王鳳君
[摘? 要] 解題是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的一項(xiàng)重要活動(dòng),解題能力的提升離不開(kāi)有效的解題訓(xùn)練,自然更少不了一些必要的解題策略. 教師需從以下幾個(gè)方面著手,引導(dǎo)學(xué)生找尋解題切入點(diǎn),發(fā)展解題能力:挖掘隱含條件,剖析結(jié)構(gòu)特征,運(yùn)用特殊化策略,采用數(shù)形結(jié)合以及利用差異分析法.
[關(guān)鍵詞] 解題;隱含條件;解題路徑;切入點(diǎn);差異分析
數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)離不開(kāi)對(duì)解題的探索,如何通過(guò)必要訓(xùn)練去提高解題能力,應(yīng)是廣大數(shù)學(xué)教師和學(xué)生不斷思考與探索的課題. 筆者在平常的教學(xué)中發(fā)現(xiàn),不少學(xué)生在解題的時(shí)候存在以下問(wèn)題:有些題目似曾相識(shí),即使冥思苦想?yún)s依然找尋不到解題入口,當(dāng)別人稍加提點(diǎn)卻又豁然開(kāi)朗. 事實(shí)上,“老虎吃天,無(wú)處下爪”是學(xué)生在解題中的常見(jiàn)現(xiàn)象,究其根本在于學(xué)生尚未找尋到解決問(wèn)題的突破口,當(dāng)適當(dāng)點(diǎn)撥時(shí)又會(huì)恍然大悟.所以,解題教學(xué)中需強(qiáng)化、引導(dǎo)學(xué)生去選擇一個(gè)容易攻克的切入點(diǎn),由點(diǎn)及面,讓問(wèn)題的本質(zhì)逐步自然展現(xiàn). 那么,如何找尋解題的切入點(diǎn)呢?下面筆者通過(guò)對(duì)多個(gè)案例的探究,談?wù)劸唧w的解決策略.
隱含條件:獲得解題路徑的關(guān)鍵
隱含條件,望文生義就是隱藏在數(shù)學(xué)問(wèn)題中的一些含而不露的條件,它可以隱于圖形之中,也可藏于概念之中,還可匿于已知條件的相互聯(lián)系之中. 因此,在解題中學(xué)生需善于將這些隱含于題目中的“金針”挖掘出來(lái),從而獲得解題的關(guān)鍵性突破,使問(wèn)題迎刃而解.
例1:已知直線m被兩條平行線l1:x-y+1=0和l2:x-y+3=0所截線段長(zhǎng)度為2■,那么直線m的傾斜角可能是①15°;②30°;③45°;④60°;⑤75°. 以上符合要求的序號(hào)有________. (請(qǐng)寫(xiě)出所有正確答案的序號(hào))
分析:通過(guò)觀察,不難得出本題中已知條件有①l1,l2為兩條平行直線;②直線m被l1,l2所截線段長(zhǎng)度為2■. 而以上兩個(gè)條件對(duì)于問(wèn)題中需求直線m的傾斜角是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,那么下一步自然就需要深入題目挖掘隱含條件. 首先,據(jù)條件“l(fā)1,l2為兩條平行直線”,可以探求出兩直線間的距離為■;接著,再次觀察不難發(fā)現(xiàn):直線m被l1,l2所截線段長(zhǎng)度為l1,l2之間距離的兩倍;然后,借助作草圖可以發(fā)現(xiàn),直線m與直線l1的夾角為30°,而直線l1的傾斜角為45°,則可很快得出直線m的傾斜角為30°+45°=75°或45°-30°=15°,故本題答案為①⑤.
設(shè)計(jì)說(shuō)明:讓學(xué)生通過(guò)計(jì)算l1,l2之間的距離,并結(jié)合線m被l1,l2所截線段長(zhǎng)度為2■,感知隱含條件的挖掘過(guò)程,得出隱含條件“直線m與直線l1的夾角為30°”,突破思維的難點(diǎn),從而快速求解.
