二次三项式的因式分解--教学设计(朱斌)

第九届初中青年数学教师优秀课展示与培训活动第1页共9页一元二次方程的应用（一）——二次三项式的因式分解教学设计说明上海民办兰生复旦中学朱斌一、内容与内容解析本节课是上海教育出版社九年义务教育课本数学八年级第一学期§17.4（1）的内容．是一元二次方程的应用第一节课，内容是使用解一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的根，在实数范围内来对二次三项式ax2+bx+c(a≠0)因式分解．本课程是对七年级学习的因式分解的再思考，七年级第一学期的整式中，学生已经学习了在有理数范围内的因式分解，特别地，对二次三项式ax2+bx+c(a≠0)，一般使用十字相乘法进行分解．在七年级第二学期实数一章，经历了从有理数到实数的数系拓展，但并没有解决二次三项式ax2+bx+c(a≠0)在实数范围内的因式分解问题：（1）二次三项式ax2+bx+c(a≠0)在实数范围内能否分解？判据是什么？为什么？（2）如果可以在实数范围内分解，如何分解？（3）常数a,b,c满足什么条件时，二次三项式ax2+bx+c(a≠0)可以在有理数范围内分解？在八年级系统学习一元二次方程之后，具有对其进行研究的基础．通过从特殊到一般的探究过程，使用学生比较熟悉的配方法作为手段，由浅入深地研究二次三项式的因式分解，最终掌握通过解与二次三项式ax2+bx+c(a≠0)相联系的一元二次方程对二次三项式ax2+bx+c(a≠0)进行因式分解的方法．同时，学生可以从无到有地对问题（1）、（2）进行研究，给有余力的同学提供思考问题（3）的基础，有利于学生以发展的眼光来认识数学．教材中，一元二次方程的公式法就是通过配方法推导的，这节课通过配方法引入，更好地帮助学生理解二次三项式的因式分解和一元二次方程求解之间的联系．同时，也为高中的进一步的数系扩充做准备，帮助学生在将来学习复数后，能够更加自然地想到如何处理复数范围内的二次三项式因式分解．建立二次三项式ax2+bx+c(a≠0)和一元二次方程ax2+bx+c=0之间完整的对应关系．鉴于此，本课时的教学重点为：1、理解关于x的二次三项式ax2+bx+c(a≠0)能否在实数范围内进行因式分解的判据．2、掌握对于b2-4ac≥0的二次三项式ax2+bx+c(a≠0)在实数范围内因式分解的方法．二、目标与目标解析教学目标1．知道二次三项式的分解与一元二次方程的解的联系，会判断二次三项式在实数范围内是否可以因式分解，并能在实数范围内通过解一元二次方程对二次三项式进行分解．2．经历分析、存疑、解释、归纳、释义、总结等过程，体会从特殊到一般的数学思维策略，感受从存疑到寻求解释的数学思辨形式，提高归纳、抽象概括的能力与代数式变形能力；在解题中体会化归的数学思想．3．在不断深入、层层递进的分析中，激发学习数学的兴趣，增强探究和钻研精神；在理解方程求根和代数式变形关系的过程中，体会数学内部之间的内在联系．第九届初中青年数学教师优秀课展示与培训活动第2页共9页三、教学问题诊断分析1．面对学生差异，重视因材施教授课的对象为上海民办兰生复旦中学八年级的学生，学生总体水平较高，理解能力和运算能力都比较强．同时，有部分同学在课余已经提前学习过该内容，知道通过解方程ax2+bx+c=0(a≠0)可以对ax2+bx+c(a≠0)进行因式分解．但是只是机械运用，并不能真正理解方程求根和多项式因式分解之间的内在联系．因此，本节课的核心任务有两个：（1）帮助学生掌握如何通过求解方程ax2+bx+c=0(a≠0)的解来对多项式ax2+bx+c(a≠0)进行因式分解．（2）揭示方程ax2+bx+c=0(a≠0)和多项式ax2+bx+c(a≠0)因式分解的关系．因此，本课时通过具体的问题引入，使用了和课本不同的方法来引导学生学习．