初探数学解题后“回头看”

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  教育心理学的学习观强调:解题的任务中必有解题后的思考,思考自己是否已把握与题目有关的知识结构,是否达到了通过练习掌握知识的目的;回忆解题的思维过程、思维关键、与曾经解过的题目有何不同点等;探索还有没有更简洁的思路。我们认为,“回头看”就是建立在逻辑和证据上,拒绝以表面价值接受任何事物,从多层次、多角度对问题及解决问题的思维过程进行全面考察与分析,深化对问题的理解,优化思维过程,揭示问题本质,沟通知识联系,从而产生新发现的过程。
  成功解题后的“回头看”是指在解出了数学问题之后,通过对题目特征、解题思路、方法、解题途径等的思考,来进一步揭示数学解题的思维,开发学习者的解题能力,从而促进知识的落实、思维能力的提高。
  
  一、命题意图的“回头看”
  
  例1:化简 -( )2
  解:∵1-2x≥0,
  ∴ -( )2
   = -( )2
  =1-2x-1+2x
   =0
  对于初学者而言,很容易将 与( )2混为一谈,误认为 =( )2,并且a的取值不够清楚,往往忽视1-2x≥0的条件。通过二次根式性质的回头看,加深了对 与( )2的区别与联系,达到知识的巩固,也学活了知识。
  通过对命题意图的“回头看”,不仅有助于学生确定解题思路和方法,简化一些繁琐的解答过程,而且还可以促进学生加深对有关概念、定理等知识的理解和灵活应用,从而达到事半功倍之功效。
  
  二、解题结果的“回头看”
  
  解题后的“回头看”是检验结果是否正确的重要手段,有助于用足隐含条件来纠正错误。解数学题往往会有这样一种现象:对有一些含有附加条件的问题简单易解,但结果却是错误的。原因是什么呢?我认为,大多数人是没有认真审题,没有充分考虑条件中隐含的深层次含义、挖掘所有的内容。所以,解题后要引导思考解答中易错的地方,找出导致错误的原因,扫除或纠正思维中的盲点和错误。
  例2:当x=____时,分式(|x|-2)/(x+2)的值为零。
  解:要使(|x|-2)/(x+2)的值为零。
  则|x|-2=0
  ∴x=2或x=-2
  上述解答结果是错误的,错在什么地方呢?为什么学生经常会这样做呢?其实学生在解题中,考虑不周是常犯的错误,也是对概念理解不透彻造成的,实际上,本题既要考虑分子为零,又要考虑分母不为零。所以,正确的解法为:
  解:要使(|x|-2)/(x+2)的值为零
  则|x|-2=0 …… (1)x+2≠0 …… (2)
  由(1)得x=2或x=-2
  而当x=-2时,分母x+2=0
  ∵分母不为零
  ∴x≠-2
  ∴x=2
  本例中考查了分式的基本概念,当分式的分母为0时,分式无意义;要使分式有意义,则分母必不为零,这个条件是隐含在题目中,是分式的概念本身必须具备的。现在,考查分式的值为零,则必须同时具备两个条件:(1)分母的值不等于零;(2)分子的值为零,也就是在分式有意义的条件下,再满足分子的值为零。因为分母不等于零是题目本身必须满足的,不需要交代。所以,学生在解题中,往往只考虑了|x|-2=0,而x+2≠0是很容易疏忽的,也不易发现。因此,解题后应回头看看结果的正确性,从多角度去考虑、去验证,这是必须的;另一方面可以发现个人的知识和思维方法上的薄弱环节,从而提高解题效率与正确率。
  
  三、解题过程的“回头看”
  
  成功解题后,如果我们能深思其解题过程或程序,有时可能会发现,这种解决问题的思维模式体现了一种重要的思维方法,可以用于解决一些类似的问题;或者认真检查解题过程,能推敲出概念的把握是否准确,所作判断的依据是否充分;或者看解题过程应用了哪些思维方式,哪些过程可以转换、合并、删除等。
  例3:已知二次函数y=2x2+4x-6,
  (1)求函数图像的顶点坐标及对称轴的方程;
  (2)判定方程2x2+4x-6=0有无实数根;
  (3)求函数图像与x轴的交点坐标;
  (4)分解因式2x2+4x-6;
  (5)解不等式2x2+4x-6>0。
  解:(1)顶点坐标(-1,-8),对称轴的方程为直线x=-1。
  (2)∵b2-4ac=42-4×2×(-6)>0,∴方程有实数根,即x1=-3,x2=1。
  (3)令y=0,得2x2+4x-6=0,解得x1=-3,x2=1,∴抛物线与x轴的交点坐标为(-3,0),(1,0)。
  (4)2x2+4x-6=2(x+3)(x-1)。
  (5)当x<-3或x>1时,y>0,即不等式2x2+4x-6>0的解为x<-3或x>1。
  通过解答此题,从而将二次函数、一元二次方程、二次三项式、一元二次不等式联系起来,拓宽了学生的认知结构,把它们有机地联系起来,比较它们的联系点和区别点,加深了学生对“四个二次”的理解,从而促进它们之间的互相转化。在本题的基础上,将得以再次升华,概括出知识的一般性特征。
  ①二次函数y=ax2+bx+c右边是一个二次三项式。
  ②当y=0时,二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)转化为一元二次方程ax2+bx+c=0,解这个方程就是要找出使二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)与x轴的交点的横坐标。
  ③当y>0时,二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)转化为一元二次不等式ax2+bx+c>0,解这个一元二次不等式可以找出使二次函数y=ax2+bx+c(a≠0)的图像在x轴上方所对应的x的取值范围。
  ……
  通过对解题过程的“回头看”,引导学生进行知识间的横向、纵向联系,使知识网络化。通过以点带线、以线带面的知识间的联系,使知识结构立体化,这样有助于学生的理解、掌握和运用,从而达到深化基础、完善知识结构的目的。
  
