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目標意識在數(shù)學解題教學中的培養(yǎng)策略*

2023-04-15 06:21劉遠來李紅梅
中學數(shù)學 2023年3期
關(guān)鍵詞:概念圖結(jié)論條件

劉遠來 李紅梅

?西華師范大學

目標意識是指一種由主體依據(jù)解題目標,分析條件和作用、結(jié)論和等價關(guān)系,有目的地將條件和結(jié)論相關(guān)聯(lián)的思維活動.其中解題目標可分為中間目標和最終目標.目標意識的培養(yǎng)有助于學生明確解題方向,探尋解題切入點,構(gòu)建解題系統(tǒng).

著名數(shù)學家波利亞在《怎樣解題》中說:我們喜歡朝著目標直接走,對于繞著走、反著走、或者脫離目標有一種心理上的反感.由此可見目標意識的重要性,目標意識對于解題起著導(dǎo)向性作用.而現(xiàn)在中學生由于思維水平、認知結(jié)構(gòu)的局限性,在難題的處理上缺乏目標意識,找不到破題口.基于在解題教學中如何引導(dǎo)學生解題,培養(yǎng)學生核心素養(yǎng),避免學生在解題過程中的盲目性,筆者從目標意識入手,從以下三個方面淺談目標意識的培養(yǎng)策略.

1 活用化歸思想,明確解題方向

化歸思想是指復(fù)雜問題通過某種變換轉(zhuǎn)化為簡單問題,未知問題轉(zhuǎn)化為己知問題的過程,達到化生為熟,化難為易,化繁為簡,化迂為直的目的.運用化歸思想,對題目的解題目標進行變換,明確解題的方向,增強學生解題的目標意識,在化歸中培養(yǎng)學生創(chuàng)新性思維.

分析:這是一道根據(jù)等式限制條件求取值范圍的題目,如果運用常規(guī)思路用一個變元表示另一個變元,計算過程較為復(fù)雜,也不易求解.下面利用化歸思想架構(gòu)知識之間的聯(lián)系,變換解題目標,明確解題方向.

根據(jù)化高維為低維的劃歸思想,采用換元法進行化歸:

所以2x+y=2(t2-1)+(5-t)2+3

=3t2-10t+26(0≤t≤5).

2 借助逆向思維,探尋解題切入點

逆向思維是一種思想(概念、原理、觀念)反過來思考的思維方式.具體而言,是把題目中的結(jié)論當作條件,并結(jié)合題設(shè)部分條件,通過轉(zhuǎn)化、推理,得到一個顯而易見的結(jié)論.通過這種思維方式得到的結(jié)論就是探尋解題切入點的關(guān)鍵.逆向思維不僅在利用定義、運算法則、定理進行解題時經(jīng)常使用,而且對于幾何、不等式和導(dǎo)數(shù)的相關(guān)證明也有妙用.

例2若a,b,c是不全相等的正數(shù),求證:

分析:該題是一道證明不等式恒成立的問題,但是利用顯性題設(shè)條件很難證明結(jié)論,不易探尋解題的目標切入點.下面通過逆向思維來分析試題,并展現(xiàn)目標意識的思維過程.

3 巧用概念圖,構(gòu)建解題系統(tǒng)

概念圖是組織知識和表征知識的工具,包括概念或命題間的相互關(guān)系,概念通常置于圓圈或方框中,用連線及其連接語表明兩概念間的聯(lián)系.

對于一個初始條件復(fù)雜、結(jié)論較為抽象的問題,我們往往難以入手,目標迷茫,想不到破題的關(guān)鍵.我們不妨引入概念圖厘清條件和結(jié)論之間的關(guān)系,構(gòu)建解題的層級目標,形成解題的目標系統(tǒng).繪制數(shù)學概念圖,有利于提高學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題的能力,有利于培養(yǎng)學生邏輯推理和直觀想象核心素養(yǎng),有利于提高學生思維的系統(tǒng)性、廣闊性、深刻性,為數(shù)學解題目標意識的培養(yǎng)提供了一種思維工具.

