對數(shù)學(xué)教學(xué)者和學(xué)習(xí)者而言,教學(xué)者是從教材中提取知識元和思維方法而形成“題”,從而通過這些題的“解”向?qū)W生傳授知識體系和思維方法;而學(xué)生則是通過揭示和破解這些“題”來接受和理解知識元和認知結(jié)構(gòu),通過“解”題促進自身數(shù)學(xué)思維的發(fā)展. 教學(xué)者要教會學(xué)生如何揭示“題”中知識元和破解“題”中的思維結(jié)構(gòu),同時還要教會學(xué)生如何把教者的思維和自身的思維做到有效的整合,本文就這方面談些個人的看法,供同行們參考.
一、從知識元的表現(xiàn)方式的相近性中尋找關(guān)聯(lián)因素
一個題是由許多的知識元構(gòu)架而成的,而這些知識元在不同的題中表現(xiàn)的方式和對題中的思維結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響也各不相同,教師的職責(zé)就是引導(dǎo)學(xué)生認知同一個知識元在不同題中的體現(xiàn)方式和對這個題的解答所產(chǎn)生的影響,把握解題入口所指向的知識元體系,有效地做到教師的思維和自身思維的整合.
例1 已知方程x2 - 2ax + a + 2 = 0的一個根在(0,1)之間,另一個根在(1,2)之間,求a 的取值范圍.
例2 已知函數(shù)f(x) = x(x - a)(x - b),其中0 < a < b.
設(shè)f(x)在x = s 及x = t處取到極值,其中s < t,求證:0 < s < a < t < b.
在例1中方程的根的表現(xiàn)方式是區(qū)間形式,其關(guān)聯(lián)因素是二次函數(shù)圖形與x軸的交點,其關(guān)聯(lián)因式是
f(0) > 0, f(1) < 0, f(2) > 0.
在例2中f(x)的極值點與方程f ′(x) = 0的根相關(guān)聯(lián),其表現(xiàn)方式是不等式0 < s < a < t < b 也與函數(shù)f′(x) 圖形與x軸的交點關(guān)聯(lián),其關(guān)聯(lián)因式為
f(0) > 0, f(a) < 0, f(b) > 0.
雖然例1和例2中的關(guān)聯(lián)因式相類似,但是在處理例2的時候?qū)W生就感到困難,出現(xiàn)思維障礙,在例1中知識元“根”在題設(shè)中是顯性的,學(xué)生容易發(fā)現(xiàn),并且也容易找到其關(guān)聯(lián)因式,而在例2中知識元“根”是隱性的,學(xué)生不容易與二次函數(shù)圖像與x 軸的交點產(chǎn)生關(guān)聯(lián),所以不易找到其關(guān)聯(lián)因式來表現(xiàn)“題”設(shè)中的知識元而造成思維受阻.
在分析題設(shè)時,學(xué)生往往因為對“題”中的知識元的表現(xiàn)方式認識不清或?qū)Α邦}”中知識元相關(guān)量(式)的關(guān)聯(lián)程度認識不足而導(dǎo)致思維受阻. 在不同的數(shù)學(xué)問題中,一個知識元的表現(xiàn)方式各不相同,但其關(guān)聯(lián)因素都是相同或相似的,所以在教學(xué)中要重視知識元在各個領(lǐng)域中表現(xiàn)方式,通過一些數(shù)學(xué)思想方法(如方程思想、函數(shù)思想、數(shù)形結(jié)合等)展現(xiàn)這個知識元的關(guān)聯(lián)因式,并通過這些關(guān)聯(lián)因式尋找解題的突破口.
二、從題設(shè)的條件等式中尋找相關(guān)因素
在解題過程經(jīng)常遇到對題意理解的偏差或有些數(shù)學(xué)知識抽象復(fù)雜很難找到其知識元的關(guān)聯(lián)因素,其主要原因是沒有弄清題設(shè)中給出條件的可操作性,一個題設(shè)的給出往往是分析求解結(jié)論的主要依據(jù),所以無論給出的題設(shè)結(jié)構(gòu)是靜態(tài)的還是動態(tài)的,無論是等式、圖形還是語言,在題設(shè)中都一定程度地暗示著本題的求解思路,只要我們能揭示題設(shè)中隱含的條件和論證的依據(jù),就不難發(fā)現(xiàn)其解題的突破口.