  四、解题方法的“回头看”
  
  学习知识重在于应用,应用于实际才能体现数学的价值。在学习中,方法是万能的,只有精通方法,才能解决生活中的疑难问题,只有这样,才能学好数学。
  例4:课外兴趣小组活动时,许老师出示了如下问题:
  如图1,已知四边形ABCD中,AC平分∠DAB,∠DAB=60°,∠B与∠D互补,求证AB+AD= AC。
  小敏反复探索,不得其解。她想,若将四边形ABCD特殊化,看如何解决该问题。
  (1)如图2,若增加条件:“∠B=∠D”,则可证AB+AD= AC。(请你完成此证明)
  (2)受到(1)的启发,若添加如图a所示的辅助线:过C点分别作AB、AD的垂线,垂足分别为E、F。(请你补全原问题的证明)
  证明:(1)如图2,∵∠B=∠D=90°,∠CAB=∠CAD=30°
  ∴AB= AC,AD= AC
  ∴AB+AD= AC
  (2)由(1)知,AE+AF= AC
  ∵AC为角平分线,CF丄AD,CE丄AB
  ∴CE=CF
  而∠ABC与∠D互补,∠ABC与∠CBE也互补,
  ∴∠D=∠CBE
  ∴Rt△CDF≌Rt△CBE
  ∴DF=BE
  ∴AB+AD=AB+(AF+FD)=(AE+BE)+AF=AE+AF= AC
  通过对例题的分析,符合了认知的过程,从特殊出发,进行推理或判断,再对一般情形作出猜想或判断,自始至终渗透了数学思想和方法。只有在(1)中深刻思考、充分理解的前提下,去寻找它们特殊和一般的必然联系,形成解题的思路。从而拓宽学生的眼界,优化思维方法,发挥学生的自身潜能,培养学生的创新意识和创新能力。
  
  五、问题本质的“回头看”
  
  例5:如图3,在△ABC中,AD为BC边上中线,E是AD上一点,且 = ,CE的延长线交AB于F,求证= = 。
  通过本例的学习,不仅是通过引平行线,构造“X”型或“A”型的相似三角形基本图形,从而使问题解决的思想方法;还要对本题有更加深刻的理解,将题目进行变形,从变题中更深刻理解此类题目。
  变式1:将条件“ = ”改为下列情形(其余条件均不变),分别求 的值。
  (1) = ;(2) =
  你能从中发现什么规律?请写出来,并进行证明。
  分析:求解方法同例5,可得
  (1)当 = 时,有 =
  (2)当 = 时,有 =
  规律:当D是BC边上的中点,且 = 时,则有 = (n为正整数)。
  变式2:将条件“ = ”与结论“ = ”互换,命题成立吗?你又能从中发现什么规律?请写出来。
  分析:命题成立。
  如图4,过D作DG//CF,交AB于G,由D是BC的中点,则G是BF的中点,又 = ,故F是AG的中点,从而得E是AD的中点,结论得证。
  
  规律:当D是BC边上的中点,且 = 时,有 = (m为正整数)。
  证明:如图4,过D作DG//CF交AB于G,由D是BC边上的中点,则G是BF的中点。
  由 = ,得 = ,从而得 = 。
  所以, = ,故 = 。
  变式3:将条件“AD为BC边上中线”与结论“ = ”互换,命题成立吗?你又能从中发现什么规律?请写出来。
  分析:命题成立。
  如图4,过D作DG//CF,交AB于G,由 = ,得 = ,又 = ,则G是BF的中点,从而得D是BC的中点,结论得证。
  规律:当 = , = 时,有 = (其中m,n为正整数,且m>n>1)。
  证明:如图4,过D作DG//CF,交AB于G,
  由 = ,得 = ,故 = 。
  由 = ,得 = ,从而得 =
  ∴ =
  ∴ =
  通过解题后的“回头看”,从不同角度去思考、观察、联想,实现一题多变,举一反三,可使学生抓住问题的本质,从中寻找它们之间的内在联系,探索出一般规律,从而提高学生的思维品质。
  综上所述,解题后的“回头看”,一方面能使学生巩固所学的知识,有利于知识结构的形成;另一方面能使学生学会审题,学会检查,学会多角度思考,有利于培养学生思维的灵活性、广阔性、创造性,从而大大地提高解题能力;再一方面,也可以培养学生的责任心,对形成一个人的健全人格和品质也具有积极意义。
  
  注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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