嚴興泉
一、反思數(shù)學知識的理解,提出問題
數(shù)學的概念、性質(zhì)、方法等數(shù)學知識是學好數(shù)學的基礎(chǔ)。在日常的數(shù)學教學中,若能使學生養(yǎng)成反思的習慣,常想:“對于數(shù)學知識的理解還存在哪些問題?”、“哪些概念不太明白?”、“哪些性質(zhì)、方法還沒弄清楚?”、“哪些知識還可作進一步的探究?”,那么學生提出的問題不會少,而且有的問題的質(zhì)量也相當高。
例如,我們觀摩一位初中教師講授圓冪定理時,在研究完了圓內(nèi)兩條相交弦的問題后,學生思考并提出問題:⑴當有一條弦通過圓心時結(jié)論是否成立?當兩條弦互相垂直又怎樣?(從而引導學生得出相交弦定理的推論)⑵當交點在圓的外部時又是怎樣?通過探討分析得到了割線定理;在研究割線定理時,應(yīng)用運動觀點去思考:有割線定理推出切線長定理,并弄清它們間的聯(lián)系等。⑶再反過來思考,能否利用割線定理來研究推導切線長定理?課堂上,經(jīng)過師生互動、分析探究,最終得到非常圓滿的結(jié)論:學生理解和明確了相交弦定理、割線定理和切線長定理具體內(nèi)容和相互關(guān)系,并能較好的去應(yīng)用這些定理來解題。這樣,學生對圓冪定理這一內(nèi)容的理解就會銘記在心、難以忘懷,也會準確應(yīng)用解決相應(yīng)問題。
二、反思數(shù)學問題的解決,提出問題
學習數(shù)學離不開解題。喬治·波利亞“怎樣解題”中有四個步驟:“理解題目——擬訂方案——執(zhí)行方案——回顧”,其中“回顧”即解題后的反思,這是其中一個極其重要的環(huán)節(jié)。學生如能高度重視解題后的反思,則提出的問題也將有許多。反思解題方法,可提出多種解法,分辨哪種解法優(yōu)?哪種解法劣?反思解題過程,可提出是否有錯誤?產(chǎn)生錯誤的原因是什么?怎樣糾正?反思解題思路,可提出解題過程是繁還是簡?是巧還是拙?為什么?
例如,有這樣一道題:一場籃球賽中,小明跳起投籃,已知
球出手時離地面高米,與籃圈中心的水平距離為8米,當球出手后水平距離為4米時到達最大高度4米,設(shè)籃球運行的軌跡為拋物線,籃圈中心距離地面3米。⑴問此球能否投中?⑵在出手角度和力度都不變的情況下,小明的出手高度為多少時能將籃球投入籃圈?
學生的解法為:(1)易知拋物線的頂點坐標為(4,4),球
出手時的坐標為,易得拋物線解析式為
,當x=8時,,所以此球不能投中.(2)設(shè)解析式為
,代入點(8,3),得,所以
當x=0時,.
