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在思考中探索 在拓展中创新

2021-01-05丁素琴

数学教学通讯·初中版 2021年2期
关键词:延伸拓展解题能力

丁素琴

[摘  要] 解题能力的培养离不开科学有序的引导与拓展,这就要求教师在课堂教学过程中深挖教材所呈现的例题,通过思考、探究、拓展与创新等方式延伸知识点,训练学生的思维能力与解题能力.

[关键词] 解题能力;拓展;延伸

伽利略曾经说过:“科学是在思维角度的不断变化中探索前进的. ”对数学教材中一些经典例题从多个角度进行革新与拓展,对学生的数学思维发展与解题能力的培养具有意想不到的效果. 正如宋代朱熹所言:“问渠那得清如许,为有源头活水来. ”初中数学教学的源头就是教材,通过对教材例题的探索与研究,将例题进行拓展与创新,可活化学生的思维,促进学生解题能力与综合素养的提升.

读题审题,弄清题意

审题是解题的根本,只有审清题意才能清楚题中所包含的条件,根据题目所呈现的内容分析与本题相关的公式、概念、法则、定理等,尤其是一些隐蔽的隐含条件,是审题的重点,这些隐含条件往往决定了解题的方向,因此决不能遗漏或自行添加任何条件,而应客观地读题、审题并加以分析,这是提高解题能力最基本的措施.

我们在读题、审题时应做到“一看二读三画四思”,只有完整地遵循这四个步骤,才能彻底审清题意,避免各种奇葩错误的发生. “一看二读三画四思”主要是指:(1)看. 这是审题最简单直接的方法,对于题中一些关键性的字、词、句等可标上着重号,找出题中的显性条件与隐含条件,坚决做到不漏看、不错看任何条件,保证看清、看准题目. (2)读. 只有逐字逐句地认真读过去,才能保证不多出或漏掉任何有价值的信息,读的过程具有补救看错、看漏的重要作用. (3)画. 数学文字一般偏抽象,光凭看和读还不能完全理解一些关系,画却能将一些数据转化成直观的图像符号,这也是突破解题思路的最佳方式,尤其是一些行程问题、几何证明题等,画能让解题思路变得更加清晰. (4)思. 在完成以上三步之后,就需要快速、准确地挖掘大脑所储存的信息,分析问题的本质和解决办法.

不少学生在考试时失分在一些不可思议的地方,例如,题目要求选择错误选项,他偏偏选择正确选项;要求写系数,他偏偏写的是次数,等等. 究其主要原因就在于读题、审题粗枝大叶,答非所问而导致漏洞百出,这也是学生之间拉开差距的主要原因之一. 因此,提高解题能力的首要因素是读题、审题能力的培养.

以教材为本,拓展原题,开拓解题思维

加里宁认为:“数学是锻炼思维的体操. ”解题能力主要体现在解题思维的灵活性与创造性,富有创造性的思维能激发学生的解题思路,促进学生解题能力的发展. 鉴于此,教师可在原题的基础上进行拓展、延伸,以活跃学生的数学思维,拓展学生的解题思路. 笔者以执教过程中教材的一道题目为例,谈谈如何拓展原题,开阔学生的解题思路,提升解题能力的具体办法.

1. 原题呈现

若一圆柱体底面的周长是20 cm,AB是该圆柱的高为4 cm,上底面的直径为BC,若一只蜗牛以A点为起点沿着圆柱体侧面进行爬行,一直爬到点C(见图1),请问这只蜗牛所爬的最短路程是多少?

分析:蜗牛在圆柱体的半个侧面爬行,若展开这半个侧面(见图2),可得矩形ABCD,依照两点之间,线段最短的原理,最短路程应该是图2中矩形对角线AC的距离.

?摇?摇解:如图2所示,在Rt△ABC中,BC的长度是圆柱体底面周长的一半,即10  cm,根据勾股定理可得AC===≈10.77(cm). 答:蜗牛所爬行的最短路程约为10.77 cm.

学生解决这个问题的难度系数并不大,只要审清题意,解题基本没有问题. 教师为了拓展学生的解题思维,可在原题的基础上进行拓展与延伸,深化学生对勾股定理的掌握与运用程度,提升学生对此类问题的解题能力.

2. 原题拓展

拓展1:原题条件不发生变化,把蜗牛爬行的路线从侧面爬行到C点改为从表面爬行到C点,请问它所爬行的最短路程依然是矩形ABCD的对角线AC的长度吗?

分析:蜗牛先是沿着母线AB爬行由点A爬到点B,而后沿着上底面的直径由点B爬到点C,路程是4+≈10.37<10.77. 因此,最短距离不是AC的长度.

