李寒月
摘要:反思就是個(gè)體對(duì)自己所想、所說(shuō)、所做的動(dòng)機(jī)、過(guò)程、結(jié)果進(jìn)行再思考,從中總結(jié)得與失、經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn),獲得感悟的過(guò)程。以一道簡(jiǎn)單的平面幾何題為例,聚焦數(shù)學(xué)解題教學(xué)中的反思。教師可以引導(dǎo)學(xué)生從結(jié)論成立需要滿足的條件、條件成立可以得到的結(jié)論、一題多變、一題多解等方面展開(kāi)反思,以獲得比較全面、深刻的認(rèn)識(shí)。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)解題教學(xué);反思;平面幾何題;基本圖形
反思,就是回頭看、回頭想的意思,具體來(lái)說(shuō),是個(gè)體對(duì)自己所想、所說(shuō)、所做的動(dòng)機(jī)、過(guò)程、結(jié)果進(jìn)行再思考,從中總結(jié)得與失、經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn),獲得感悟的過(guò)程。從現(xiàn)代心理學(xué)的角度來(lái)看,反思是一種元認(rèn)知——對(duì)認(rèn)知的認(rèn)知。反思,可以讓我們獲得更全面、更深刻的認(rèn)識(shí)。
當(dāng)然,學(xué)生的反思要想做到全面、深刻,離不開(kāi)教師的引導(dǎo)。本文以一道簡(jiǎn)單的平面幾何題為例,聚焦數(shù)學(xué)解題教學(xué)中的反思。
八年級(jí)學(xué)習(xí)“全等三角形”時(shí),學(xué)生會(huì)遇到這樣的基本問(wèn)題:如圖1,已知AB=CD,∠B=∠C,求證△AOB≌△DOC。其證明過(guò)程如下:因?yàn)锳B=CD,∠B=∠C,∠AOB=∠DOC(對(duì)頂角相等),根據(jù)“AAS”,可得△AOB≌△DOC。
對(duì)于這道題的解決過(guò)程,教師可以引導(dǎo)學(xué)生從四個(gè)方面展開(kāi)反思。
反思之一:結(jié)論成立需要滿足什么條件
這道題主要研究?jī)蓚€(gè)三角形全等的關(guān)系。從結(jié)論成立需要滿足的條件入手,可以引導(dǎo)學(xué)生反思:判定兩個(gè)三角形全等有哪些方法?進(jìn)而反思:滿足哪些條件還能使這兩個(gè)三角形全等?對(duì)此,學(xué)生不難想到,因?yàn)轭}目中已經(jīng)有一個(gè)隱含的條件∠AOB=∠DOC(對(duì)頂角相等),所以只要再添加兩個(gè)條件就能使這兩個(gè)三角形全等。比如,添加AB=CD,∠A=∠D,根據(jù)“AAS”,可以得出△AOB≌△DOC;添加OA=OD,OB=OC,根據(jù)“SAS”,也能得出△AOB≌△DOC;添加OA=OD,∠A=∠D或添加OB=OC,∠B=∠C,都可以根據(jù)“ASA”,得到△AOB≌△DOC。
通過(guò)上述反思,學(xué)生不僅回顧了全等三角形的判定方法,還進(jìn)一步嘗試了從不同的角度得到兩個(gè)三角形全等,從而加深了對(duì)全等三角形判定方法的理解??梢?jiàn),從結(jié)論出發(fā),思考結(jié)論成立需要滿足的條件,是引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)解題反思的有效途徑。
反思之二:條件成立可以得到什么結(jié)論
