剖析解题思维 聚焦核心素养

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  数学核心素养包括:数学抽象,逻辑推理,数学建模,直观想象,数学运算和数据分析.这些都是数学课程目标的集中体现.通过解题,如何提升思维水平?如何真正发挥题目的价值?在数学学习过程中逐步形成应具备的数学核心素养,是每一个数学学习者所必须思考并践行的问题.下面通过“一道2016年武汉市中考题数学试题”解题和反思的心路历程,对如何学会解题进行探讨.
  思考:这种解法类比第(2)问的第①小问的思路和方法,利用三角形中位线的性质将条件∠BMP=60°转移为∠ECP=60°,构造相似三角形(△ECP∽△EAC)使问题得以解决.过点C作AB边的垂线,可以将题目中的45°和60°条件分别转化到含有45°和60°的两个特殊的直角三角形中,利用其三边比的关系,可以快速求得AB=1 3,BC=6.
  2.直面中点 直接转化
  反思上面本题的解答过程,可以发现利用好本问题中“M为线段CP的中点”这一个重要的条件构造三角形的中位线是解答关键;中点具有许多优美的性质可以利用,我们能不能直接在中点M处做文章呢?因此,考虑过点M作垂线或平行线,利用中点直接实现转化,减少思维弯道.
  思考:这种解法,是直接利用中点M构造三角形的中位线,并将条件∠BMP=∠A=60°转化为∠BMP=∠BFM=60°,从而得到相似三角形(△BMP∽△BFM).同时构造直角三角形,集中条件,用BP的长表示BM2.解题时,尽量集中有利条件,更便于求解.
  3.数形结合 创新转化
  对于一些图形比较简洁,数量关系明确的数学问题,若我们借助于坐标系研究,常常能出奇制胜,可以使复杂的数量关系直观化、简单化,从而探索出巧妙的解法.
  思考:数形结合为我们提供了新的思路,省却了添加辅助线构造直角三角形求BM2的过程;我们可以看到,在图形相对比较规则,数量关系比较明确的前提下,数形结合的方法能给我们提供相对比较固定而且有效的方法.
  4.面积方法 再现经典
  面积法是解决三角形和四边形问题的经典方法之一.早在公元前3世纪,古希腊数学家欧几里得在《几何原本》中给出了(命题Ⅵ. 2): “将三角形两腰分割成成比例的线段,则分点连线段平行于三角形的底边.”欧几里得证明该定理的方法是:将线段之间的关系转化为三角形面积之间的关系,再将三角形面积之间的关系转化为线段的位置关系.这种 “利用三角形面积作为转化桥梁”的思路和方法,同样适用于线段求解的问题.如我们可用不同的方式表示同一个三角形的面积,然后建关系式,也常用同底等高、等底同高、等底等高的相等面积解决问题.
  思考:解法4利用面积关系得到关系式x=ab,利用勾股定理得到了a,b,x之间的关系式②和③,其实利用相似三角形的判定和性质或用余弦定理、中线定理等,也可以得到可替代的结果.
  三、反思归纳 提升素养
  解答数学习题的实质是什么呢?《怎样学会解数学题》(原苏联,弗里德曼等著)一书认为“解数学题,这就是要找到一种一般数学原理(定义、公理、定理、定律、公式)的序列,把这些原理用于习题的条件或者条件的推论(解题的中间结果),得到习题所要的东西,即习题的答案”.这是“关于解答数学习题实质的初步的,最一般的说明”.
  此题方法较多,原因在于此题图形中明着含有中点、中线,暗着含有中位线,还含有特殊角45°、60°等.解題时,就是要找到关于中点、特殊角一般数学原理的序列,把这些原理用于习题的条件或者条件的推论,即可得到题目的答案.
  波利亚说过,“没有任何问题是可以解决得十全十美的,总剩下些工作要做.经过充分的探讨与钻研,我们能够改进这个解答,而且在任何情况下,我们总能提高自己对这个解答的理解水平”.本题的探究过程也恰恰说明了这一观点.品味数学史上的问题,体会前人解决问题的策略和方法,对今天的学习有帮助和启示作用.对解题过程进行深入探讨并及时反思归纳,有助于感悟数学知识之谐,方法之美,思想之光,体验探究之乐,文化之魅,并帮助我们理解数学解题之道.因此,“应当学会这样一种对待习题的态度,即:把习题看做是精密研究的对象,而把解答问题看做是设计和发明的目标”,如此,才能加深对题目的认识,进而尽可能的发挥题目的教育价值,提升思维水平,培养理性精神和探究意识,在数学学习过程中逐步发展应具备的数学核心素养.
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