拓展2:把原题中的圆柱底面周长这个条件由20 cm改成16 cm,若蜗牛依然是沿着表面进行爬行,那么它所爬行的最短距离还是A→B→C这条路线吗?

分析:根据题意得AC===≈8.94(cm). 由点A到点B再到点C的长度为4+≈9.09(cm),此时AC的长度又明显比A→B→C这条路线短.

不少学生在遇到拓展2的问题时,受拓展1的影响,省略掉了计算与分析环节,直接给出答案而出現了解题错误. 因此,教师应引导学生在解题时不能受思维定式的影响武断地给出结论,而应经过分析、计算、对比等环节,让客观数据来判断其距离的长短.

3. 探索研究

以上两种爬行方法,哪种方法的爬行路程更短?(说明:以下探究比较的都是两种爬行方法的最短路程)

假设h为圆柱体的高,r为圆柱体的底面半径,蜗牛沿着侧面爬行的路线AC的长度为l=;沿着表面爬行的路线A→B→C的长度l=h+2r,因此,l=h2+π2r2,l=h2+4hr+4r2,假设Δd=l-l.

探究1:如果高h是一个常数,那么Δd=(π2-4)r2-4hr. 此时,关于r的二次函数图像与横轴有两个交点,分别为(0,0)和,0. 因为r>0,其函数图像如图3所示.

根据这个图像可获得以下结论:

①在r>时,Δd>0,l>l,即l>l,蜗牛沿着圆柱体表面爬行的路程比沿着侧面爬行的路程短;

②在r=时,Δd=0,l=l,即l=l,蜗牛的两种爬行路线的路程是一样的;

③在0<r<时,Δd<0,l<l,即l<l,蜗牛沿着圆柱体侧面爬行的路程比沿着表面爬行的路程短.

探究2:如果r是常数,Δd=-4rh+(π2r2-4r2),关于h的一次函数图像与横轴交于点,0,因为h>0,其函数图像如图4所示.

①在0<h<时,Δd>0,l>l,即l>l,蜗牛沿着圆柱体表面爬行的路程比沿着侧面爬行的路程短;

②在h=时,Δd=0,l=l,即l=l,蜗牛沿着圆柱体表面和侧面爬行的路程一样;

③在h>时,Δd<0,l<l,即l<l,蜗牛沿着圆柱体侧面爬行的路程较比沿着表面爬行的路程短.

此探究主要是实现数学的建模过程,通过对圆柱体表面展开所得的图形,一次函数、二次函数的图像与性质,以及勾股定理等知识点的探索,渗透了方程、函数、数形结合、分类讨论等各种数学思想,经过对比分析,由浅入深地发展了学生的数学思维,帮助学生提高解题的灵活性,形成良好的探究力.

4. 延伸创新

延伸1:如图5,正方体ABCD-EFGH的棱长是3 m,蜗牛从A点出发,若沿正方體的外表面爬行到G点的最短距离是多少米?

正方体ABCD-EFGH的表面展开图如图6所示:

从“两点之间,线段最短”的规律出发,想求的最短路程就是正方体ABCD-EFGH表面展开后AG的长度. 其实,不论是路径①的AG,或是路径②的AG,或是路径③的AG,以勾股定理为据,均等于==3(m). 因此,蜗牛从正方体的A点出发,从外表面爬行到G点的最近路程为3m.

延伸2:如图7所示,长方体ABCD-EFGH中AB的长度为3 m,高BF是2 m,宽BC是1 m. 蜗牛从长方体的顶点A点开始沿长方体的外表面向顶点G爬行,试求最短路程的距离.

如图8所示,展开长方体ABCD-EFGH的表面后,根据“两点之间,线段最短”的规律可知距离最短的路程就是矩形对角线AG的长度.

由勾股定理可得:①AG==(m);②AG===3(m);③AG===2(m). 因为3<2<,所以蜗牛从A点爬到G点的最短路程是3m.

此延伸过程将圆柱体换成正方体与长方体,既直接运用了教材中所呈现的知识,又提升了学生的思维能力. 学生在一步步寻找最短路程的过程中,激发了求知的内驱力,有效地拓宽了学生解题的思路.?摇?摇

总之,解题能力的培养需要一个漫长的过程,任何能力的提升都非一朝一夕就能完成的. 教师只有静下心来认真钻研教材,挖掘例题的内涵,通过对例题的探究与延伸,让学生从根本上理解问题的本质,达到做一题、通一类题的良好效果.

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