + cos2B + cos2C + 1 = 0

Ví dụ 5: Tam giác ABC có đặc điểm gì nếu:

a) 9

3 C

B A

C B A 2

2 



sin sin ) (sin

sin sin sin

(*) b) sin6A + sin6B + sin6C = 0

c) sin10A + sin10B + sin10C = 0

d) sin2A + sin2B + sin2C = 2

đ) sin2A + sin2B + sin2C > 2

e) sin2A + sin2B + sin2C < 2

f) cos2A + cos2B + cos2C = 1

2.2.3.3 Xây dựng một số phương trình được giải bằng cách đưa về hệ phương trình

Ví dụ 1 Xét hệ phương trình đối xứng loại hai

 

2

2 2

2 3

2 3 2 3

2 3

  





 



Ta có bài toán sau

Bài toán 1 Giải phương trình x 3 2 3  x22  2

Giải: Đặt y = 2 – 3x2 ta có hệ

2 2

2 3

2 3

  





 



Từ đó phương trình đã cho có 4 nghiệm

Chú ý: Từ lời giải của bài toán trên nếu khai triển 2 3x 22

thì ta sẽ đưa phương trình về phương trình bậc 4 và sẽ được biến đổi thành

x 1 3  x 2 9  x2  3x 5  0

Vậy nếu khi xây dựng bài toán, ta cố ý làm cho phương trình không có nghiệm hữu tỷ thì phương pháp khai triển đưa về phương trình bậc cao, sau đó đưa về phương trình tích sẽ gặp khó khăn

Ví dụ 2 Xét một phương trình bậc hai có hai nghiệm là số vô tỷ

5x  2x   1 0 2x 5x  1

Do đó ta xét hệ phương trình

2

2

2

x





Ta có bài toán sau

Bài toán 2 Giải phương trình 8x 5 5 x2  12  8

Giải: Đặt 2y = 5x2 - 1 Khi đó ta có hệ phương trình

2 2





 và phương trình có 4 nghiệm là

;

Ví dụ 3 Xét một phương trình bậc ba

2

Do đó ta xét hệ

3 3





 .Từ đó ta có bài toán sau

Bài toán 3 Giải phương trình 162x 27 3 8x3  33

Giải Bằng cách đặt 6y8x3 3 ta có hệ trên và giải ra ta có nghiệm là

Ví dụ 4 Ta sẽ xây dựng một phương trình vô tỷ có ít nhất một nghiệm theo ý muốn Xét x = 3 Khi đó 2x 5 1  2x 53  1 x 2 Từ dó ta có hệ

 

 

3

3





Ta mong muốn có một phương trình chứa ax b 3 và chứa 3 cx d , hơn nữa phương trình này được giải bằng cách đưa về hệ “gần” đối xứng loại hai (nghiã

là khi trừ theo hai vế hai phương trình của hệ ta có thừa số x - y ) Vậy ta xét hệ

 

 

3

3





Khi đó nếu có phép đặt 2y 53 x 2 thì sau khi thay vào phương trình

2x 53 x 2y 2

Ta được 8x3 60x2159x125 x 3 x 2 5 2 

Ta có bài toán sau:

Bài toán 4: Giải phương trình 3 x 2 8 x3 60x2151x128

Giải

Cách 1: Tập xác định R Phương trình được viết lại là

 3

3 x 2  2x 5  x 3 (1) Bằng cách đặt 2y 53 x 2 Kết hợp với (1) ta có hệ phương trình

 

 

3

3





Trừ từng vế hai phương trình ta được

   2      2  

 

 2      2

0 4

x y



 











Với x = y thay vào (2) ta có phương trình có nghiệm duy nhất x = 3 Phương trình (5) vô nghiệm

Do đó phương trình dã cho có nghiệm duy nhất x =3

Do phương trình dã cho có nghiệm duy nhất x = 3 nên ta nghĩ đến

phương pháp sử dụng tính đơn điệu của hàm số như sau:

Cách 2 Tập xác định R Đặt y3 x 2 ta có hệ

3

2







Cộng từng vế hai phương trình ta được phương trình

2x 522x 5 y2 y (*)

Xét hàm số f(t) = t2 + t Vì f ‘(t) > 0 trên R nên hàm f đồng biến trên R Do đó f(2x - 5) = f(y)  2x 5y Bởi vậy

2x 5  3 x 2  2x 53  x 2  x 3 8  x2  36x 41  0

Nên x = 3 là nghiệm duy nhất của phương trình đã cho

2.2.3.4 Xây dựng một số bất đẳng thức từ bất đẳng thức cơ bản.