重视问题反思,发展数学思维

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  【摘 要】 如何提高学生的解题能力?重视问题反思是提高解题能力的有效途径,学生只有在思考,再思考的过程中获取知识,才能沟通新旧知识联系,促进知识的同化和迁移,拓宽思路,优化解题策略,提高学习效率。
  【关键词】 问题反思 数学思维
  
  许多学生平时在解题时,只重视解题过程及结果,而往往忽略了对问题的反思。古人云:“学贵自得,学贵多疑。”虽然解题是培养数学思维能力的一个重要环节,但如果对问题缺乏解后反思,对问题的理解不深刻,很难及时发现自身思维存在的缺点,就难以获得深入学习的能力和不断创新的品质。因此,学生若能在对问题的反思中获取知识,应有助于拓宽思路,防止错解,克服思维定势,同时可以不断积累经验,培养思维的发散性,全面性,增强创造性解决问题的能力。
  现在的高中生虽然普遍具有反思的意识,有了一定的反思能力,但由于学生个体的差异,反思能力发展不平衡,大多还没有发展到自觉反思的阶段,而且也不知道从哪些方面来对问题反思,因此,需要我们教师在教学过程中对学生的反思能力进行指导,使学生自己能够对问题做到有效的反思。下面就个人体会略谈几点,以飨读者。
  1 反思所学过的知识,形成完整的知识体系
  一道问题的设计都是建立在所学过的知识的基础上,随着学生学习的深入,所学知识越来越多,知识面也越来越宽。如果对所学知识没有进行系统整理、没有纵横联系的话,所学知识也都是零散的知识点,要是遇到问题要提取,往往就无所适从。因此在解完一道问题后,可以引导学生反思这道题考察了哪些所学的知识点,这些知识点有哪些内在的联系,为何可以这样沟通?理清了这些,也就同时加深了所学知识的记忆,拓展了知识体系。
  在教学球的接切问题时,我举了一道例子:正三棱锥S-ABC中,M,N分别为SC,BC的中点,MN⊥AM,SA=2,求正三棱锥S-ABC的外接球的体积。
  解:由正三棱锥性质知:SB⊥AC, ∵ M,N为中点∴ MN∥SB ∴ MN⊥AC,又MN⊥AM ∴ MN⊥面SAC ∴ SB⊥面SAC得:SB⊥SASB⊥SC又由正三棱锥性质知侧面为全等的等腰三角形, ∴ SC⊥SA 即三侧棱两两垂直,设外接球半径为R,则4R2=3(2)2得R=3 ∴ V球=πR2=π•27=36π,解后我让学生总结了题目所考察的知识点:正三棱锥的性质:对棱垂直,侧面为全等的等腰三角形。线面垂直的判定定理;“墙角型” 三棱锥的外接球半径求法;球的体积公式。一道问题考察了立体几何的重要性质、定理、公式,同时,锥球的内在联系通过“接”得以实现,总结了这些以后,学生对所学的知识就有了更深的认识。
  2 反思解题规律,解题思想方法,探求共性,提高解题能力
  通常同一类型问题解法一般都有其规律性,一般蕴涵在一定的数学思想方法下,因此一个问题解决后,要善于引导学生对解题过程中反映的数学思想、方法、解题规律进行反思,从中总结、概括找出普遍适用的东西,以现在解决的问题的经验帮助今后问题的解决。
  在讲解(07年高考福建理科卷)第20题时,我引导学生一起总结了这道题所考察的思想方法,解题的规律,同时对问题做了变式让学生也能运用所总结的方法进行开放式探究:
  如图,已知点F(1,0),直线l:x=-1,p为平面上的动点,过p作直线l的垂线,垂足为点Q,且•=•①求动点p的轨迹C的方程;②过点F的直线交轨迹C于A,B两点,交直线l于点M,已知=λ1,=λ2,求λ1+λ2的值。
  解:①C=y2=4x.②设直线AB的方程为:x=my+1(m≠0).
  设A(x1,y1),B(x2,y2),又M(-1,-),联立方程组y2=4xx=my+1,消去x得:y2-4my-4=0,△=(-4m)2+12>0,故y1+y2=4my1y2=-4由=λ1,=λ2,得:y1+=-λ1y1,y2+=-λ2y2,整理得:λ1=-1-,λ2=-1-,∴ λ1+λ2=-2-(+)=-2-()=-2-•=0.