课本中使用了观察、归纳的方法切入，直接归纳出二次三项式因式分解的公式．然后，通过多项式展开和求根公式来进行证明．面对授课学生的情况和需求，本课时着重于帮助他们利用已有的知识，自行探索二次三项式因式分解方法，并通过具体问题加以验证．本节课中所用的方法，仿照一元二次求根公式的配方法，对二次三项式ax2+bx+c(a≠0)进行配方，通过配方成平方差（或平方和）的形式来处理．在此基础上直接发现二次三项式因式分解的公式，并找到其与一元二次方程求根公式之间的联系．让学生对这节课的知识点有更深入的理解和感受．2．唤醒相关旧知，铺设配方通途对于八年级的学生，只有配方法是最容易想到的对二次三项式进行因式分解的合理方法．但是，难点在于帮助他们自然地想到使用配方的手段来处理．因此，在教学内容的引入部分，给出两个简单的因式分解问题，224,3xx，帮助学生意识到，可以使用平方差的方法解决上述形式的二次二项式．对于一般的二次三项式ax2+bx+c(a≠0)，则可以通过配方转化为上述的二次二项式的形式．练习题的前三个是变式训练：(1)2221(1)xxx；(2)223(1)(3)xxxx两题回顾七年级的做法，并帮助学生注意到他们之间的关系．(3)224xx无法直接用过去的因式分解方法解决，此处学生若无法主动得出结论，引导学生关注(1)(2)(3)小题的联系，即：2223(1)4xxx，2224(1)5xxx．3．运用配方方法，得出初步结论学生运用配方方法，应该能够很好地处理问题(3)，2224(1)5(15)(15)xxxxx然后抛出问题(4)，研究224xx的因式分解这个问题，对学生是一个重大难点，处理方式可能会有多种不同的方法．经过尝试后，第九届初中青年数学教师优秀课展示与培训活动第3页共9页应该会得出无法因式分解的结论．但是可能会有以下几种情况，视具体情形来进行处理．(1)学生知道结论，但是无法说清楚理由，又分成以下几种情形：a)无法清晰讲出原因；b)应用配方：2224(1)3xxx得到平方和，所以无法分解；c)过去提前学过，知道其与方程x2-2x+4=0是否有实根有关，但是不知道原因．对于情况b)的学生，应该让其知晓，不能使用之前的配方法因式分解，并不代表无法因式分解．对于情况c)的学生，首先肯定他的结果，并且可以告诉学生这是今天要学习的内容，并且告诉他们应该要理解每一个数学定理的来龙去脉．此时，可以提醒学生，将问题化归为23x的因式分解研究，利用待定系数法，不考虑二次项系数，23x一定分解为23()()xxmxn，其中m和n为常数，于是，将得到：03abab，即a2=-3，不存在实数a，因此无法因式分解．同时也代表一切化为平方和形式的二次三项式都无法在实数范围内因式分解．(2)学生能够解释原因因为部分学生能力较强，完全有可能有学生能够解释原因．应该都是想到使用待定系数法研究，2224()()4mnxxxmxnmn，有以下几种可能：a)通过代数式运算（比如：22240,()120mnmn等），得到矛盾．b)利用特殊值法，若取x=m，则m2-2m+4=0，不存在这样的实数m．c)直接应用韦达定理，得到m和n为方程2240xx的两根，得到矛盾．对于使用韦达定理的同学，应当予以鼓励，但是必须指出，其他同学可能还不清楚什么是韦达定理，应尽可能用学过的知识来进行思考．对于使用a),b)方法说明的同学，应当给予肯定，但是之后应当继续引导学生思考，怎样发现x2-2x+4不可以在实数范围内因式分解，有什么判别方法．最终回到配方法，来进行说明．并让学生总结，得出初步结论：(1)如果可以通过配方转化为平方差的形式，则可以在实数范围内因式分解；(2)如果通过配方转为成为平方和的形式，则不可以在实数范围内因式分解．4．特殊走向一般，归纳最终结论让学生使用配方法研究：ax2+bx+c(a≠0)的因式分解．