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论数学解题反思的实践路径

2020-09-26郑丽兵

数学教学通讯·高中版 2020年5期
关键词:解题反思解题方法

郑丽兵

[摘  要] 解题反思是解题领域中的一项重要内容,不仅关系到理解性学习的开展,而且关系到数学解题能力和解题技巧的及时提炼与总结,同时对学生思维灵活性和多向性的培养也具有非常重要的意义. 在解题后,学生需从题目特征、题目条件、解题过程、解题方法、解题错误和解题结论等角度着手,通过不断反思弥补知识的“不足”和思维的“欠缺”,从而实现教学的高效性. 文章对解题反思的具体路径进行探究.

[关键词] 解题反思;解题方法;解题错误;解题结论

所谓的“解题反思”,就是对解决问题过程的“再认识”,对知识形成过程的“再记忆”,对解题方法和技巧的“再思考”. 它可以帮助学生对解题过程实施深层次的再思考,有利于学生解题规律和解题技巧的及时总结和提炼,有助于学生思维灵活性和多向性的培养,对学生自身解题能力的提升具有非常重要的意义,从而实现了教学的高效化,并达到教学相长的目的.

高中生受认知水平的影响,呈现出对知识的不求甚解,尤其钟情于大量的习题练习,在解题过程中常常表现出思维策略的缺失,解题时不加思索地随性选择方法和策略,更不善于去进行题后反思和方法概括,忽视了提高解题能力的核心环节,从而导致了知识结构的系统性缺失. 因此,教师需针对性地培养学生的反思习惯,引导学生回顾和评价解题方法和过程,并对解题的结论进行验证,让学生在不断反思中弥补知识的“不足”以及思维的“欠缺”,从而实现思維的拓宽和优化. 那么,需要反思什么呢?笔者认为,可以从以下角度着手.

一思题目特征

在解题后,对题目所涉及知识进行反思,可以有效提升学生运用数学知识解决问题的能力;对题目中所涉及能力要求进行反思,可以强化对数学能力的再认识和再提升. 通过透过题目表象而进行的深入思考,可以深化学生对题目特征的本质认识,从而达到培养思维深刻性的目的.

例1:已知异面直线a和b所成角60°,定点P在空间内,那么过点P与a,b所成角都为60°的直线有且仅有(  )

A. 1条  B. 2条

C. 3条 D. 4条

分析:从“异面直线所成角”的概念出发,本题可以过点P作a和b的平行线a′和b′,那么过点P的直线l和a′,b′所成角也就等价于直线l和a,b所成角.分析不难得出直线l和a′,b′所成角是60°的直线有3条,故本题选C. 从本题的特征着手,可以更替题设中的“60°”,并借助反思来引领学生的思维.

反思1:若将题设中的“过点P与a,b所成角都为60°的直线”中的“60°”改为“20°”,其余条件均不变,那么答案应是(  )?摇

反思2:若将题设中的“过点P与a,b所成角都为60°的直线”中的“60°”改为“30°”,其余条件均不变,那么答案应是(  )

反思3:若将题设中的“过点P与a,b所成角都为60°的直线”中的“60°”改为“45°”,其余条件均不变,那么答案应是(  )

反思4:若将题设中的“过点P与a,b所成角都为60°的直线”中的“60°”改为“75°”,其余均条件不变,那么答案应是(  )

反思5:若将题设中的“过点P与a,b所成角都为60°的直线”中的“60°”改为“90°”,其余条件均不变,那么答案应是(  )

二思题目条件

在完善解题后,可以对题目的条件多方位地进行反思,从而开辟新的思维途径.数学知识间纵横交错,解题思路也是千变万化的,通过解题后对题目条件的深入反思,去探求一题多解,寻求最优解法;又或是实施变式题组,有效沟通知识,不断权衡解法的优劣,开辟新的解题思路,把握解题的规律,实现高层次上创造性学习的新路径.

例2:已知sin(α+β)=1,证明:sin(2α+β)=sinβ.

证明:因为sin(α+β)=1,则有α+β=2kπ+■,α=2kπ+■-β,sin(2α+β)=sin(4kπ+π-β)=sinβ.

反思1:据sin(α+β)=1,可得cos(α+β)=0,则有sin(2α+β)=sinαcos(α+β)+cosαsin(α+β)=cosα=cos[(α+β)-β]=cos(α+β)cosβ+sin(α+β)sinβ=sinβ.

反思2:据sin(α+β)=1,可得cos(α+β)=0,sin(2α+β)-sinβ=2cos(α+β)sinα=0,所以sin(2α+β)=sinβ.

例3:已知抛物线y2=2px(p>0),过顶点O作弦OA和OB,与抛物线交于点A,B,使得kOAkOB=-1,求证:直线AB过定点.

本题难度较小,学生解答起来问题不大,在成功解答后,可以进一步反思题设,并得出以下变式题组.

变式1:将原题中的“点O”变换为“过抛物线上任一点P(x0,y0)作两条相互垂直的弦PA和PB”,那么直线AB过定点吗?

