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数学开放性问题指条件和结论不完备或不确定、解题策略多样化的题目,它一般需要学生通过观察、试验、估计、猜测、类比和归纳等才能解决,对学生具有挑战性和探究性.国际数学教育委员会指出:“……也许在数学课堂更多地进行没有固定答案的研讨的趋势,将会使更多的学生首次体验到科学女皇赋予该学科的美感.”无疑,把数学开放性问题引入教学中,是提高课堂教学质量的重要而有效的途径,也是全面培养和提高学生的数学素养的重要环节.本文就初中数学中的几类开放性问题进行归类和分析.
一、探索性问题
这类问题有别于其他常规问题,从解题过程来看,较少现成的法则和套路,较多分析、探索与创新.
例1:①若有两张长方形的桌子,把它们拼成一张长方形桌子,有几种拼法?(两种,如图1、2)
②一张桌子可坐6个人,若按图2方式摆放,2张桌子可坐?摇 ?摇?摇人.③按图2方式继续摆放桌子,完成下表:
先让学生把表格中的前4项填好,之后再讨论n张桌子可坐几人?
学生从不同的角度思考,得到不同的策略:①一张桌子可坐6人,每增加一张桌子增加4人,几张桌子增加4(n-1)人,因此n张桌子可坐[6 4(n-1)]人,即(4n 2)人;②桌子无论增加几张,左右两侧始终只能坐2人,而每张桌子的上下两侧都可坐4人,故有(4n 2)人;③每张桌子可坐6人,那么n张桌子按理可坐6n人,但要减去每两张桌子重合的2人.列式得6n-2(n-1),等于(4n 2)人;④一张桌子的一半可坐(2 1)人,n张桌子的一半可坐(2n 1)人,因此,n张桌子可坐2(2n 1)人,即(4n 2)人.这一系列问题的设计给学生的不同见解留下了足够的空间,学生可以在自己原有的知识结构中进行同化,多角度、全方位地寻找解题策略.
评析:这是“多结论”的开放题,它不限于结论,而是让学生观察图形,分析条件有关的已知条件探求诸多因素间的关系,进而发现结论,增强了思维的发散性,对培养思维的灵活性、广泛性有独到之处.
二、存在性开放问题
这类问题是探索题设条件下的某个数学对象(数值、点、其他图形)是否存在,一般按以下思路进行:假设存在—演绎推理—得出结论,即肯定存在或否定存在.
评析:本题着重考察根与系数的关系,同时要利用原方程根的判别式得出矛盾.从这一点看,这类问题培养了学生数学思维的严密性.
三、阅读理解类问题
这种题型对考生的能力提出了更高的要求:会阅读,能理解,能找出错误,在理解的基础上进行分析和归纳总结,并解决实际问题.
∴△ABC是直角三角形.
解析:(1)阅读过程中,可发现③出现错误;
所以,本题的正确结论是△ABC是一直角三角形或等腰三角形.
评析:本题考查了学生阅读理解过程中逻辑推理的严密性,较之让学生直接判断三角形的形状降低难度,但培养了学生思维的批判性,克服了思维的盲从性.
四、分类讨论问题
这类问题常需要根据对象的性质差异,分别以不同情况予以考查.而分类讨论这种解题策略,也具有较强的逻辑性及综合性.
依据a的取值,分类讨论如下:
1.當-4 4.当a≥4或x≤-4时,原不等式所对应的方程的两根为:
评析:因本题是含参数a的题目,a的取值直接影响不等式的取值范围,因此必须根据参数a的不同取值进行分类讨论,从而提高了思维的全面性和准确性.
一、探索性问题
这类问题有别于其他常规问题,从解题过程来看,较少现成的法则和套路,较多分析、探索与创新.
例1:①若有两张长方形的桌子,把它们拼成一张长方形桌子,有几种拼法?(两种,如图1、2)
②一张桌子可坐6个人,若按图2方式摆放,2张桌子可坐?摇 ?摇?摇人.③按图2方式继续摆放桌子,完成下表:
先让学生把表格中的前4项填好,之后再讨论n张桌子可坐几人?
学生从不同的角度思考,得到不同的策略:①一张桌子可坐6人,每增加一张桌子增加4人,几张桌子增加4(n-1)人,因此n张桌子可坐[6 4(n-1)]人,即(4n 2)人;②桌子无论增加几张,左右两侧始终只能坐2人,而每张桌子的上下两侧都可坐4人,故有(4n 2)人;③每张桌子可坐6人,那么n张桌子按理可坐6n人,但要减去每两张桌子重合的2人.列式得6n-2(n-1),等于(4n 2)人;④一张桌子的一半可坐(2 1)人,n张桌子的一半可坐(2n 1)人,因此,n张桌子可坐2(2n 1)人,即(4n 2)人.这一系列问题的设计给学生的不同见解留下了足够的空间,学生可以在自己原有的知识结构中进行同化,多角度、全方位地寻找解题策略.
评析:这是“多结论”的开放题,它不限于结论,而是让学生观察图形,分析条件有关的已知条件探求诸多因素间的关系,进而发现结论,增强了思维的发散性,对培养思维的灵活性、广泛性有独到之处.
二、存在性开放问题
这类问题是探索题设条件下的某个数学对象(数值、点、其他图形)是否存在,一般按以下思路进行:假设存在—演绎推理—得出结论,即肯定存在或否定存在.
评析:本题着重考察根与系数的关系,同时要利用原方程根的判别式得出矛盾.从这一点看,这类问题培养了学生数学思维的严密性.
三、阅读理解类问题
这种题型对考生的能力提出了更高的要求:会阅读,能理解,能找出错误,在理解的基础上进行分析和归纳总结,并解决实际问题.
∴△ABC是直角三角形.
解析:(1)阅读过程中,可发现③出现错误;
所以,本题的正确结论是△ABC是一直角三角形或等腰三角形.
评析:本题考查了学生阅读理解过程中逻辑推理的严密性,较之让学生直接判断三角形的形状降低难度,但培养了学生思维的批判性,克服了思维的盲从性.
四、分类讨论问题
这类问题常需要根据对象的性质差异,分别以不同情况予以考查.而分类讨论这种解题策略,也具有较强的逻辑性及综合性.
依据a的取值,分类讨论如下:
1.當-4
评析:因本题是含参数a的题目,a的取值直接影响不等式的取值范围,因此必须根据参数a的不同取值进行分类讨论,从而提高了思维的全面性和准确性.