《福建省數(shù)學科高考考試說明》中指出:“所設置的試題,特別是區(qū)分學生學習能力的把關(guān)試題應當關(guān)注解法的多樣性,充分尊重學生在學習數(shù)學方面的差異,力求使得不同思維方式、思維層次的學生都能得到科學的評價?!痹诮虒W中,必須集中更多的時間和精力從事那些有效果和有創(chuàng)造性的活動,去激發(fā)、開拓學生的學習興趣和學習思路,以進一步培養(yǎng)學生的邏輯推理能力和解題能力。一題多解就是從不同角度,不同思路分析問題,從題目中盡可能地挖掘隱含條件,用不同的方法,不同的思想去推理、分析、解答問題。在數(shù)學教學過程中,要充分利用一切有用條件,進行對比、聯(lián)想,采取一題多解的形式進行教學。
在公式推導中運用一題多解
數(shù)學公式在數(shù)學解題中的作用是非常重要的,但很多學生對公式大多采取死記硬背,對公式推導往往不是很重視。其實,要學好數(shù)學,就必須學會熟練地運用公式。公式推導過程本身就是一種解題的方法或技巧。在公式的推導過程中能運用一題多解,就會讓學生在學習知識的產(chǎn)生過程中,同時掌握解題的規(guī)律和方法,也便于公式的進一步理解和記憶。
例:學習等差數(shù)列通項公式
an=a1+(n-1)d
方法一:
……
由此比較猜想得出
an=a1+(n-1)d
方法二:
由等差數(shù)列定義知:
所以有
……
累加得
從而得到 an=a1+(n-1)d
以上兩種方法分別采用了猜想推導法和累加法。推導過程讓學生對這個公式的產(chǎn)生過程的掌握更深刻,對公式的記憶也就更難忘。同時也從中學到了重要的數(shù)學方法和思路,有助于學生數(shù)學思維的發(fā)展。
在例題講解中運用一題多解
一題多解在教學之中,往往能起到“搭橋”的作用,在最近思維發(fā)展區(qū)之中能把學生從已知的此岸渡到未知的彼岸。一道數(shù)學題,因思考的角度不同可得到多種不同的思路,有助于拓寬解題思路,有目的地發(fā)展學生的思維能力,提高學生解決問題的能力。在例題講解中運用一題多解,反而是從一個題目中獲得更多的解題規(guī)律、技巧,從而舉一反三。下面僅舉一例進行一題多解來說明。
例:已知x、y≥0且x+y=1,求(x-2)2+(y-2)2的取值范圍。
解答此題的方法比較多,下面給出幾種常見的思想方法,以作示例。令m=(x-2)2+(y-2)2
解法一:(函數(shù)思想)由x+y=1得y=1-x,則
m=(x-2)2+(x+1)2=2x2-2x+5=2(x-)2+
由于x∈[0,1],根據(jù)二次函數(shù)的圖象與性質(zhì)知
當x=時,m取最小值;當x=0或1時,m取最大值5。
評注:函數(shù)思想是中學階段基本的數(shù)學思想方法之一,揭示了變量之間的聯(lián)系,通過用函數(shù)觀點來探求變量的最值。所以,對于二元或多元函數(shù)的最值問題,往往是通過變量替換轉(zhuǎn)化為一元函數(shù)來解決,這是一種基本的數(shù)學思想方法。當然,解決這類問題,我們已經(jīng)有比較深的函數(shù)理論、性質(zhì),如單調(diào)性、導數(shù)知識等都可以用來求函數(shù)的最值。
解法二:(三角換元思想)由于x+y=1,x、y≥0,則可設
x=cos2θ,y=sin2θ
其中θ∈[0,]
則m=(cos2θ-2)2 +(sin2θ -2)2
=(cos2θ+sin2θ)2-2cos2θsin2θ+4
=5-(2sinθcosθ)2
=5-sin22θ
=5-×
=+cos4θ
于是,當cos4θ=-1時,m取最小值;當cos4θ=1時,m取最小值5。
評注:三角思想也是高中數(shù)學的基本思想方法之一,通過三角換元就將問題轉(zhuǎn)化為三角恒等式后來解決,而三角恒等變形卻有著許多的三角公式,所以運用三角換元解決某些問題往往比較有效。
解法三:(對稱思想)由于x+y=1,x、y≥0,則可設