变式2:将原题中的条件变换为“过抛物线顶点O作弦OA和OB,使得kOAkOB=m,且m为非零常数”,那么直线AB过定点吗?

变式3:一般化地将原题条件变换为“过抛物线上任一点P(x0,y0)作两条相互垂直的弦PA和PB,使得kOAkOB=m,且m为非零常数”,那么直线AB过定点吗?

三思解题过程

反思解题过程,也就是反思解题策略和思路,其内容有解题方法运用的优劣性以及解题过程中思维困顿之处,通过反思不断质疑、不断纠错、不断改进、不断完善,从而让解题过程最优化.

例4:设函数f(x)=a+■,g(x)=■x+1,当x∈[-4,0]时,有f(x)≤g(x)恒成立,试求出实数a的取值范围.

解:据f(x)≤g(x),可得a+■≤■x+1,将参数a分离,得出a≤-■+■x+1. 令h(x)=-■+■x+1,则有h′(x)=■+■.

令h′(x)=■+■=0,则有x1= -■(舍去)或x2=-■,当x∈-4,-■时,h′(x)<0;当x∈-■,0时,h′(x)>0.所以当x=-■时,h(x)取得最小值-5,a≤-5.

反思:通过反思此题的解题过程,发现a+■≤■x+1还可以转化为■≤■x+1-a. 设y1=■,y2=■x+1-a,如图1所示,函数y1的图像为半圆(x+2)2+y2=4(y≥0),函数y2的图像为斜率是■且纵截距是1-a的系列直线,经过分析不难得出半圆相切直线所对截距是6.又■≤■x+1-a恒成立,也就是说y2的图像在y1的上方,所以1-a≥6,所以a≤-5.

四思解题方法

解完一道题目后,还需不断反思学习的过程,总结和回顾自身的思维策略,并反思自身解题的方法,通过多层次、多角度和多方位的观察、思考和联想,找寻出解题的最优方法,并关注解题方法的归类和演变,最终实现灵活应用.

例5:求函数y=■+■的最大值.

解:设m=■,n=■,则有m+n=y=2×■. 由此可得,m,■,n成等差数列,若设公差d,则有m=■-d,n=■+d. 因为m2+2n2=5,所以■-d■+2■+d■=5,即3y2+4yd+12d2-20=0,则12d2+4yd+(3y2-20)=0.

关于d的二次方程有解,据Δ≥0,可得y2≤■,故ymax=■.

反思:以上解题方法中“m+n=y=2×■,可得m,■,n成等差数列”这一思路的形成难度较大.而将参数m与n引入后,则可以借助消元生成新的解题方法:

解:设m=■,n=■,有y=m+n,消除变量x,可得m2+2n2=5,再代入m=y-n,可得3n2-2yn+y2-5=0,关于n的二次方程有解,据Δ≥0,可得y2≤■,故ymax=■.

五思解题错误

学生在解题过程中由于知识层面的“缺陷”,或是能力上的欠缺,又或是受非智力因素的影响,可能会出现这样或那样的错误. 因此,教师需适时引导学生进行分析、反思、总结和整理,实现错误资源的再利用和再开发,以提升解析错误的能力,从而为正确解题思路指明方向,培养学生的批判思维能力及创新素质.

例6:已知函数y=log■(x2-mx-m)在区间-∞,-■上为增函数,试求出m的取值范圍.

错解:设y=log■t,t(x)=x2-mx-m,即为t(x)在区间-∞,-■上为减函数,而t(x)为二次函数,其图像对称轴的方程为x■=■,则有■≥-■,且Δ=m2+4m<0,可得m∈[-1,0).

反思:形成以上错解的根源在于函数定义域的模糊,而显然题目中区间-∞,-■为定义域子集,则可以看出上述解答的不完整,还需增加t-■=-■■-m-■-m>0,即m<■,综上所述,m∈-1,■.

六思解题结论

解题后,应对结论进行再思考,培养自身思维的严谨性,并进行力所能及的推广和引申,实现知识的迁移,培养勇于猜想和验证的探究能力,激发创造新思维.

例7:已知等差数列{an}中,有a1>0,Sn是前n项的和,且S9=S17,当n的值为多少时,该数列{an}的前n项的和最大?

解:设等差数列{an}的公差是d,据S9=S17,得出a1=-■d,则有an=n-■d.因为a1>0,所以当an≥0;an+1<0时,该数列前n项的和最大,解得n∈■,■. 又n∈N*,所以n=13.

反思:以上解题方法中可以看出13刚好为9,17的算术平均数,据题意d<0,那么Sn则为n的二次函数,点(n,Sn)在开口向下的抛物线上,对称轴方程为n=13∈N*,所以n=13时,Sn最大.

总之,题后反思是很有必要的. 注重题后反思可以提升数学意识,可以有效培养优良的思维品质,可以促进“双基”的掌握,可以强化知识的正迁移,从而事半功倍地提升教学效益.

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