構(gòu)建概念圖的流程如下.首先,將解題的結(jié)論作為最終目標;其次,分析題目中每個條件的作用及其相互關(guān)聯(lián)關(guān)系;然后內(nèi)化條件,相互轉(zhuǎn)化,推理出所需的中間目標,并用箭頭進行有意義連接,標注好兩個目標之間的關(guān)系;再次,厘清各個過渡目標的內(nèi)外層級、因果關(guān)系,形成一個完整、邏輯清晰的概念圖;最后,對所構(gòu)建的概念圖反思每個過渡目標的確定是否合理、正確,每個目標之間的意義連接是否有用.

例3已知函數(shù)f′(x)是奇函數(shù)f(x)(x∈R)的導(dǎo)函數(shù),當x<0時,xf′(x)+f(x)>0,且滿足f(-2)=0,則使f(x)>0成立的x取值范圍是( ).

A.(-∞,-2)∪(0,2) B.(-2,0)∪(2,+∞)

C.(-∞,-2)∪(2,+∞) D.(-2,2)

根據(jù)例3題設(shè)條件,繪制概念圖需要確定以下幾個中間目標.

目標一:這是一道結(jié)合導(dǎo)數(shù)知識的不等式抽象函數(shù)問題,這類問題的解題策略是什么?

在數(shù)學解題中注重通性通法.這類問題的解題策略往往是利用函數(shù)單調(diào)性脫去“f”的方法,將抽象函數(shù)不等式轉(zhuǎn)化為具體函數(shù)不等式,進而利用不等式性質(zhì)求出未知數(shù)的取值范圍.因此,這是我們解題的總體目標,為解題確定了方向.

目標二:根據(jù)條件x<0,xf′(x)+f(x)>0,我們可以關(guān)聯(lián)到哪些知識點,對解題有何作用?

可以聯(lián)想到函數(shù)F(x)=xf(x)的導(dǎo)函數(shù)為F′(x)=xf′(x)+f(x),利用逆向思維構(gòu)造函數(shù)F(x)=xf(x),那么導(dǎo)函數(shù)的單調(diào)性迎刃而解.在此過程中xf′(x)+f(x)>0,決定了導(dǎo)函數(shù)的正負性,進而確定了F(x)的單調(diào)性,是解題的關(guān)鍵之處.

目標三:根據(jù)條件“函數(shù)f′(x)是奇函數(shù)f(x)(x∈R)的導(dǎo)函數(shù)”,從函數(shù)的奇偶性考慮,F(xiàn)(x)與f(x)有什么關(guān)系?在探尋解題目標的過程中有何作用?

f(x)的奇偶性決定了F(x)的奇偶性,F(xiàn)(-x)=-xf(-x)=xf(x)=F(x),因而F(x)是偶函數(shù).而目標二只能確定(-∞,0)上函數(shù)圖象的變化趨勢,當確定了F(x)是偶函數(shù),(0,+∞)上的函數(shù)圖象變化趨勢便一目了然.

目標四:條件f(-2)=0的作用是什么?

作用有三:其一是確定了構(gòu)造的函數(shù)的零點,分割清楚函數(shù)值的正負范圍;其二是得到了f(2)=0;其三是為了將f(x)>0等價變形為f(x)>f(-2),或f(x)>f(2).

目標五:如何由F(x)>0來確定f(x)>0的取值范圍?

由上述確定的五個中間目標繪制如圖1所示的概念圖.

圖1

問題是數(shù)學的心臟,數(shù)學問題的解決是培養(yǎng)學生數(shù)學核心素養(yǎng)的重要成分.由上述分析可知目標意識在解題中發(fā)揮著舉足輕重的作用.加強學生解題的目標意識,從多角度、多途徑進行培養(yǎng),并考慮學生自身情況,因材施教.這樣,學生在解題時才能做到積極思考和主動探究,提高數(shù)學解題能力,抓住數(shù)學本質(zhì),引導(dǎo)學生會用數(shù)學的思維思考現(xiàn)實世界.

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