顯然,這道題根據(jù)已知條件,只能得出△AOB≌△DOC及對(duì)應(yīng)的邊和角相等的結(jié)論。其原因是圖1比較簡(jiǎn)單,包含的元素比較少。由此,可以引導(dǎo)學(xué)生反思:怎樣不改變題目的條件,而增加圖中的元素,以得到更多的結(jié)論?對(duì)此,可以引導(dǎo)學(xué)生注意圖1中有5個(gè)點(diǎn),其中任意兩點(diǎn)之間的連線還缺少AD和BC,從而想到把AD和BC分別連接起來(lái)(如圖2)。這時(shí),可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步反思:這樣能得到哪些新的結(jié)論?比如:有沒(méi)有新增的三角形?它們是否全等?全等的理由是什么?有沒(méi)有特殊的三角形?有沒(méi)有相等或平行的邊?有沒(méi)有相等的角?……通過(guò)對(duì)這一系列問(wèn)題的思考,學(xué)生可以進(jìn)一步得出△ABC≌△DCB,△BAD≌△CDA,△BOC、△AOD是等腰三角形,AD∥BC等結(jié)論。
雖然只是在圖1的基礎(chǔ)上添加了兩條線段,但是衍生出了一系列新的結(jié)論。在研究上述問(wèn)題的過(guò)程中,學(xué)生對(duì)這個(gè)圖形和原來(lái)的問(wèn)題就有了更全面、深刻的認(rèn)識(shí)??梢?jiàn),從條件出發(fā),思考條件成立可以得到的結(jié)論,也是引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)解題反思的有效途徑。
當(dāng)然,對(duì)于圖1,除了考慮所有點(diǎn)都連線,還可以引導(dǎo)學(xué)生考慮所有線都“交”點(diǎn),從而得到最“完備”的圖形(如圖3)。由此,可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步反思又能得到哪些新的結(jié)論……
反思之三:題目還可以怎么變化
對(duì)一個(gè)問(wèn)題有了比較全面、深刻的認(rèn)識(shí)后,就要引導(dǎo)學(xué)生反思這個(gè)問(wèn)題可以發(fā)生怎樣的變化:條件和結(jié)論都要改變。
教師可以繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生觀察圖3,發(fā)現(xiàn)它是軸對(duì)稱圖形,比較“正”,從而想到讓它“歪”一點(diǎn)。由此,可以引導(dǎo)學(xué)生思考:怎樣“歪”才是基于原有圖形自然生長(zhǎng)的變化?進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn),整個(gè)圖形是由A、B、C、D四點(diǎn)決定的,而且,這四點(diǎn)具有一定的對(duì)稱性,從而想到延長(zhǎng)或縮短BD(或CA)。這樣,隨著點(diǎn)D(或A)的位置變化,點(diǎn)E的位置也跟著變化,整個(gè)圖形就“歪”了。實(shí)際作圖后,學(xué)生可以發(fā)現(xiàn),這時(shí),除了△BOC是等腰三角形及相應(yīng)的邊和角相等的結(jié)論顯然還成立(不變),其他結(jié)論基本上都不成立(變)了。可以繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考:在圖形變化的過(guò)程中,有什么“不顯然”的不變嗎?如果有的話,便可以得到一個(gè)不錯(cuò)(有一定思維含量)的新題目。學(xué)生可以發(fā)現(xiàn),如果∠BDC>90°,那么在延長(zhǎng)BD(點(diǎn)D運(yùn)動(dòng))的過(guò)程中,有一個(gè)點(diǎn)D的位置,使CD的長(zhǎng)不變;如果∠BDC<90°,那么在縮短BD(點(diǎn)D運(yùn)動(dòng))的過(guò)程中,有一個(gè)點(diǎn)D的位置,使CD的長(zhǎng)不變。而在原有圖形中,AB=CD。由此,在圖形變化的基礎(chǔ)上,可以讓學(xué)生以AB=CD為結(jié)論命制一個(gè)新題目。接下來(lái)需要學(xué)生思考的問(wèn)題便是:這個(gè)新題目的條件是什么?也就是說(shuō),在圖形變化的基礎(chǔ)上,滿足什么條件可以得到AB=CD的結(jié)論?
