摘要:在初中數學教學中,解題方法的多樣性與創(chuàng)新性對學生數學素養(yǎng)的培養(yǎng)十分關鍵.構造法作為獨特的數學解題方法,能幫助學生更好地理解數學概念,解決實際問題,提高邏輯思維能力.基于此,筆者采用案例教學法,分析構造法的內涵、解題原則及在初中數學教學中的作用,并通過構造幾何圖形、函數關系、反例等案例展示構造法的具體解題思路.研究表明,構造法不僅能夠簡化數學問題的解答過程,而且還能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維與知識轉化能力.
關鍵詞:構造法;初中數學;解題;應用
中圖分類號:G632文獻標識碼:A文章編號:1008-0333(2025)08-0008-03
收稿日期:2024-12-15
作者簡介:黃晚玉,本科,從事初中數學教學研究.
基金項目:廈門市直屬中小學2021年度課題“基于數學閱讀的初中數學復習導學案研究”(編號:ZSX2021003).
在初中數學教學中,構造法作為一種重要的解題策略,展現出了獨特優(yōu)勢與廣闊的應用前景.它通過引入輔助元素或建立新的數學關系,可將復雜的數學問題轉化為簡潔易解的形式,從而提高解題效率.這種方法不僅能夠鞏固學生對數學基礎知識的掌握,更能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維與邏輯推理能力.在初中數學解題中應用構造法,可以提升學生的解題能力、邏輯思維能力及知識轉化能力.基于此,筆者系統闡述構造法在初中數學解題中的應用,以期為初中數學教學提供理論支持.
1構造法的內涵
構造法是一種在數學中廣泛應用的解題策略,要求學生在解決問題的過程中主動構建數學模型,以揭示問題的本質與解決路徑.構造法強調從問題的具體情境出發(fā),根據已知信息,通過邏輯推理與數學工具構造出解題所需的數學對象.構造法不僅是一種技術手段,更是一種思維訓練,它能夠培養(yǎng)學生的抽象思維能力,使學生能在面對復雜問題時,能夠給出創(chuàng)新解法.在初中數學教學中,構造法可應用于幾何、代數、函數等多個領域,通過構造線段、角度、函數模型等,學生能夠更深入地理解數學概念,提升解題的直觀性與有效性.除此之外,在構造過程中,構造法也可促使學生不斷檢驗,調整解題思路,有助于學生深刻理解問題,提高數學學習效果.
2構造法的解題原則
2.1熟悉化原則
熟悉化原則要求學生通過仔細審題、深入分析題目給定的條件與結論,發(fā)掘已知條件與所求結論及已學知識之間的關聯.在解題過程中,學生要聯想到相關的數學概念,構造相應的數學模型簡化問題.
2.2直觀性原則
直觀性原則強調通過構造函數、方程等,使問題條件與結論之間的關系直觀明了,從而揭示數學問題的內在聯系.直觀性原則有助于學生直觀地看出解題路徑,理解問題的核心.
2.3簡單性原則
簡單性原則是指學生在構造模型時,應避免構造過于復雜的數學對象,選擇可以簡化問題的簡單模型.簡單性原則旨在保持解題過程的高效性,避免因構造復雜的模型而使得問題更加難以解決.
2.4相似性原則
相似性原則鼓勵學生分析題目中的已知條件與所求結論,基于相似外顯特征,聯想并構造與之相似的模型,如方程、函數、不等式等,以方便解決問題.相似性原則利用學生已掌握的知識,通過類比推理,找到解決問題的切入點,從而提高解題效率[1].
3構造法在初中數學解題教學中的作用
3.1有利于培養(yǎng)學生的解題能力
構造法在初中數學解題教學中的應用,有助于培養(yǎng)學生的解題能力,主要體現在它引導學生從多角度思考數學問題,多維度理解和解決數學問題.利用構造法解決問題,學生不僅僅要尋求問題的答案,而且還要深入理解問題結構,從而獨立構建解決方案.在具體教學過程中,教師須引導學生識別問題中的關鍵信息,并將這些信息與已有的數學知識相結合,通過構建函數、方程、不等式、幾何圖形等數學模型,順利解決問題.構造法強調學生對問題的深入分析及對解題策略的靈活運用,而不是簡單地依賴記憶或公式套用;構造法的應用還能增強學生對數學概念的理解與運用能力,因為它要求學生在構造解題模型時,須準確理解數學定理與公式;構造法還可促使學生在解題過程中發(fā)展批判性思維、創(chuàng)新性思維.在面對復雜問題時,學生須判斷何種構造方式最為高效,通過創(chuàng)新方法簡化解題步驟,還須不斷評估自己的解題策略,提升解題能力[2].
3.2有利于提升學生的邏輯思維能力
構造法在初中數學教學中的應用,對提升學生的邏輯思維能力有顯著效果.通過構造法,學生需基于已知信息推導必要的未知元素,整個過程涉及對信息的分析、整合、邏輯推理,能夠促進邏輯思維的發(fā)展.在構造法指導下,學生能夠逐漸從問題的表象深入到數學問題核心,從而順利解決問題.深度的邏輯探索不僅可增強學生的數學解題能力,還能培養(yǎng)學生在面對復雜問題時的分析應對能力.
