【摘 要】在解題中,學(xué)生往往缺乏正確解題的思維意識,抓不住問題的內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)屬性,以至于解題生搬硬套,甚至束手無策。數(shù)學(xué)解題中的轉(zhuǎn)化意識就是從觀察數(shù)學(xué)題本身入手,發(fā)現(xiàn)它的組成部分的特征和各種關(guān)系,通過轉(zhuǎn)化各種知識經(jīng)驗,把問題化歸為熟悉的問題或想出新的方法,從而確定解題策略,關(guān)鍵就是恰當(dāng)?shù)刈儞Q問題。
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué) 解題計劃 過程分析
在解題中,學(xué)生往往缺乏正確解題的思維意識,抓不住問題的內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)屬性,以至于解題生搬硬套,甚至束手無策。如何恰當(dāng)?shù)刈儞Q問題乃是探求問題解決思路中的中心環(huán)節(jié)。所謂恰當(dāng)?shù)刈儞Q問題是指通過實行變換使得到的新問題較易解決,最終達到解決原問題的目的。其基本思想是:把甲問題的求解,轉(zhuǎn)化為乙問題的求解,再通過乙問題的求解返還去獲得甲問題的求解。從而,把生疏的問題轉(zhuǎn)化為熟悉的問題;把復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為簡單的問題;把抽象的問題轉(zhuǎn)化為具體的問題。它的最終目的是化難為易、化繁為簡,以達到解題目的。
一、數(shù)學(xué)解題應(yīng)遵循的幾個原則
解數(shù)學(xué)題,實質(zhì)上就是應(yīng)用數(shù)學(xué)中各種思維方法與知識,對問題作出一系列恰當(dāng)?shù)?、巧妙的轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換,要由具體問題決定,可變換題目的條件,導(dǎo)出目標(biāo);也可變換題目的目標(biāo),逆向追溯題設(shè)條件;也可同時變換題目的條件和目標(biāo),在變換中求得一致,得到解決。在轉(zhuǎn)化方向上,我們總是遵循一些原則,如簡單化原則、熟悉化原則、同一化原則、模式化原則等。自覺地遵循這些原則,能使我們更好地把解題方向,少走彎路,更快地打開解題思路。
1.簡單化原則
所謂簡單,就是把比較復(fù)雜的問題,通過變換,變成比較簡單的問題,把解決復(fù)雜問題歸結(jié)為解決簡單的問題,或通過問題的簡單化,獲得解決復(fù)雜問題的思路。
2.熟悉化原則
在解題中,我們常常碰到非常陌生的問題,與所學(xué)的知識很難聯(lián)系,無從插手,在這種情況下,我們就要考慮能否將此問題轉(zhuǎn)化為我們所熟悉的、會解的問題,通過熟悉問題的解決,得到原問題的解決。
3.同一化原則
在解題中,常常需要減少不同元素,縮短條件和目標(biāo)的距離,從而探索解題思路,這就是轉(zhuǎn)換的同一化原則。在解題中,將元素統(tǒng)一,將條件和目標(biāo)統(tǒng)一,將新問題和會解的問題統(tǒng)一,是更重要的解題思考方法。
4.模式化原則
在數(shù)學(xué)知識的學(xué)習(xí)和運用過程中,對知識結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)思想逐漸形成數(shù)學(xué)模式。利用已經(jīng)建立的數(shù)學(xué)模式,不斷去認識新事物,解決新問題,反過來又會不斷豐富、完善以至改變原有的數(shù)學(xué)模式,一個人的解題思路是否開闊,在很大程度上取決于這個人建立數(shù)學(xué)模式的多少和運用數(shù)學(xué)模式的熟練程度。很多習(xí)題,只要仔細觀察,認真分析題型結(jié)構(gòu),或只須稍加變換,便可把它納入到某個統(tǒng)一的模式,思路明朗化,問題得到解決。
二、數(shù)學(xué)解題的一般方法
1.審題
審題就是要充分理解題意,并用數(shù)學(xué)語言將其表述出來,對問題進行深入的剖析,將問題置于某一具體背景之下。包括以下幾個方面
(1)審清條件:明顯得條件;隱含的條件;可能時將條件圖表化;在可能的情況下將條件轉(zhuǎn)化;弄清楚問題的等價敘述。
(2)審清結(jié)論:羅列出解題的目標(biāo);將結(jié)論圖表化;注意等價說法;分析多目標(biāo)化的層次關(guān)系。