對(duì)此,可以∠BDC>90°,延長(zhǎng)BD為例,將圖形ABCDE變?yōu)锳BCD′E′(如下頁(yè)圖4),引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn):要使AB=CD′,只要CD=CD′,只要∠CDD′=∠CD′D;而∠CDD′=∠DOC+∠DCO,∠CD′D=∠E′+∠ABO,且∠DCO=∠ABO,因此只要∠DOC=∠E′;∠DOC=∠OBC+∠OCB,且∠OBC=∠OCB,所以只要∠OBC=∠OCB=1/2∠E′。
經(jīng)過(guò)這么長(zhǎng)的推理鏈后,只考慮變化后的圖形,不考慮原有圖形,學(xué)生便可得到這樣一個(gè)不錯(cuò)的新題目:
如圖5,在△EBC中,點(diǎn)A、D分別在EB、EC上,連接BD、CA,相交于點(diǎn)O,∠OBC=∠OCB=1/2∠E,證明:AB=CD。
在知道命題過(guò)程的情況下,解這道題十分容易。但是,如果不知道命題過(guò)程,要解這道題就比較困難了。由此,可以引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)基本圖形的作用。觀察圖5,會(huì)發(fā)現(xiàn)它和圖3這個(gè)基本圖形“長(zhǎng)得很像”,只是“歪”了一點(diǎn)。注意∠OBC=∠OCB的條件,不難想到在OD上截取OD′=OA或在OA延長(zhǎng)線上截取OA′=OD,從而構(gòu)造基本圖形(如圖6或圖7)。由此,很容易得到AB=CD′或A′B=CD。接下來(lái)便可以用分析法證明CD′= CD或A′B= AB。證明過(guò)程基本上就是上述命題過(guò)程,這里不再贅述。
反思之四:題目還有什么解法
上述新題目比較復(fù)雜,教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考它有沒(méi)有更多的解法(過(guò)于簡(jiǎn)單的問(wèn)題通常沒(méi)有很多有價(jià)值的解法),進(jìn)而尋找解法之間的聯(lián)系,以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的本質(zhì)、解法的核心。
為此,需要引導(dǎo)學(xué)生反思已有的解法,發(fā)現(xiàn)其關(guān)鍵是構(gòu)造基本圖形,而構(gòu)造基本圖形的目的是得到全等三角形??梢赃M(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生,分析發(fā)現(xiàn),上述解法中構(gòu)造全等三角形的思路是,保持一個(gè)(組)三角形不變,改變另一個(gè)(組)三角形的形狀和大小。由此,學(xué)生可以想到:能否同時(shí)改變兩個(gè)(組)三角形,從而構(gòu)造全等三角形?于是,解決問(wèn)題的思路再次打開(kāi),得到一些新的解法:
新解法1:如圖8,過(guò)點(diǎn)C作CG⊥BD于點(diǎn)G,過(guò)點(diǎn)B作BF⊥CA于點(diǎn)F,根據(jù)基本圖形,很容易證明△BFC≌△CGB(AAS),再證明△BFA≌△CGD(AAS),從而得出BA=CD。
新解法2:如圖9,延長(zhǎng)BD至點(diǎn)G,延長(zhǎng)CA至點(diǎn)F,使BF=BO,CG=CO,則可以得到△BFO≌△CGO(AAS),進(jìn)而得到△BFA≌△COD(AAS),從而得出BA=CD。
而且,學(xué)生不難發(fā)現(xiàn),此題的解法不限于此,還有很多。這時(shí),可以引導(dǎo)學(xué)生反思:這些解法之間有無(wú)聯(lián)系?通過(guò)對(duì)比,學(xué)生可以發(fā)現(xiàn),這些解法的本質(zhì)都是構(gòu)造基本圖形,獲得全等三角形(圖8、圖9中的四邊形FBCG其實(shí)也是基本圖形——圖2);不同的解法只是添加的輔助線不同,構(gòu)造的基本圖形有變化。由此,可以引導(dǎo)學(xué)生充分體會(huì)基本問(wèn)題(圖形)思想:把一些基本問(wèn)題(圖形)吃透后,遇到復(fù)雜問(wèn)題(圖形)時(shí),往往可以通過(guò)分解、演變得到基本問(wèn)題(圖形),從而找到解題思路和方法。