☉江蘇張家港市港區(qū)初級中學 王維英
強化分析引導注重方法積累提升學習素養(yǎng)
——初中數(shù)學解題教學的探索與實踐
☉江蘇張家港市港區(qū)初級中學 王維英
數(shù)學學習離不開解題,數(shù)學研究的過程就是解決問題的過程,數(shù)學研究的成果也都是用問題及其解決的形式記錄下來的.數(shù)學教學有重視解題的優(yōu)秀傳統(tǒng),人們相信,掌握數(shù)學知識的一個重要標志就是善于解題.事實也是如此,只有充分掌握了數(shù)學的基礎知識、基本技能、基本數(shù)學方法和一定的解題技巧,才能真正應用數(shù)學知識解決問題.因此,作為數(shù)學教師,在教學中既要重視數(shù)學的基本概念、基礎知識的傳授,也要加強數(shù)學解題方法、技能的教學,幫助學生理解概念、鞏固知識、掌握方法、積累解題經(jīng)驗,形成一定的解題技巧,提高數(shù)學教與學的有效性.以下是本人對初中數(shù)學解題教學探索與實踐的幾點體會,與廣大一線教師分享,期望對一線教師的解題教學有所幫助.
數(shù)學解題的過程,實際上就是知識鏈接的過程,需要學生充分調(diào)動自身的知識儲備,實現(xiàn)知識由此及彼的相互轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化.如果將題目中提供的相關條件看作信息源,那么由此展開的所有信息輻射,就是對學生原有知識的激活.而這里所說的“激活”,指的就是知識之間的有機聯(lián)系,從而形成新的思維鏈,促使學生在新的思維過程中獲得啟迪,提高學生的解題能力.
例1已知二次函數(shù)圖像的頂點坐標為(-2,-3),且圖像過點(-3,-2),求這個二次函數(shù)的解析式.
【分析引導】通過已知條件可以看出,這是一道求二次函數(shù)解析式的題目.教師在指導學生解題時,要從已知條件開始入手,引導學生選擇合理的解析式.已知函數(shù)圖像的頂點坐標為(-2,-3),所以應選用頂點式,這樣只需要將點(-3,-2)代入y=a(x+2)2-3,求得a的值,從而確定這個二次函數(shù)的解析式,減少了計算步驟,提高了解題的正確率.
【教學思考】通過上述問題的求解,教師還可以引導學生聯(lián)想利用“待定系數(shù)法”求解函數(shù)解析式的四部曲:①設,即設解析式;②列,即列方程或方程組;③解,即解方程或方程組;④代,即代到相關解析式中.利用這種聯(lián)想思維,可以將相關知識聯(lián)系在一起,構成一系列微型的知識體系,為學生形成正確的解題思路鋪路架橋.因此,數(shù)學教師在指導學生解題時,一定要注重培養(yǎng)學生由此及彼、由淺入深、由果及因的聯(lián)想思維,充分激活學生所有的知識儲備.
數(shù)學概念是數(shù)學中的基礎知識,大多數(shù)數(shù)學概念都比較抽象,學生理解起來比較困難.
概念的辨析是進一步深化對概念的理解最有效的途徑,通過適當?shù)淖兪?、概念形式的變形或不同概念之間相互關系的比較以實現(xiàn)對概念本質(zhì)的認知.在此過程中,我們還可以引導學生的思維活動、激發(fā)學生的思維靈感、記錄他們思維的過程、展示他們思維的結果,從而可以大大地提高學生的思維品質(zhì).為此,教師要通過探究方式進行引導,幫助學生利用好數(shù)學概念的思辨,把握基本的解題方法和策略.
【分析引導】若將一個分式方程去分母后得到的整式方程是一元一次方程,那么,分式方程的無解就有如下兩種可能:一是這個一元一次方程無解;二是這個一元一次方程的解是原方程的“增根”.上述方程可化為2(x+2)-mx-2=3(x-1),整理,得(m+1)x=5.若原方程無解,需要考慮兩種情形:(1)當m=-1時,方程(m+1)x=5無解,此時,原方程也無解;(2)當m≠-1時,方程(m+1)x=5有解,為,由題意得是原方程的增根,所綜上所述,當
【教學思考】概念的應用是概念鞏固的重要環(huán)節(jié),也是數(shù)學知識的外化過程.在這個過程中,我們要引導學生將原有的知識系統(tǒng)與新知識進行整合與內(nèi)化,找到概念間的異同與內(nèi)在聯(lián)系.更要讓學生運用比較、分析、假設、推理等多種思維方式,進行新、舊概念間的比較、歸類、整合,修正原有知識體系中的謬誤,建立知識與應用之間的橋梁,提高知識的應用能力,促進學生對概念的內(nèi)涵與外延的理解.通過充分的外化過程,實現(xiàn)數(shù)學知識的內(nèi)化.
