摘要:學(xué)生思維方法的訓(xùn)練,應(yīng)從學(xué)生的實際出發(fā),把握學(xué)生思維提升的途徑。只有從對學(xué)生思維訓(xùn)練的教學(xué)認(rèn)真做起,才能有效地提升學(xué)生的思維能力,提升解決實際問題的能力。
關(guān)鍵詞:高中;數(shù)學(xué);思維訓(xùn)練
《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》要求在教學(xué)中重視學(xué)生學(xué)習(xí)的過程與方法,注重學(xué)生學(xué)會自我學(xué)習(xí),為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)提供基本的思維方法。而在我們實際教學(xué)中學(xué)生存在的最大問題是相當(dāng)部分的同學(xué)想學(xué)卻不知道如何學(xué),也不明白什么是學(xué)習(xí)最要緊的東西。就我個人的教學(xué)經(jīng)驗來看,主要是學(xué)習(xí)過程中數(shù)學(xué)思維方法的訓(xùn)練不足,太過于注重知識的傳授。其實,數(shù)學(xué)思維方法的訓(xùn)練是數(shù)學(xué)教學(xué)的重中之重,本人在連續(xù)多年的高三數(shù)學(xué)教學(xué)中對此深有體會。沒有有效的數(shù)學(xué)思維訓(xùn)練,往往在高考中,只能對做過的題型進(jìn)行簡單的模仿,而對比較陌生的題目就會出現(xiàn)無從下手的現(xiàn)象。
思維是人腦對客觀事物的本質(zhì)屬性和內(nèi)部規(guī)律性間接和概括的反映。數(shù)學(xué)思維方法同其他學(xué)科的思維方法是有共同之處的,其基本的思維方式也包括分析、比較、分類、抽象、概括、具體化、系統(tǒng)化、判斷、推理等。這些思維方式在平時經(jīng)常出現(xiàn)于我們的題目中,而且平時教學(xué)也常常掛在嘴上。但具體如何進(jìn)行分析、如何進(jìn)行概括……我們常常不注重這方面的教學(xué),而我們學(xué)生的思維障礙卻往往在于此,所以我們教學(xué)中思維方法的訓(xùn)練就顯得十分重要。下面就個人教學(xué)中的體會談幾點看法,以期能夠起到拋磚引玉的作用。
一、 訓(xùn)練發(fā)散性思維,提高數(shù)學(xué)思維的靈活性
發(fā)散性思維表現(xiàn)為對一個問題能夠從多方面沿著不同方向去思考得出結(jié)論。發(fā)散思維訓(xùn)練的方法我的觀點是重點提倡研究性學(xué)習(xí)。學(xué)生每遇到一個問題,必須以這個問題為中心,展開自己思維的翅膀去尋求不同的解決途徑。老師在教學(xué)過程中,可以運用多種解題思路,從不同的角度和不同的途徑去指導(dǎo)學(xué)生探究問題的最終結(jié)果,讓學(xué)生在一題多解的教學(xué)活動中提高自己思維的靈活性。
【例1】已知x,y≥0,x+y=1,求x2+y2的最小值和最大值。
方法一:(函數(shù)觀點)由x+y=1得y=1-x,則x2+y2=x2+(1-x)2=2x2-2x+1=2x-122+12,由于x∈[0,1],利用二次函數(shù)的開口方向和對稱軸方面的知識,可以得到當(dāng)x=12時,x2+y2的最小值為12;當(dāng)x=0或1時,x2+y2的最大值為1。所以函數(shù)方程思想是高中階段最基本的數(shù)學(xué)思想方法之一,它可以揭示兩個變量之間的內(nèi)在聯(lián)系。對于雙變量或多變量的最值問題,我們可以通過變量替代化歸為單變量問題,最后用函數(shù)單調(diào)性方面的知識來解決,這是一種很常見的數(shù)學(xué)思想方法。
方法二:(三角換元觀點)因為x+y=1,x≥0,y≥0,則可以設(shè)x=cos2α,y=sin2α,其中α∈0,π2,則x2+y2=cos4α+sin4α=(cos2α+sin2α)-2sin2αcos2α=1-12(2sinαcosα)2=1-12sin22α=1-12×1-cos4α2=34+14cos4α。于是,當(dāng)cos4α=-1時,x2+y2的最小值是12;當(dāng)cos4α=1時,x2+y2的最小值是1。三角換元思想也是高中數(shù)學(xué)中常見的數(shù)學(xué)思想方法之一,我們可以通過三角換元把問題轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)形式,再利用三角函數(shù)方面的有關(guān)知識來解決問題。