因为之前很少遇到全为字母的形式，而且牵涉到比较复杂的讨论，学生可能会遇到的错误有以下几种，应用实物投影仪，进行展示，指出这些容易出错的地方，并由老师最终板演，让学生进行归纳：(1)22224()24bbacaxbxcxaa，学生直接将二次项系数a除掉．让学生意识第九届初中青年数学教师优秀课展示与培训活动第4页共9页到，对于方程，可以利用等式性质作上述处理，但是多项式不能做上述操作．(2)2224()42bbacaxbxcaxaa，学生默认a是正数，并且直接将a写成2()a，应当指出这种错误，并且说明为了减少讨论和运算难度，应该将字母a提出来．(3)222222444[()]()()2422bbacbbacbbacaxbxcaxaxxaaaa，这种错误是不对24bac的正负进行讨论，直接开平方．(4)其他运算错误．老师应指出以上错误，帮助学生理解代数式变形中的等价性．在得到正确的结果后，由学生进行总结，并思考和已经学过的什么知识有联系．引导学生发现其与方程：20axbxc(a≠0)之间的联系，并能用20axbxc(a≠0)的求根来进行二次三项式：2axbxc(a≠0)的因式分解．学生应该能发现方程和多项式因式分解之间有关系，但是b2-4ac≥0的情况，对于给出最终结论可能有一定的难度．教师应写出来，帮助学生进行比较：20axbxc的两个实数根：221244,22bbacbbacxxaa；222222444[()]()()2422bbacbbacbbacaxbxcaxaxxaaaa221244()()()()22bbacbbacaxxaxxxxaa，以得到最终结果．鉴于以上，本课时内容的教学难点如下：1、通过配方法研究多项式ax2+bx+c如何在实数范围内进行因式分解．2、通过对于ax2+bx+c的因式分解，发现其与一元二次方程ax2+bx+c=0的关系．四、教学支持条件分析本课时内容主要以老师黑板板演和学生解答展示为主．通过师生之间的对话，关注怎么做？为什么？层层推进．借助不同的问题，不断深入研究，从特殊到一般，加深学生对该知识点的理解．（1）黑板用以老师的推导过程和结论的展示，左半边黑板在使用投影仪的时候会被遮住，主要进行一些解题过程的展示，右边黑板进行主要结论的推导和提纲性的说明．（2）实物投影仪用以学生的解答展示，提供典型错误和正确做法，帮助学生更好理解（3）投影仪将总结内容做成PPT进行投影，加深学生对于所学知识的印象．第九届初中青年数学教师优秀课展示与培训活动第5页共9页五、教学过程设计教师活动学生活动与预设设计意图一、复习引入1、因式分解的意义回顾：什么是因式分解？2、习题引入（1）x2-4（2）x2-3如何因式分解？3、引出本节课研究内容：形如ax2+bx+c(a≠0)的二次三项式在实数范围内的因式分解回顾因式分解的意义将一个多项式化为几个整式的积的形式．学生口答：x2-4=(x-2)(x+2)23(3)(3)xxx唤醒学生对于因式分解的记忆，并为之后的研究作铺垫．回顾因式分解的基本方法——公式法（平方差）并通过这两个习题了解实数范围内的因式分解．为接下来研究的配方法结合平方差公式作预备．同时指出，23x在有理数范围内不能分解因式，在实数范围内才能分解因式．二、学习新知1、练习：尝试将以下多项式分解因式（1）x2-2x+1（2）x2-2x-3（3）x2-2x-4上面的三个二次三项式都能在实数范围内分解因式，那么是否所有的二次三项式都能分解因式呢？学生在练习纸上完成，老师巡视后通过实物投影仪展示．(1)x2-2x+1=(x+1)2(2)x2-2x-3=(x-3)(x+1)22(3)24(1)5(15)(15)xxxxx(4)x2-2x+4=(x-1)2+3所以无法分解．学生回答：无法分解．因为该式无法转化为平方差的形式．教师应引导学生意识到使用平其中（1）（2）为了帮助学生唤醒对于过去学习因式分解的常见方法．引导他们认识到过去的方法并非对于一切二次三项式都能直接应