結(jié)構(gòu)特征:構(gòu)成解題路徑的基石
一般數(shù)學(xué)題都具有明顯的結(jié)構(gòu)特征,而其中的結(jié)構(gòu)特征往往直指解決問(wèn)題的切入口. 這就需要在解題過(guò)程中,仔細(xì)觀察題目的外部特征,深入分析題目的深層結(jié)構(gòu),在剖析問(wèn)題的結(jié)構(gòu)特征中抓住問(wèn)題的切入點(diǎn),實(shí)現(xiàn)條件向結(jié)論的轉(zhuǎn)化.
例2:已知f(x)=■,試求出f(1)+f(2)+f■+f(3)+f■+f(4)+f■的值.
分析:本題可以首先計(jì)算f(1),f(2),f■,f(3),f■,f(4),f■的值,然后再求出f(1)+f(2)+f■+f(3)+f■+f(4)+f■的值,然而過(guò)程的煩瑣是可想而知的. 此時(shí),不妨去觀察式子f(1)+f(2)+f■+f(3)+f■+f(4)+f■的特征,很快可以發(fā)現(xiàn)f(2)和f■,f(3)和f■,f(4)和f■中每一對(duì)自變量乘積都等于1,遮擋規(guī)律的“外衣”被迅速剝離,從而自然想到考慮這三對(duì)函數(shù)值的特征. 不少學(xué)生可以思考到去計(jì)算f(2)+f■,從而引申到f(x)+f■,則有f(x)+f■=■+■=■+■=1,所以f(1)+f(2)+f■+f(3)+f■+f(4)+f■=■+1+1+1=■.
設(shè)計(jì)說(shuō)明:學(xué)生在解題時(shí),需將著眼點(diǎn)置于對(duì)題目目標(biāo)結(jié)構(gòu)特征的分析和聯(lián)想上,有針對(duì)性地找尋解題的入口,從而快速找到解題的有效策略.
特殊化策略:獲得解題入口的捷徑
人們認(rèn)識(shí)客觀事物的普遍規(guī)律就是從特殊到一般的思路. 因此,在探究一些一般性問(wèn)題的時(shí)候,我們可以通過(guò)研究它的某些特殊情形,為問(wèn)題的探求提供幫助,從而找尋到問(wèn)題的解決入口. 而正是這種特殊化策略的靈活運(yùn)用,才能將認(rèn)識(shí)過(guò)程中以退為進(jìn)的思想方法體現(xiàn)得淋漓盡致.
例3:如圖1,已知長(zhǎng)方形ABCD中,有AB=2,BC=1,且E為DC的中點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)F在線段EC上(不與E,C重合). 現(xiàn)沿AF折起△AFD,使得平面ABD⊥平面ABC,在平面ABD內(nèi)過(guò)點(diǎn)D作DK⊥AB于K點(diǎn).設(shè)AK=t,那么t的取值范圍為_(kāi)_______.
分析:本題若以一般方法著手解決,過(guò)程煩瑣且難度較大. 若從特殊化策略入手,也就是從兩個(gè)極端位置進(jìn)行思考,則可簡(jiǎn)化解題過(guò)程. 當(dāng)動(dòng)點(diǎn)F移動(dòng)到DC的中點(diǎn)時(shí),可以得出t=1. 當(dāng)動(dòng)點(diǎn)F移動(dòng)到C點(diǎn)時(shí),有CB⊥AB,CB⊥DK,所以CB⊥平面ADB,即CB⊥BD. 因?yàn)镃D=2,BC=1,所以BD=■. 又因?yàn)锳D=1,AB=2,所以AD⊥BD,則t=■,由此可得t的取值范圍為■,1.
設(shè)計(jì)說(shuō)明:本題通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生思考動(dòng)點(diǎn)F的兩個(gè)特殊位置“DC的中點(diǎn)和C點(diǎn)處”,從而快速找尋到解決本題的入口,給出特殊化策略解題的范例,讓學(xué)生感悟復(fù)雜問(wèn)題和一般問(wèn)題的解題方法.