方法三:(對稱換元觀點)因為x+y=1,x≥0,y≥0,所以我們可設(shè)x=12+m,y=12-m,其中m∈-12,12,那么有x2+y2=12+m2+12-m2=12+2m2,m2∈0,14,所以當(dāng)m2=0時,x2+y2的最小值是12;當(dāng)m2=14時,x2+y2的最大值是1。從對稱換元觀點發(fā)現(xiàn),對稱換元變換后結(jié)果非常簡潔,從而我們更容易求出問題的最小值與最大值。
方法四:(基本不等式觀點)因為x+y=1,x≥0,y≥0,則xy≤x+y2=14,可以得到0≤xy≤14,那么x2+y2=(x+y)2-2xy=1-2xy,我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)xy=0時,x2+y2的最大值是1;當(dāng)xy=14時,x2+y2的最小值是12。我們發(fā)現(xiàn)基本不等式的靈活運用,可以解決部分含有兩個未知量的最值問題,但要注意“一正、二定、三相等”三個方面條件的符合。
方法五:(解析幾何觀點)我們可設(shè)d=x2+y2,那么d代表動點P(x,y)到原點O(0,0)的距離,因此我們只要求線段x+y=1x≥0,y≥0上的點到原點的最大和最小距離即可。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)動點P與A或B重合時,dmax=1,則x2+y2的最大值是1;當(dāng)OP⊥AB時d的最小值是22,則x2+y2的最小值是12。我們看到幾何觀點和代數(shù)觀點的互相轉(zhuǎn)化,可以強化學(xué)生數(shù)形結(jié)合思想的養(yǎng)成和提高,可以讓學(xué)生在數(shù)和形的理解上把握好一個很好的思維尺度,能夠使學(xué)生由數(shù)想到形,由形想到數(shù),從而達(dá)到快速解決問題的目的。
一題多解的訓(xùn)練,是數(shù)學(xué)課上一種常見的教學(xué)方式,它可以引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生從多方面、多角度的去分析、思考同一類問題,引導(dǎo)學(xué)生利用知識間的縱橫聯(lián)系,學(xué)會從不同角度去思考解決問題的方法以及靈活的思維方式,從而培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
二、 訓(xùn)練轉(zhuǎn)化與化歸的能力,培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維的獨創(chuàng)性
思維的獨創(chuàng)性是指學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動過程中,能根據(jù)自己的目標(biāo)和方向展示出來的一種主動的、獨創(chuàng)的、富有新穎特點的數(shù)學(xué)思維方式。思維的獨創(chuàng)性是要使學(xué)生不受傳統(tǒng)的習(xí)慣和思維的禁錮,要跳出一般套路的思維定式。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要對所學(xué)習(xí)過的概念、公理、定理、推論、法則、解題方法、解題策略提出屬于自己的觀點、想法,提出合情合理的懷疑和挑剔。在教學(xué)過程中,我們會常發(fā)現(xiàn),學(xué)生提出富有個性見解的時候,他們往往會有“思維火花”的閃現(xiàn)。對于思維獨創(chuàng)性的訓(xùn)練,重點是在于化歸與轉(zhuǎn)化思想這種能力的培養(yǎng)。也就是指在解決問題時,我們要引導(dǎo)學(xué)生從實際出發(fā),通過分析問題,從中發(fā)現(xiàn)問題與條件的某種內(nèi)在聯(lián)系或某種內(nèi)在規(guī)律,把不熟悉、不規(guī)范、復(fù)雜的問題,采用一定手段使其化歸與轉(zhuǎn)化,進(jìn)而使問題轉(zhuǎn)化為比較容易解決的、熟悉的、規(guī)范甚至簡單或模式化的問題的一種思路方式。