3.3有利于培養(yǎng)學生的知識轉化能力
構造法在初中數學教學中的應用,可以提升學生的知識轉化能力,即將理論知識應用于解決實際問題的能力.構造法通過激勵學生將抽象的數學概念與具體問題相結合,培養(yǎng)學生將學到的知識運用到不同情境中的技能.構造法要求學生在面對數學題目時,不僅要理解題目的數學背景,還需能靈活地將理論知識轉化為解題模型.這種從抽象到具體、從具體到抽象的循環(huán)過程,不僅可加深學生對數學理論的理解,也可以提高學生將理論知識應用到實際問題中的能力.通過多元化解題訓練,學生能更好地理解數學知識的實用價值,從而在其他學科的學習和日常生活中更加自如地應用這些知識.
4構造法在初中數學解題中的具體應用
4.1構造幾何圖形解題
在初中數學解題過程中,構造幾何圖形解題是一種常見的方法.在解決與形狀、大小、相對位置相關的數學問題時,幾何圖形有助于學生更直觀地理解問題,從而提供系統的解題框架.利用構造法解題的重點是不斷探索嘗試不同的構造方法,直到找到能揭示問題核心的方法.這種策略既可鍛煉學生的空間想象能力,也可加深學生對幾何知識的理解.
例1如圖1所示,在△ABC中,AB=AC,點D在BC邊上(不與B,C重合),點E在AB邊上,且∠AED=∠ADB,過點A作AF⊥DE與點F,點G是BD的中點,連接FG,判斷∠FGD與∠ABC的數量關系,并說明理由.
解析圖解析如圖2所示,由G為BD中點,聯想到構造三角形的中位線GF,因此延長DF到點K,使KF=DF,GF為△DBK的中位線,由三角形中位線可得GF∥BK.因為∠AED=∠ABC+∠EDB,∠ADB=∠EDB+∠ADE,所以∠ABC=∠ADE.又因為F為DK的中點,AF⊥DE,所以AF垂直平分DF,所以AK=AD,∠AKD=∠ADE,∠KAD=180°-2∠ADE.同理可得∠BAC=180°-2∠ABC,所以∠KAD=∠BAC,∠BAK+∠BAD=∠CAD+∠BAD,所以∠BAK=∠CAD.又因為AK=AD,AB=AC,所以△KAB≌△ADC.又因為GF∥BH,所以∠FGD=∠KBD=∠ABK+∠ABC=2∠ABC,即∠FGD=2∠ABC.
點評通過添加輔助線,學生可以清晰地發(fā)現隱藏的幾何關系,從而更容易地得出所求結論.在初中數學教學過程中,教師應鼓勵學生多動手、多思考,從而培養(yǎng)他們的幾何思維能力.
4.2構建函數關系或方程解答數學問題
構建函數關系或方程解答數學問題是初中數學教學中的重要內容.通過建立函數或方程關系,可將復雜的代數問題轉化為函數或方程問題,并利用函數的性質與圖象或方程求解數學問題.
例2已知二次函數y=ax2+bx+c,其中a≠0,求該函數的頂點坐標.
解析將含有x的項構造為完全平方式,易得y=ax2+bx+c=a(x+b2a)2+4ac-b24a,所以頂點坐標為(-b2a,4ac-b24a).
例3已知實數x,y,z滿足x+y=3,xy=(z-3)2+x+1,求x+2y+3z的值.
解析因為x+y=3,所以y=3-x,將y=-x+3與xy=(z-3)2+x+1聯立,構建方程(z-3)2+(x-1)2=0,解得z-3=0,x-1=0,z=3,x=1.因為xy=(z-3)2+x+1,易得y=2,所以x+2y+3z=1+2×2+3×3=14.
點評通過以上實例,學生不僅能熟練掌握構建函數關系或方程解答數學問題的方法,還能提升代數思維與解題能力,從而形成系統的知識結構.
4.3構建構造反例簡化解題過程
構建反例是構造法的一種應用,通過找出習題中特殊情況或反例,可迅速驗證命題的正確性,從而簡化解題過程.在教學實踐中,教師可通過不同類型的習題,幫助學生掌握構建反例的解題方法.
例4設a,b,c是實數,下列命題是否正確,對正確的命題給出證明,對不正確的命題予以否定.
(1)若a2+ab+cgt;0,且cgt;1,則0lt;blt;2.
(2)若cgt;1,且0lt;blt;2,則a2+ab+cgt;0.
(3)若0lt;blt;2,且a2+ab+cgt;0,則cgt;1.
解析命題1不正確,令b=4,c=5,此時a2+ab+c=(a+b2)2+(c-b24)gt;0;命題2正確,證明如下:由cgt;1,且0lt;blt;2,得0lt;b2lt;1lt;c,有cgt;b2gt;(b2)2,從而可得cgt;b24,即c-b24gt;0,故a2+ab+c=(a+b2)2+(c-b24)gt;0;命題3不正確,令b=1,c=12,此時0lt;blt;2,且a2+ab+c=a2+a+12=(a+12)2+14gt;0,條件滿足,但結論cgt;1不成立.
點評通過上述命題驗證,學生可理解構造反例與直接證明在數學解題中的應用.對不正確的命題,構造一個反例能迅速否定命題;對正確的命題,通過嚴格的數學證明可以確保結論的正確性.
5結束語
在初中數學解題中,構造法不僅可以簡化解題過程,提高解題效率,而且能夠有效提升學生運用所學知識分析問題和解決問題的能力,有助于引導學生全面掌握數學知識,提升數學核心素養(yǎng).
參考文獻:
[1] 孫麗葉.初中數學常用解題方法及例題分析[J].現代初中生(初中版),2024(2):17-18.
[2] 馬沁芳.巧用構造法解答數學難題[J].數理化解題研究,2024(2):65-67.
[責任編輯:李慧嬌]