从解题回顾中培养学生的数学思维品质
饶平县第二中学 李彬华
解题过程包括“弄清问题”、“寻求解题思路”、“写出解题过程”、“解答回顾”等四个重要环节,第一个环节是解题的起始,第四个环节是解题的归宿和升华;第四个环节对于培养学生数学思维的严谨性、广阔性、深刻性、创造性等优良品质有着重要的意义。
1、检查解题过程,培养思维的严谨性
数学是一门具有高度抽象性和严密逻辑性的科学,严谨性是其重要特征之一,数学思维的严谨性要求思维过程服从逻辑规律。考察问题严格准确、运算推理无误,因而每每解题之后,应认真检查解题过程,推敲涉及的概念及公式是否准确,所作判断依据如何,考虑问题全面与否……,如此解题回顾,不仅有利于进一步巩固理解双基,而且有利于思维严谨性的培养。
例1 现有5件不同的奖品分给4名先进工作者,每人至少一件,问共有多少种不同的分配方案?
一位学生的分析具有代表性:由于每人至少一件,故先从5件奖品中选出4件分别分给4人,剩下1件奖品分给4人中任何1人,故共有
(件)。
解题回顾:这种思路类似于“排列问题”中的位置分析法,因而得到很多同学的认可,说明错误具有隐蔽性和普遍性,于是笔者引导学生从简单问题着手,即把奖品数改为3件、人改为2人,则利用列举法得出共有6种分法,但按上述解法应有
(种)。学生感觉到原解法有问题,通过讨论反思,终于发现原来解法有重复现象。如何修正答案?大家悟出利用元素的相互对应关系,在原有基础上除以2即可,这也为“概率”的学习埋下了伏笔。当然本题了可先从5件奖品中任取2件“捆绑”成一个元素与剩下3件奖品分别分给4 人,故共有
(件)。
2、深刻思考,培养思维的深刻性
数学思维的深刻性是指思维活动的抽象程度和逻辑水平,解题之后,不应为题目的表面现象所迷惑,面应作进一步的思考,抓住问题的本质和规律深入细致再研究,这种层层深入式的解题回顾,对思维深刻性的培养有着重要的指导意义。
例2 求证:
证明:∵
∴
解题回顾:证明结束后,再进行思考,深知在7+8=5+10=2+13的前提下,不等式成立的关键为
,于是进一步可猜想是否有命题:
则
。再深入一步,
中,7与8接近,2与13较远,5与10居中,于是猜想是否有命题:
(即
当
为定值,则
,这与均值不等式表达的意义一致。)
3、一题多解,培养思维的广阔性
思维的广阔性指思维活动作用范围的广范和全面的程度,它表现为全面地分析问题,多方位多角度地思考问题。解题过后,如果能对数学问题的特征、差异及蕴含关系进行重新分析,运用不同的方法处理和解决问题求得一题多解,则有助于培养思维广阔性。
例3 求以原点为焦点,直线
为对应准线的动椭圆短轴端点的轨迹方程。
x
y
O
D
B
-2
图1
解法1(直接法)如图1,设短轴端点为
,则椭圆中半短轴
,半焦距
,于是半长轴
。
过
作BD垂直直线
,D为垂
足,由椭圆的定义得
化简得动椭圆短轴端点的轨迹方程为
。
解法2(参数法)设
是椭圆上任意一点,
为椭圆的离心率,则椭圆的方程为
,整理得
设椭圆短轴端点为
,则
(
为参数,且
)
消去
得动椭圆短轴端点的轨迹方程为
解法3(不变量法)解题开始解法1类似,注意到无论动椭圆怎么变化,焦点对应准线的距离为2,而
,故
,于是求得答案。
解题回顾:由于题设中既有焦点,又有准线,故应能触发思维的“信息源”,想到椭圆的定义,但如何运用定义,由于理解不同产生差异。直接法把定义用在特殊点(短轴端点)上,用好图形的性质是关键;参数法把定义用在任意点上,只要通过配方,便能求得其参数方程,但运算要求较高;不变量法则充分显示了圆锥曲线定义背景下数学模型的威力。通过这三种解法的展示、比较和反思,能使各种层次的学生对数学思想方法有不同程度的领悟,从而提高了学生运用知识的能力。
4、变量推广,培养思维的创造性
思维的创造性指在思维过程中,能独立思考创造出有价值的具有新颖性成分的智力品质。一个对新的数学问题的认识,经常是在解题回顾中获得,解题之后,应当再思考题目是否可进一步变换与引伸,如条件不变,是否要以变换出其它结论,条件再加强一些引起,又有什么新的结论等等。如此解题回顾,对于调动解题的积极性,探索新命题,获得新知识,培养和发展思维创造性品质有着重要意义。
例4 证明:(1)若
;
(2)若
对于(1)利用代入法即能获得证明;对于(2)利用作差法,即因
故
虽然作业中大部分学生都能正确解答,但大家对函数的这一特性还缺乏足够理性认识,于是从函数凹凸性上引导,并从多个角度作变形,让学生继续探究,以领会该题的数学本质。
变形1(条件一般化)若
变形2(结论一般化)若
,当正数
满足
时,证明:比较
。
变形3(多元化推广)若
,证明:
(1)
;
(2)
变形4(改变函数式)若
,试比较
,
的大小。
上述变式训练,不但能加强学生对代入法、配方法的熟练掌握,而且能让学生领会探究问题的科学思维模式,全方位地理解函数凹凸性的多种表达形式,随着学习的进展,还可以进一步让学生从不同的视角去反思函数的这一特性。
例如:在数列教学中可以补充以下问题让学生探究讨论这一特性:
变形5 等差数列
前
项和
,若
,试求公差
的取值范围。
变形6 设
是由正数组成的等比数列,
是其前
项的和,
证明:
通过一道习题的变式性反思,把不同的知识、技能、题型及方法有机地结合在一起,从而有得学生领会知识的整体形态。
数学学习离不开解题,但并非多多益善,对做过的题目进行回顾反思,并站在一定高度上加以审视,从中发掘题目的精髓,看透问题的本质,这是提高数学“悟性”,培养“元认知”能力的最佳时机。教学中,只有抓住这一契机,积极引导学生从题内走向题外,进而达到较少的题量取得最佳的学习效果的理想境界,真正让广大学生告别茫茫题海,享受数学王国中的乐趣和情趣。