摘要:本文以一道具有幾何背景的應(yīng)用題為例,談?wù)劇耙活}多解”在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用,通過一題多解的教學(xué)設(shè)計(jì)激發(fā)學(xué)生興趣,開拓學(xué)生思路,培養(yǎng)邏輯推理能力和想象力,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)能力. 并結(jié)合例題探討了在一題多解教學(xué)中應(yīng)該遵循的一些原則.
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)教學(xué);一題多解;應(yīng)用;思維能力
數(shù)學(xué)具有知識(shí)的發(fā)散性、推理的嚴(yán)密性和思想的延展性. 學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)就要求學(xué)生具有邏輯推理能力和一定的想象力.新課標(biāo)指出:全面培養(yǎng)數(shù)學(xué)能力的主要途徑是培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力,但在實(shí)際教學(xué)過程中過多過密的解題訓(xùn)練,制約學(xué)生思維能力的發(fā)展、基本技能的形成,同時(shí)使學(xué)生更加疲勞,降低學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣. 一題多解既能激發(fā)學(xué)生興趣,又能開拓學(xué)生思路,是培養(yǎng)思維品質(zhì)的一種教學(xué)手段. 下面將以一道幾何為背景的應(yīng)用題為例,談?wù)劇耙活}多解”在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用.
例題:如圖1,將寬AB為6 cm的矩形紙片的左下角△BDE折起,使得頂點(diǎn)B落在矩形的頂邊上,記折痕的長(zhǎng)度為l,求l的最小值.
圖1
下面是筆者的三種解法.
解法一:設(shè)∠BDE=θ,則∠CDE=θ,BC=CD=lcosθ.
因?yàn)椤螩AD=π-∠CDE-∠BDE=π-2θ,所以AD=CDcos(π-2θ)=-lcosθcos2θ.
因?yàn)锳B=AD+BD=6,
所以-lcosθcos2θ+lcosθ=6,
所以l=.
因?yàn)?<π-2θ<,0<θ<,
所以<θ<.
令f(θ)===<θ<,
u=cosθ?sin2θ=cosθ?(1-cos2θ),t=cosθ,則t∈0,,u=t(1-t2).
解法二:如圖2,以AB所在直線為y軸,以BE所在直線為x軸,建立直角坐標(biāo)系,設(shè)D(0,y0)(0
直線DE的方程為:y=-(x-t).
又因?yàn)锽,C關(guān)于直線DE對(duì)稱,
所以?-=-1,3=-t?圯t2=?搖(0
解法三:過C作CM∥AB交DE于點(diǎn)M,連結(jié)BM,則由題意可知CM=MB,CM⊥AC,AC為定直線,B是不在AC上的定點(diǎn),由拋物線的定義可知:M點(diǎn)的軌跡是以AC為準(zhǔn)線,B為焦點(diǎn)的拋物線弧. 折痕是拋物線的切線. 如圖3,以AB所在直線為y軸,以AB的中垂線為x軸建立直角坐標(biāo)系.
M點(diǎn)的軌跡方程為x2=-12y,l是以M(x0,y0)為切點(diǎn)的拋物線y=-x2的切線,切線的斜率為k=-x0,直線CE:y-y0=-(x-x0).
令y=-3,得x=x0+,
所以Ex0+,-3.
令x=0,得y=x+y0,
所以C0,x+y0;
CE2=x0+2+x+y0+32=x+12(y0+3)++x+y0+32
又因?yàn)閤+12y0=0,
所以CE2=36-+(y0-3)2=y-9y0-+27.
一題多解不是課堂上簡(jiǎn)單的羅列,它要求上課的實(shí)施者精心選題,根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況加以引導(dǎo)、穿插,使得學(xué)生積極參與、產(chǎn)生共鳴,才能實(shí)現(xiàn)意想不到的效果. 筆者結(jié)合自己上課的實(shí)際過程談?wù)勛约涸谶@方面的一些看法.
一題多解必須服務(wù)于課堂的整體目標(biāo).上述例題是在高三學(xué)生一輪復(fù)習(xí)剛結(jié)束,學(xué)生對(duì)各知識(shí)段已經(jīng)基本掌握,但沒有形成完整的知識(shí)體系,各知識(shí)之間的聯(lián)系未能很好建立的情況下出現(xiàn)的,教學(xué)的主要任務(wù)是盡快的讓學(xué)生將高中知識(shí)融為一體. 例題的三種解法囊括的高中數(shù)學(xué)的三角、解幾、導(dǎo)數(shù)等知識(shí),如此與課堂目標(biāo)是一致的. 如果例題是在新授課階段實(shí)施教學(xué)就有喧賓奪主之嫌,學(xué)生一時(shí)難以掌握這三種解法,為了理解不同的解法而忽視了課堂的重點(diǎn),學(xué)生感受到的只有數(shù)學(xué)的壓力,無法享受數(shù)學(xué)的樂趣.