數(shù)形結(jié)合:尋求解題入口的法寶之一
數(shù)形結(jié)合解題的重點(diǎn)是數(shù)與形的相互表征,實(shí)現(xiàn)數(shù)與形的相互轉(zhuǎn)化.在數(shù)形結(jié)合解題的過(guò)程中,找尋數(shù)與形的轉(zhuǎn)化途徑從而尋找解題突破口不僅是一個(gè)重點(diǎn),也是一個(gè)難點(diǎn). 因此,在解題教學(xué)中,教師可以通過(guò)富有探究性的題目,引領(lǐng)學(xué)生從問(wèn)題本身進(jìn)行探索性活動(dòng),在解決問(wèn)題的過(guò)程中,將抽象的數(shù)學(xué)語(yǔ)言與直觀的圖形相溝通,實(shí)現(xiàn)抽象與具體的轉(zhuǎn)化和滲透,大跨度地遷移自身已有的思維方式,從而找尋到解決問(wèn)題的突破口.
例4:已知函數(shù)f(x)=lgx,0
A(5,6) B. (1,10)
C. (20,24)?搖?搖?搖?搖?搖?搖 D. (10,12)
分析:易得函數(shù)f(x)為分段函數(shù),可以通過(guò)作草圖來(lái)演繹圖像的變換,由此簡(jiǎn)化解題過(guò)程. 觀察圖2可知,若要f(a)=f(b)=f(c),可以設(shè)a
設(shè)計(jì)說(shuō)明:通過(guò)本題的典型性來(lái)凸顯數(shù)形結(jié)合思想方法的優(yōu)勢(shì),讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中,培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性和想象力,在解題完畢還可以進(jìn)一步進(jìn)行總結(jié)與提升,在回顧和概括中提升思想方法的應(yīng)用能力.
差異分析法:尋求解題入口的又一利器
在解題中,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一些題目的條件與結(jié)論之間無(wú)論在形式或結(jié)構(gòu)上,還是在圖形或文字間都存在著一定的差異性,我們將它們之間的差異稱為“目標(biāo)差”. 成功解題的關(guān)鍵就是從找尋目標(biāo)差入手,通過(guò)一個(gè)方案的設(shè)計(jì)來(lái)不斷縮小這里的目標(biāo)差,直到目標(biāo)差消除,從而在找尋、分析、消除目標(biāo)差的過(guò)程中快速形成解題方案,這種解決問(wèn)題的方法就是差異分析法. 該方法可以幫助學(xué)生快速找尋到解題入口,成為解決復(fù)雜數(shù)學(xué)題的利器.
例5:已知tan2θ=-2■,■<θ<π,試求■.
分析:首先,從角的差異著手,目標(biāo)中除θ以外,還有■和θ+■,分析題設(shè),只能找尋到2θ這一個(gè),而事實(shí)上它們都可以轉(zhuǎn)化為θ;其次,從三角函數(shù)名稱的差異著手,目標(biāo)中僅有“弦”,而題設(shè)之中僅有“切”,事實(shí)上它們也可以相互轉(zhuǎn)化.從而,成功突破本題的關(guān)鍵在于縮小并消除角與三角函數(shù)名稱的目標(biāo)差.
解:原式=■=■=■. ?搖據(jù)tan2θ=■= -2■,可解得tanθ=-■或tanθ=■. 因?yàn)椤?θ<π,tanθ=-■,所以原式=■=3+2■.
設(shè)計(jì)說(shuō)明:本題巧借差異分析法,從找出差異開(kāi)始搭建解題通道,并不斷變換思維的視角,關(guān)注到角與三角函數(shù)名稱的目標(biāo)差,快速聯(lián)結(jié)解題的思維路線,在消除目標(biāo)差的過(guò)程中完善解題路徑.
總之,解題教學(xué)的價(jià)值并非在于解題的數(shù)量,而是需借助解題活動(dòng)來(lái)提升學(xué)生解決問(wèn)題的策略,這才是解題教學(xué)的價(jià)值取向. 因此,我們?cè)诰x例題訓(xùn)練時(shí),需站在學(xué)生的角度,精選具有典型性和價(jià)值性的例題,并以思維為主線,共同展示找尋解題突破口的全過(guò)程,讓學(xué)生在感受和體驗(yàn)中落實(shí)每個(gè)例題固有的“生長(zhǎng)”功能,從而實(shí)現(xiàn)解題教學(xué)的意義和價(jià)值. 只有持之以恒,才能真正意義上解決學(xué)生面對(duì)難題時(shí)“習(xí)得無(wú)助”的問(wèn)題.