初中數(shù)學教學中,非常注重基礎知識、基本技能的教學與傳授.因此,學生基本知識的積累比較好,基本解題方法就掌握得比較牢固.在解題教學和學生的練習題中,大多數(shù)問題是緊緊圍繞當堂課的教學內(nèi)容設置的.但是,為了培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì),提高學生的綜合能力,訓練學生的多元化思維意識,培養(yǎng)學生發(fā)散式、創(chuàng)新性的思維方式,有些習題的設置往往會將前后知識進行綜合,凸顯比較多的難點,促使學生必須采用多樣化思維方式,才能作出正確的解答.
例3已知二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0)的圖像經(jīng)過點(-1,7),與x軸交于A(x1,0)、B(x2,0)兩點,若|x1-x2|=3,并且該函數(shù)圖像的對稱軸為直線x=1,求這個二次函數(shù)的解析式.
【分析引導】本題的難點在于條件“|x1-x2|=3”的使用,如果直接利用求解的話,一是需要用到韋達定理,超出了課標的要求,二是運算量非常大,難以求得正確的結果.若利用“|x1-x2|=3”,結合“圖像的對稱軸為直線x=1”,我們就會很容易發(fā)現(xiàn)二次函數(shù)y=ax2+bx+c(a≠0)的圖像與x軸的交點這樣的條件轉(zhuǎn)化需要學生有扎實的基礎知識、很強的幾何直觀能力.于是我們可以設二次函數(shù)的解析式為,將點(-1,7)的坐標代入得a=4,所以這個二次函數(shù)的解析式為
【教學思考】著名的數(shù)學家波利亞曾說過:“當原問題看起來不可解時,人類的高明之處就在于會迂回繞過不能直接克服的障礙,就在于能想出某個適當?shù)妮o助問題.”采用化繁為簡的解題策略,不但大大提高了學生的解題速度,而且有效培養(yǎng)了學生的發(fā)散思維能力,更有利于提高學生的綜合素質(zhì).
一般情況下,我們在解決數(shù)學問題時,都習慣從已知條件出發(fā)進行順向思考,然而,事物往往具有可逆性特征,很多事物都是互為因果的.如果在順向思維出現(xiàn)阻礙時,應考慮逆向思維.因此,教師要指導學生在運用順向思維解決問題出現(xiàn)困難時,可以考慮從問題的對立面(反面)進行思考,適度地掌握逆向思維的解題策略,發(fā)展學生的思維品質(zhì),提高學生的學習素養(yǎng).
例4已知關于x的一元二次方程x2+2x+a=0和x2+ 2ax+3=0,若這兩個方程中至少有一個方程有實數(shù)根,求a的取值范圍.
【分析引導】我們把x2+2x+a=0記為方程①,x2+2ax+ 3=0記為方程②.如果從正面考慮這一問題,需要從三個方面來考慮:(1)方程①有實數(shù)根,并且方程②無實數(shù)根;(2)方程①無實數(shù)根,并且方程②有實數(shù)根;(3)方程①和②都有實數(shù)根,計算過程較為復雜.如果從“至少有一個”的反面“一個都沒有”來進行論證,那么情況就變得簡單多了.解答過程如下:假設方程①和②都沒有實數(shù)根,則Δ1=4-4a<0,Δ2=4a2-12<0,解此不等式組得到1<由此可知,符合題意的a的取值范圍是:a≤1或
【教學思考】逆向思維在數(shù)學解題中有著廣泛的應用,靈活地應用它,不但可以簡化解題過程,降低解題難度,巧獲解題結果,而且對于鍛煉學生的思維品質(zhì),提高學生的解題能力,是大有裨益的.對于以下命題,往往需要從反面開始思考:①結論為否定形式的命題;②結論以“至多”“至少”“唯一”等形式出現(xiàn)的命題.因此在平時的數(shù)學教學中,我們必須有意識、有計劃地滲透和強化逆向思維的訓練,培養(yǎng)學生自覺應用逆向思維的意識和能力,幫助學生優(yōu)化解題方法、提升解題能力、完善思維品質(zhì).
初中數(shù)學解題教學中,我們常常會對題目中的條件及結論進行更改,也就是通過增加或減少條件、加強或削弱結論、改變圖形的位置或形狀、變換圖形折疊或旋轉(zhuǎn)的方式等,將原來的題目進行變化,將知識或者方法進行拓寬、引申,這樣可以增強學生的新鮮感,并會激發(fā)學生的求知欲望,讓學生主動去探索變化后題目之間的變化與聯(lián)系,尋求一定的規(guī)律,在這個過程中自然而然也就實現(xiàn)了學生解題能力的提高.
例5如圖1,在矩形ABCD中,AB=6,AD=10,將△ADE沿AE折疊,使點D落在BC上的點F處,求CE的長度.