例3 已知函數(shù)f(x)定義域為R,對任意的實數(shù)m,n都有f(m + n) = f(m) + f(n) +,且f= 0,當(dāng)x >時,f(x) > 0.
(1) 求和f(1) + f(2) + … + f(n).
(2) 判斷函數(shù)f(x)的單調(diào)性并證明.
在(1)中要求和f(1) + f(2)+ … + f(n)就要尋找其關(guān)聯(lián)因素“數(shù)列”,不難推出其關(guān)聯(lián)因式是“通項”,再觀察題設(shè)中給出的等式就易發(fā)現(xiàn) f(n + 1) = f(n) + f(1) +.
在(2)的分析過程中要證明f(x)的單調(diào)性,與單調(diào)性相關(guān)聯(lián)的因素有:定義(不等式)、復(fù)合函數(shù)、導(dǎo)數(shù)等,在題設(shè)中不難發(fā)現(xiàn)“當(dāng)x >時,f(x) > 0”是求解本題的主要依據(jù),所以在解題中根據(jù)單調(diào)性定義可設(shè)“x1 < x2 ,f(x2) - f(x1) = …”那么f(x2) - f(x1) = f(x2 - x1 + x1)= f(x2 - x1) = f(x2 - x1) + f(x1) + - f(x1) = f(x2 - x1) + f+ = f(x2 - x1 +),因為“x2 - x1 + >”從而湊出“當(dāng)x >時,f(x) > 0”的條件而獲得解答.
三、構(gòu)造與題設(shè)相近的相關(guān)因素
在題設(shè)的結(jié)構(gòu)中,有時直接去尋找其關(guān)聯(lián)因素較為困難,就必須從間接的角度尋找其關(guān)聯(lián)因素,一方面從題設(shè)給出的形式上思考,另一方面從題設(shè)給出的知識元所體現(xiàn)的含義上進行思考. 構(gòu)造出與題設(shè)中給出的知識元相近的新的知識元,從這個新的知識元出發(fā)尋找與求解結(jié)論相關(guān)聯(lián)的因素,從而找到解題的突破口.
例4 設(shè)二次函數(shù)f(x) = ax2 + bx + c(a > 0),方程f(x) - x = 0的兩根x1 ,x2滿足1 < x1 < x2 <.
(1) 當(dāng)x∈(0,x1)時,證明:x < f(x) < x1.
(2) 設(shè)函數(shù)f(x)的圖像關(guān)于直線x = x0對稱,求證: x0 <.
在該題的分析過程中要想證明x < f(x) < x1,一方面可以直接尋找二次函數(shù),通過二次方程的根來獲得證明;另一方面可以尋找與其相關(guān)聯(lián)的不等式“x - f(x) < 0”和“f(x) - x1 > 0”. 但由于x和x1 是定量與變量的一種組合,所以很難直接利用題設(shè)中給出的二次函數(shù)f(x),必須重新構(gòu)造新的二次函數(shù)來解決. 那么如何構(gòu)造?構(gòu)造怎樣的二次函數(shù)就成了求解本題的突破口.
構(gòu)造1 F(x) = f(x) - x = a(x - x1)(x - x2). 利用二次函數(shù)圖像由x∈(0,x1)得到F(x) > 0 → f(x) > x.
構(gòu)造2 x1 - f(x) = x1 - [x+F(x)] = x1 - x + a(x1 - x)(x - x2) = (x1 - x)[1 + a(x - x2)].
∵ 0 < x < x1 < x2 <,x1 - x > 0,
∴ x1 - f(x) > 0,即f(x) < x1,
四、結(jié)論
一個題目的完整求解,關(guān)鍵是尋找該題的切入口,要尋找題中的突破口必須尋找題設(shè)中的條件與結(jié)論之間的關(guān)聯(lián)因素,關(guān)聯(lián)因素的尋找是體現(xiàn)教者與學(xué)者的思維的有機整合的過程,也是學(xué)生自身思維的靈活性和完整性的有效檢驗過程.
注:“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文?!?/p>