一題多解中,學(xué)生應(yīng)該是課堂的主體. 一題多解的教學(xué)過程很容易變成教師的一言堂,學(xué)生淪落為聽眾和記錄員. 教師洋洋得意的將自己的好的解法羅列在黑板上,學(xué)生獲得的是羨慕和崇拜:“這題有這么多的解法”“我們的數(shù)學(xué)老師真厲害、聰明”,學(xué)生獲得的是懊惱和自卑:“我連一種解法都沒能想到”“數(shù)學(xué)太難了”“看來我不是學(xué)數(shù)學(xué)的料子”. 一題多解的教學(xué)應(yīng)該將學(xué)生推到解決問題的前沿,教師僅是一個(gè)導(dǎo)演或策劃者. 以例題為例,首先了解學(xué)生題目解決的現(xiàn)狀. 筆者發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)學(xué)生用的解法一,部分學(xué)生想到建立直角坐標(biāo)系,有幾位學(xué)生想到教材中的折疊折痕是拋物線,但沒有辦法解決. 對(duì)于解法一,課堂的策劃是學(xué)生分組討論,由學(xué)生展現(xiàn)思維過程,教師歸納總結(jié). 對(duì)于解法二,課堂的策劃是教師設(shè)計(jì)一組問題:(1)為什么要建立直角坐標(biāo)系?它的優(yōu)點(diǎn)是什么?條件有何特征時(shí)可以考慮建系?(2)如何建系合理?已知條件如何轉(zhuǎn)化到直角坐標(biāo)系中?(3)折疊對(duì)稱在解幾中的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化是什么?(4)常見的求最值的方法有哪些?學(xué)生通過獨(dú)立思考基礎(chǔ)上的小組合作就不難解決了. 對(duì)于解法三,課堂的策劃是注重引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想、思維的擴(kuò)散,強(qiáng)化各知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系,讓學(xué)生感受數(shù)學(xué)的有趣的聯(lián)系.
在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)中,有很多的學(xué)生總是感覺自己的時(shí)間不夠用,數(shù)學(xué)有無窮無盡的題目;題目好像做不會(huì),教師課堂上講的時(shí)候懂了,過兩天再去看又不會(huì)了;有的題目感覺弄懂了,只要稍微進(jìn)行變式,自己又不會(huì)了. 如此學(xué)生痛苦不已,對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生畏懼,惡性循環(huán). 學(xué)生有如此感覺,筆者認(rèn)為,其一,學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握不到位,僅是機(jī)械的記憶,缺少深刻的理解,沒有形成知識(shí)體系;其二,學(xué)生沒有將問題進(jìn)行歸納整理,疲于應(yīng)付無窮無盡的題目的計(jì)算、訂正. 一題多解,就是啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生從不同角度、不同思路,運(yùn)用不同的方法和不同的運(yùn)算過程,解答同一道數(shù)學(xué)問題. 如此學(xué)生不僅能解決一類問題,而且可以從不同的角度訓(xùn)練其思維.
一題多解激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣. 一題多解的教學(xué)過程中,學(xué)生獲得了成就感. 他們的解題方法、思路、想法有機(jī)會(huì)在同學(xué)面前展現(xiàn),獲得教師的認(rèn)可,能清楚地意識(shí)到自己在學(xué)習(xí)中的創(chuàng)造性和自學(xué)的能力,極大增強(qiáng)了學(xué)好數(shù)學(xué)的信心,激發(fā)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的熱情. 絕大多數(shù)學(xué)生也能積極地參與到學(xué)習(xí)過程中,而不是被動(dòng)地接受,這種參與、合作構(gòu)建出的解題思路同樣有一種成就感,同樣也能感受數(shù)學(xué)的樂趣.
一題多解強(qiáng)化了學(xué)生的邏輯思維.心理學(xué)研究表明,在解決問題的過程中,如果主體所涉及的不是標(biāo)準(zhǔn)的模式化的問題,那么就需要?jiǎng)?chuàng)造性的思維,需要解決問題的策略,而策略的獲得及證明正確的過程常常被認(rèn)為是創(chuàng)造的過程或解決問題的過程. 數(shù)學(xué)問題的解題策略是指探求數(shù)學(xué)問題的答案時(shí)所采取的途徑和方法,一題多解則是眾多解題策略的綜合運(yùn)用. 例題中解法一中設(shè)角,利用三角減少未知量的個(gè)數(shù),利用函數(shù)求最值;解法二中規(guī)范圖形,建立直角坐標(biāo)系,折疊聯(lián)系到解幾的對(duì)稱問題;解法三中折痕聯(lián)系到拋物線的軌跡等,這些想法、思路都在培養(yǎng)學(xué)生的思維.
作為教師,一定要充分認(rèn)識(shí)一題多解的教學(xué)優(yōu)勢(shì),掌握一題多解的教學(xué)技能,適時(shí)地安排一題多解的教學(xué),以助取得良好的教學(xué)效果.