圖1
圖2
圖3
變式1:如圖2,在矩形ABCD中,AB=6,AD=10,將△ADC沿對角線AC折疊,使點D落在點F處,AF與BC相交于點E,求CE的長度.
變式2:如圖3,在矩形ABCD中,AB=6,AD=10,點E、F分別在BC、AD上,將梯形CDFE沿EF折疊,使點D與點B重合,點C落在矩形ABCD外部的點G處,求CE的長度.
【分析引導】圖形的折疊問題是中考的熱點之一,這類問題涉及的知識比較多、綜合性比較強、能力要求比較高.解題時,首先要弄清折疊前后哪些量發(fā)生了變化,哪些量沒有發(fā)生變化,如何通過圖形,探究數(shù)量關系,利用方程解決問題.在圖1的折疊中,我們很容易發(fā)現(xiàn)AD= AF=10,進而可以利用勾股定理求得BF=8,所以CF=2,假設CE=x,則DE=6-x,在Rt△CEF中再利用勾股定理,可得x2+4=(6-x)2,解得即CE的長度為.圖形的折疊問題題型比較多,相互之間聯(lián)系比較緊密,解法也比較相似.因此,這類問題往往有較多的變式、拓展,通過比較發(fā)現(xiàn)共性,尋求解題的方法和規(guī)律.在圖2的折疊中,假設CE=x,則BE=10-x,可以利用三角形的全等或平行線的性質(zhì),證得AE=CE,在Rt△ABE中再利用勾股定理求得x的值,即CE的長度.在圖3的折疊中,假設AF=x,則BF=DF=10-x,在Rt△ABF中利用勾股定理求得x的值,即AF的長.利用折疊和平行線的性質(zhì),證得BE=BF,所以CE=AF,從而解決CE的長度.讀者不妨一試.
【教學思考】對一題變出的多個題目,學生通過多角度、多側(cè)面的探求,使自己在變化的相互比較中,思維能力迅速提高.課本中的不少題目看似平常,實際上卻蘊藏著極其豐富的外延和內(nèi)涵.教學中,如對這些命題進行變換和延伸,誘導學生從多角度、多方面、多層次探索和聯(lián)想,進行一題多變訓練,不僅會增加學生的知識信息獲取量,加深對原題的理解,而且能在“改變”中激活學生的思維廣闊性、探究性和創(chuàng)造性,潛化創(chuàng)新意識.有效地進行一題多變教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力的有效途徑之一.
我們知道,許多數(shù)學知識是以公式、定理、法則等形式呈現(xiàn)的.因此,有些數(shù)學問題的條件可以根據(jù)公式、定理、法則相互轉(zhuǎn)換.在解答這類數(shù)學問題時,我們可以盡量避開題中變化的量和關系,而從不變的量和關系去尋求突破,從而達到以不變應萬變的效果.
例6已知凸n邊形所有內(nèi)角中,恰好有3個鈍角,求邊數(shù)n的最大值.
【分析引導】對于這個問題,由于多邊形內(nèi)角和是隨著邊數(shù)的變化發(fā)生變化的,因此,我們利用凸n邊形內(nèi)角和等于(n-2)·180°,難以找到突破口,無法求解.如果將內(nèi)角的問題轉(zhuǎn)化為外角問題,解決起來就容易多了,因為任何凸n邊形的外角和是不變化的.利用有3個鈍角的n邊形有3個外角是銳角,而其余外角都是直角或鈍角,又因外角和是360°,所以外角最多還有3個,這樣多邊形最多有6個外角,所以邊數(shù)n的最大值是6.
【教學思考】中學數(shù)學教學大綱中明確指出:數(shù)學基礎知識是指數(shù)學中的概念、性質(zhì)、法則、公式、公理、定理及由其內(nèi)容所反映出來的數(shù)學思想方法,是靈活應用數(shù)學知識、技能、方法的靈魂,是形成學生的良好的認知結構的紐帶,是由知識轉(zhuǎn)化為能力的橋梁.因此,解題教學中應注重避虛就實的策略,實現(xiàn)以不變應萬變的教學效果,提高學生的解題能力,提升學生基本的數(shù)學素養(yǎng).
提升初中學生的解題能力是初中數(shù)學教學的重要任務之一,是教育、教學的一個重要組成部分,教師應該給予足夠的重視.一要重視基礎知識的傳授、基本方法的教學,幫助學生建立系統(tǒng)的解題方法,形成自身的數(shù)學思維;二要作好課前準備,預想學生會遇到的困難,適當?shù)剡M行換位思考,制定好切實、有效的解決方案;三是在對學生進行引導時,既要充分調(diào)動好學生的積極性,又要保護學生的情緒.通過教師的精心安排和系統(tǒng)組織,真正使學生形成合理、穩(wěn)固的知識結構,通過提高素質(zhì)、提升能力來提高學習成績,讓初中階段的學習過程成為學生培養(yǎng)人格、塑造人生的重要階段.