一道几何题带来的“思维定式”思考
2022-09-17重庆市巴川中学校刘松蒋盈
◎重庆市巴川中学校 刘松 蒋盈
在生活中,很多人都会受思维定式的影响。如何让学生快速突破思维定式,我校进行了一系列探索。在创新思维课上,老师设计了很多创意思考活动。我们用以下案例帮助学生养成科学思维习惯。
一、出示几何题题干
我们向学生出示题干:如图1所示,将一个大的正方形平均分为四个小正方形A、B、C、D。其中正方形A、B、C中的四分之一也为正方形,并被涂成了蓝色阴影,剩下的空白部分分别为正方形A、B、C的四分之三。
图1
二、设计思维陷阱
我们设计了四个层层递进的问题,引导学生作答,模拟思维定式的形成过程。
第一题
我们向学生提问:“如何将正方形A的空白部分平分成形状相同、面积相等的两部分?”
这一题主要考查学生的知识应用能力和语言表达能力。学生很快就想到了正确答案,比如“连接正方形A左上角顶点A1和正方形A的阴影部分左上角顶点A2”“作角A的平分线”“过A1作正方形A的对称轴”等,如图2所示。
第二题
我们继续向学生提问:“如何将正方形B的空白部分平均分成形状相同、面积相等的三部分?”
这一题考查的也是学生的知识应用能力和语言表达能力,但较第一题增加了难度。如图3所示:找出正方形B上边和右边线条的中点B1、B2,使其与B的阴影部分右上方的顶点B3相连,即可得出答案;通过折叠、平移、旋转正方形B中的阴影部分也能轻松得出答案。
第三题
有了第一题、第二题的基础,我们提出了第三个问题:“如何将正方形C的空白部分平分成形状相同、面积相等的四部分?”
这一题则是考查学生的知识应用能力、联想发现能力、逻辑推理能力、观察分析能力。
学生最常见的答案是将正方形C的顶点C1分别连接阴影部分的三个顶点,如图4所示。这时,我们引导学生仔细审题,验证自己的结论。学生通过验证,得出这个结论并非正确答案。
这道题目的确有一定难度,正确的答案如图5所示。如何引导学生解题呢?我们提供了以下几种解法。
图2
图3
图4
图5
解法一:平移法
由图5可知,正方形C的空白部分是正方形C的四分之三,正方形C的阴影部分是正方形C的四分之一。由于正方形C的空白部分不规则,难以直接平分,因此,可以平移正方形C的阴影部分。通过我们的引导,学生很快就想到,将正方形C的阴影部分移到正方形C的正中间,如图6所示。此时,除了正方形C的阴影部分外,正方形C中有四个形状相同、面积相等的四部分。这样,答案就出来了。
解法二:整体法
正方形C的面积和大小都是整个大正方形的四分之一,正方形C的阴影部分又是正方形C的四分之一。可以用算式来演示一下:
正方形C-正方形C的阴影部分=正方形C的空白部分
(1/4)×正方形C-(1/4)×正方形C的阴影部分=(1/4) 正方形C的空白部分
因此,我们可以得出,正方形C的空白部分的四分之一的形状与正方形C的空白部分一致,如图7所示。
图6
图7
解法三:最小公倍数法
已知,正方形C的空白部分既可以分成4份,又可以分成3份,能想到什么?学生很快想到,3和4的最小公倍数是12,说明正方形C的空白部分还可以分成12份,如图8所示。尝试将每3份组合成形状一样的图形,也可以得出答案。
图8
第四题
趁热打铁,我们向学生提出了第四个问题:“如何将正方形D的空白部分平分成形状相同且面积相等的七部分?”这道题考查的是学生的联想发现能力和观察分析能力。我们要求学生在30秒内给出答案,大多数人都眉头紧锁。见状,我公布了正确答案,如图9所示。
学生恍然大悟,自己被“思维定式”困住了,以为题目的难度是逐步增加的,没想到第四题这么简单。
图9
三、突破思维定式
通过一道几何例题,我们带领学生体验思维定式的形成过程,也拓展了学生的思维能力。要想摆脱思维定式、解放思维,我们应该做到:
(一)尝试多维思考。遇到问题可以换个思路,寻找新的方法和途径。
(二)丰富知识储备。养成阅读的习惯,增加自己的知识储备量。
(三)强化思维训练。可以不定期地开展高阶思维、创新思维训练,尝试解决有挑战性、开放性的问题。
(四)合作交流分享。在与他人分享经验、交流心得的过程中发现并补齐自己的短板。