(3)審清題目結(jié)構(gòu):弄清條件和結(jié)論聯(lián)系的方式,圖、表、數(shù)、式的結(jié)構(gòu)特征;盡可能直觀化,弄清結(jié)構(gòu),判明題型;推敲條件和結(jié)論的聯(lián)系,能否作不同的理解。
2.擬定解題計劃
波利亞說過:“解題學(xué)習(xí)過程,也是積蓄力量的過程。”首先應(yīng)該將問題一般化或者簡單化,在制定解題計劃時,要做到“三想”—回想、聯(lián)想、猜想。
(1)回想:是一般到特殊的演繹推理,即“似曾相似燕歸來”。
(2)聯(lián)想:有接近、相似、關(guān)系、對比等聯(lián)想,為類比推理。
(3)猜想:由特殊到一般,是一種歸納推理。
3.實現(xiàn)計劃
實現(xiàn)計劃就是解題過程,用相關(guān)知識推寫出所需的結(jié)果,對于信息的提取決定于對信息內(nèi)涵的理解。數(shù)學(xué)語言表述的好壞是非常重要的,要簡潔明了、層次分明、嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范。
4.回顧與反思
(1)檢查有無遺漏,圖形是否規(guī)范,條件是否用足。
(2)查一查“理”,公式、法則、定理等是否用對,推理是否有據(jù)。
(3)查一查“算”,運算是否準(zhǔn)確,式子的書寫是否合乎要求。
(4)查一查解答是否完整,有無錯誤,是否有更多更優(yōu)的解法,能否將問題推廣、深化。
例如:在等腰ΔABC中,∠A=90°,AD=1,E為AC的中點,EF⊥BF交BC于F,求SΔCEF?
此題的解法特別多,哪一種解法更優(yōu)?
四、解題過程分析
數(shù)學(xué)題就題型而言有三種:標(biāo)準(zhǔn)題、變式題、探求性的題。
1.標(biāo)準(zhǔn)題:條件、結(jié)論、法則解題途徑和方法都是已知的。主要是模仿和記憶,通過學(xué)習(xí),可由生而熟,在模仿運用中逐步形成技能,解標(biāo)準(zhǔn)題是必要的。解標(biāo)準(zhǔn)題的特點是:在典型知識和范例的暗示下,可以根據(jù)典型例題提供的程序來解,且往往是重復(fù)的思維動作,稍有不慎,就可能出錯。
例1:把一個直徑為10的金屬球熔化后能做成多少個直徑為5的小球?
分析:體積比等于直徑的立方比,故能做8個。
例2:求函數(shù)的值域?
分析:此題最易于用判別式求,則出錯,應(yīng)用一元二次方程根的分布求解。
2.解變式題:變式題的含量非常廣泛,是由對基本知識的學(xué)習(xí),向探求問題的轉(zhuǎn)化過程,是對標(biāo)準(zhǔn)題形式的變換。由標(biāo)準(zhǔn)題轉(zhuǎn)化為變式題的方法有:改變問題的表述方式;隱藏題中的一些條件。
例3:解方程363 x2+77 x-40=0
分析:因為363、77能被121、11整除,故令y =11 x ,原方程化為3 y2+7 y-40=0,問題簡單化了。
解變式題要充分注意可利用的信息,經(jīng)常探索與此類問題相吻合的模型。
3.解探求題:解探求題的基礎(chǔ)是對問題有清楚地理解。
例6:自然數(shù)n可以用多少種不同的方式表成m個自然數(shù)之和(有順序)?
分析:由題意可知n≥m
①當(dāng)n=m時,只有一種表示方法 n=1+1+……+1
②當(dāng) n>m時,如 n =5 ,m =3
5=1+1+3=1+3+1=3+1+1=1+2+2=2+1+2=2+2+1
但從另一角度想:
5=1+1+1+1+1,其中有四個運算符“+”,取兩個運算符有C24種,故n=1+1+……+1,有n-1個運算符,每次取m-1個即可,共有Cm-1n-1種不同的表示方式。
總之,數(shù)學(xué)問題的求解都是運用已知條件對問題進行一連串恰當(dāng)轉(zhuǎn)化歸結(jié),進而達到解決數(shù)學(xué)問題的一個探索過程,熟練、恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化可以迅速、準(zhǔn)確地解決問題。靈活的轉(zhuǎn)化可以出方法、出速度。而數(shù)學(xué)問題中運用化歸思想解題的例子比比皆是,平時教學(xué)中,經(jīng)常地進行解題思想和方法的教學(xué),針對不同的問題,縝密思考,及時總結(jié)各種“轉(zhuǎn)化歸結(jié)”方法,學(xué)生解題能力及靈活性就會逐步地得到提高。
(作者單位:重慶市黔江中學(xué)校)