上述解法是正確的,我引導學生課后再反思一下,還有其他的解法嗎?也許會茅塞頓開,另辟蹊徑。后來有學生告訴我有簡便方法:因為拋物線的對稱軸是x=8,籃球出手時的位置和籃圈與對稱軸都相距4米,所以這兩個點是關(guān)于對稱軸對稱的,它們的縱
坐標應(yīng)該是相等的,而,所以球不能投中;同理,要想球能投中,則讓球出手時的高度等于3米時就能將籃球投入籃圈。這個方法非常簡便,我及時表揚了這位學生。
通過讓學生探討反思得出多種解法,在解題中發(fā)表見解、提出猜測,使學生置身于自我再造的情景中,從多角度解決問題,享受創(chuàng)新的樂趣。
三、反思原問題,提出新問題
數(shù)學問題(包括數(shù)學命題)是數(shù)學的核心部分。數(shù)學中的問題有許多,如能經(jīng)常有意識地引導學生對原問題采用一定的演變的方法和策略,則可以創(chuàng)造出更多有意義的問題,以引導學生走向數(shù)學的深度學習。
(1)推廣與引申,數(shù)學問題的推廣,就是將原問題推向更具一般化的問題;數(shù)學問題的引申,就是將原問題通過類比、聯(lián)想、邏輯推理等延伸出與之緊密聯(lián)系的新問題。解題之后,進行推廣、引申,不僅可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,還能幫助學生洞察本質(zhì),提高認識,居高臨下,跳出題海,走向深度學習。
例如,在學習勾股定理逆定理時,引導學生理解,在△ABC中,BC=a,AC=b,AB=c,設(shè)c為最長邊,當a2+b2=c2時,△ABC是直角三角形;有學生就馬上問:當a2+b2≠c2時,△ABC會是什么形狀?這個問題問的很好,說明這個學生在反思,我立即鼓勵他:這個問題你課后研究一下,看看會是什么形狀.后來這個學生告訴我當a2+b2>c2時,△ABC為銳角三角形;當a2+b2(2)換位和否定,將原問題的條件與結(jié)論互換,就可以提出逆問題。例如,從原命題:“已知Rt△ABC中,CD是斜邊AB上的高,求證:△ABC∽△CBD∽△ACD”,可以提出其逆命題:“已知Rt△ABC中,D是斜邊AB上的一點,且△ABC∽△CBD∽△ACD,求證:CD是斜邊AB上的高”是否成立?(這個逆命題不一定成立,學生可以舉出反例)。
當原問題(或原命題)的正確性難于解決(或證明)時,可以考慮否定(或推翻)該問題(或命題)
例如,不少學生原以為:“若一個點到一個三角形三邊距離相等,則這個點是三角形的內(nèi)心”是真命題。事實上,通過構(gòu)造反例圖形否定它,并得到一個正確的命題:“若一個點到一個三角形三邊距離相等,則這個點是三角形的內(nèi)心或旁心”。
(3)改變“屬性”,改變“屬性”提出問題,其步驟是:(1)一一列出所研究對象(命題、問題、概念等)的各個“屬性”。(如每一條件、性質(zhì)、結(jié)論等);(2)改變其中某一個(或幾個)“屬性”,并觀察思考問題是否發(fā)生變化?發(fā)生了怎樣的變化?改變“屬性”的方法有特殊化、具體化、一般化、歸納、類比、直覺等;(3)根據(jù)上述情況的分析提出問題。
原問題:如圖2,點E,F(xiàn),G,H分別是四邊形ABCD各邊的中點,試判斷四邊形EFGH的形狀并說明理由.由于中點四邊形的形狀主要由原四邊形的對角線所決定,所以這題中涉及三個“屬性”,1.對角線;2.中點;3.中點四邊形的形狀。
改變屬性1得:如圖3,點E,F(xiàn),G,H分別是四邊形ABCD各邊的中點,若AC=BD,試判斷四邊形EFGH的形狀并說明理由.
改變屬性1得:如圖4,點E,F(xiàn),G,H分別是四邊形ABCD各邊的中點,若AC⊥BD,垂足為O,試判斷四邊形EFGH的形狀并說明理由.
改變屬性2得:如圖5,在四邊形ABCD中,
,試判斷四邊形EFGH的形狀并說明理由.
改變屬性3得:如圖2,點E,F(xiàn),G,H分別是四邊形ABCD各邊的中點,若四邊形ABCD的面積為S,試用S表示四邊形EFGH的面積,并說明理由.
改變“屬性”提出問題,其核心是從各個“屬性”去考慮——“如果它不是這樣的話,那又可能是什么”。因此,這一方法就被稱為“否定假設(shè)法”,它是從原問題出發(fā)產(chǎn)生新問題的十分普遍而有效的方法和基本策略。前面所述推廣與引申,換位與否定等等方法都可以化歸為“否定假設(shè)法”的應(yīng)用。
我們以為在反思中提出問題,是學生再思維再創(chuàng)造的結(jié)果,是創(chuàng)新思維形成和培養(yǎng)的較佳方式,是學生學習數(shù)學進步的有力證明,是數(shù)學深度學習的開山之門。