x=+t,y=-t,其中t∈[-,]
于是m=(t-)2+(t+)2=+2t2 t2∈[0,]
所以當t2=0時,m取最小值;當t2=時,m取最大值5。
評注:對稱換元通過減元,結(jié)果就簡化了,故更容易求最值。
這三種方法在本質(zhì)上都相同,都是通過函數(shù)觀點來求最值,只是換元角度的不同罷了,當然也就導致了化簡運算量的不同。教師通過引導、啟發(fā)學生積極思考、運用,不僅提高了他們對數(shù)學的認識,也增強了他們思維能力的提高。
解法四:(運用均值定理)
由于x、y≥0且x+y=1
則xy≤=,從而0≤xy≤
于是,m=(x2+y2)+4=(x+y)2-2xy+4=5-2xy
所以,當xy=0時,m取最大值5;當xy=時,m取最小值。
評注:運用均值定理可以解決一些含有兩個未知量的最值問題,但要注意等號的條件是否同時成立。
解法五:(解析幾何思想)設d=,則d為動點(x,y)到點C(2,2)的距離。于是只需求線段上的點到點C的最大和最小距離就可。
當動點與A或B重合時,dmax=,則mmax=5
當動點與點C的連線垂直AB時dmin=,則m min=
評注:用幾何觀點研究代數(shù)問題,可以加強學生數(shù)形結(jié)合思想的形成,使學生在數(shù)和形把握的更好,能夠由數(shù)想到形的構(gòu)造,由形想到數(shù)的含義。的確,有許多最值問題無論是代數(shù)還是解幾都可以用這種方法解決。這對學生數(shù)學思維能力的培養(yǎng),有著潛移默化的影響。
這樣一個由特殊到一般的思維過程,不僅加強了學生思維能力的培養(yǎng),而且通過這樣連續(xù)的一題多解,更培養(yǎng)了他們的綜合分析能力,也體現(xiàn)、滲透了一些數(shù)學思想方法。因此,在數(shù)學教學中,若能把經(jīng)典例題深入挖掘,注重對例題進行多方位教學,不僅抓好了基礎(chǔ)知識,還可以激發(fā)學生的探求欲、創(chuàng)新力;不僅能讓教師對例題的研究更加深入,對教學目標、要求的把握更加準確,同時也讓學生的數(shù)學思維能力得到更大的提高,并從中逐漸體會到數(shù)學學習的樂趣。在新課教學中,可能有些方法所用的知識學生并未學到,教師便可從中挑選學生學過的來加以教學,至于其它方法可在今后的總復習中慢慢補充上來。
習題中訓練學生運用一題多解
在數(shù)學課中,有很多教師布置大量題目,讓學生感到壓力很大。不知道如何去完成,便出現(xiàn)了抄襲現(xiàn)象,進而對數(shù)學的厭惡油然而生。這樣,也挫傷了學生們的自信心。教師可以從書上的習題入手、演變、加深,讓他們有章可循。等日積月累后,他們的解題能力自然就提高,對于今后從未見過的新題也就迎刃而解。另外,在把題目布置給學生的同時,教師可要求學生運用一題多解,甚至要求他們自己對題型進行變式。這樣的教學、作業(yè)方式不僅達到復習鞏固的目的,還可提高他們的探究能力及學習數(shù)學的興趣。
例如,在學習選修2-1拋物線后,有這樣一道習題:過拋物線y2=2px 焦點的一條直線和這條拋物線相交,設兩個交點縱坐標為y1,y2,求證:y1y2=-p2。(設線段AB為過拋物線焦點的弦)
此題證明并不難,證法也有多種,其結(jié)論也很有用。在布置該題給學生時,教師可以提出要求運用多種方法解題,也可以讓學生自己變式。在數(shù)學習題教學中,一題多變也得循序漸進,步子慢點、流暢些,使學生的思維得到充分發(fā)散,同時又不感到突然。
總之,在數(shù)學教學中,選用一些非探究不能發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在聯(lián)系的習題,并用“一題多解”進行教學,有助于啟發(fā)學生分析思考,逐步把他們引入勝境,從而讓他們開拓視野,增強能力,發(fā)展創(chuàng)造性思維,同時還可以幫助學生對知識系統(tǒng)性、特殊性、廣泛性的深刻理解。
(作者單位:福建省莆田市第二十五中學)