【例2】已知關(guān)于x的一元二次方程x2+mx+n=0有兩個實數(shù)根x1,x2,證明:若|x1|<2,|x2|<2,則 2|m|<4+n,且|n|<4。
證明:∵二次函數(shù)y=x2+mx+n的開口向上,|x1|<2,|x2|<2。所以一定有f(-2)>0,f(2)>0,即4+2m+n>04-2m+n>0,∴2m>-(4+n)2m<4+n,∴2|m|<4+n。又由韋達(dá)定理可以得到|n|=|x1x2|<4。
本題我們利用一元二次方程、二次函數(shù)和一元二次不等式三者之間的內(nèi)在關(guān)系,引導(dǎo)學(xué)生把一元二次方程的實數(shù)根的問題巧妙地轉(zhuǎn)化成研究或討論二次函數(shù)圖象與性質(zhì)的問題,讓學(xué)生將轉(zhuǎn)化與化歸思想貫穿在整個解題過程之中。
三、 訓(xùn)練抓住事物本質(zhì)的能力,培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維的概括性
思維的概括性指的是通過思維活動把同一類事物共同的本質(zhì)屬性抽取出來,加以概括,或把概括出來的認(rèn)識推廣到同類現(xiàn)象中去。思維的概括性反映學(xué)生對客觀事物內(nèi)在關(guān)系和規(guī)律性的認(rèn)識。近年來不管是新課程教學(xué),還是在高考的命題方向上都體現(xiàn)了訓(xùn)練或考查學(xué)生思維的概括性這一思維特征。新課程的教學(xué)強調(diào)過程與方法,這幾年高考數(shù)學(xué)應(yīng)用題的閱讀文字量的大大增加,學(xué)生思維的概括性不強是無法應(yīng)對這類題型的。對于思維概括性的訓(xùn)練,關(guān)鍵是如何引導(dǎo)學(xué)生抓住事物的本質(zhì)。
【例3】設(shè)函數(shù)D(x)=1,x為有理數(shù)0,x為無理數(shù),則下列結(jié)論錯誤的是:(A)D(x)的值域為{0,1};(B)D(x)是偶函數(shù);(C)D(x)不是周期函數(shù);(D)D(x)不是單調(diào)函數(shù)。
這是狄利克雷函數(shù),此題看似很簡單,但卻對函數(shù)的定義域、值域、單調(diào)性、奇偶性、對稱性等概念的內(nèi)涵要求頗高,而我們在教學(xué)中只在概念的外延上一味地拔高,比如f(x+T)=-1f(x)可推函數(shù)f(x)的周期為2T,經(jīng)常訓(xùn)練此類題目,而忽視函數(shù)周期性中周而復(fù)始的概念的內(nèi)涵本質(zhì),可想而知,對這個選擇題,我們所教的考生能做多好。所以我們在教學(xué)中,只有緊緊把握概念教學(xué)的深入挖掘,抓住概念的本質(zhì),讓每個學(xué)生準(zhǔn)確的理解和掌握概念的內(nèi)涵和外延,不管是基礎(chǔ)題還是應(yīng)用題,甚至能力題,學(xué)生都能得心應(yīng)手地面對。
學(xué)生思維方法的訓(xùn)練,應(yīng)從學(xué)生的實際出發(fā),把握學(xué)生思維提升的途徑。只有從對學(xué)生思維訓(xùn)練的教學(xué)認(rèn)真做起,才能有效地提升學(xué)生的思維能力,提升解決實際問題的能力。我們在教學(xué)中要根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容,有目的、有計劃地對學(xué)生開展思維訓(xùn)練,使學(xué)生掌握解題的常見思想方法,逐步培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的思維能力,讓學(xué)生能夠輕松應(yīng)對數(shù)學(xué)知識的學(xué)習(xí),從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力提高到更高的境界。
作者簡介:
邱愛福,福建省石獅市,福建省石獅市第一中學(xué)。