  问题②为定值探索题,考查圆锥曲线坐标运算(整体代换)方法研究曲线几何特征,我做了如下变式:将命题推广至椭圆与双曲线得:设椭圆+=1(a>b>0)(双曲线-=1(a>0,b>0))的焦点为F,相应的准线为l,过点F的直线交椭圆(双曲线)于A、B两点,交直线l于点M,已知=λ1,=λ2,求λ1+λ2的值。
  将焦点F与准线位置作相应变化得:设椭圆+=1(a>b>0)(双曲线-=1(a>0,b>0)),N(n,0)(|n|  通过对原问题的解题思路、思想方法的反思后,领会了同类问题的解法,培养了触类旁通的能力,原问题变式的求解对学生来说就没有多大的困难了。
  3 反思思维过程,开阔思路,培养思维灵活性
  解题的关键是在未知和已知之间寻找解题途径,在做完一道题后的反思,不仅是简单的总结和检验,也应该根据题目的特征与特殊元素进行多角度、多方位的观察、联想。反思是否还有新的解题途径,有否更佳、最简单的解法,使学生思维的灵活性在多解中得到培养和发展。
  例题:椭圆-=1的焦点是F1、F2,椭圆上一点P满足PF1⊥PF2,下面结论正确的是( )
  (A)P点有两个 (B)P点有四个
  (C)P点不一定存在 (D)P点一定不存在
  解:思路1:求利用焦半径公式结合勾股定理求点P坐标看个数。设P(x0,y0)由焦半径知:|PF1|=a+ex0=5+x0,
  |PF2|=a-ex0=5-x0 ∴ PF1⊥PF2 ∴ |PF1|2+|PF2|2=|F1F2|(5+x0)2+(5+x0)2=102x02=50x02= ∴ x=±,而在椭圆中|x0|≤5而|x0|=>8,不符合题意,故选D。
  思路2:由椭圆性质知:当p点在短轴端点处∠F1PF2最大,想到由∠F1PF2大小来判别点P个数。
  解:设∠F1PF2=2a,tana=<1,a<,所以此时∠F1PF2为锐角,与题设矛盾。故选D。
  思路3:由PF1⊥PF2联想圆的定义知:P在以F1,F2为直径端点的圆上,即判别以F1,F2为直径端点的圆与椭圆的交点个数,从而想到更简捷的解法:
  解:以F1F2为直径构圆,知:圆的半径r=c=3<4=b,即圆与椭圆不可能有交点。故选D。
  通过引导学生反思多种解法,不仅培养了学生思维的多样性,同时也揭示了同类问题的常用解题技巧,也有助于学生能力的提高。
  4 反思错解原因,提高思维全面性
  学生在解题中出现的错误有知识缺陷造成的,又有能力缺陷造成的,也有逻辑,策略上造成的,更有非智力因素如思维定势造成的,因此以此为切入点,正确引导学生进行反思,在知错中改错,在改错中防错,找“病根”,再“对症下药”,有助于改善思维品质。
  例:光线每通过一块玻璃,其强度要失掉10%,把几块同样的玻璃重叠起来,通过它们的光线的强度减弱到原来强度的以下,那么至少重叠________块玻璃。(lg3=0.477)学生这样解:设玻璃数需要n块,∵(1-10%)n<两边取以10为底的对数得nlg0.9  失误的原因:解不等式时受心理定势影响与解方程等同起来,未判别除数符号,导致错误。
  例:△ABC中,cosA=,sinB=,求cosC值。
  错解:∵cosA= ∴ sinA=,又∵ sinB=, ∴cosB=±∴ cosC=cos〔π-(A+B)〕=-cos(A+B)=-cosAcosB+sinAsinB=-或,错解原因:没看清题设条件:cosA=,sinB=中隐含关系:A>B,A为锐角,则B也为锐角,∴cosB=,∴cosC=cos〔π-(A+B)〕=-,即在于没有注意审题,对隐含的条件没有挖掘,考虑不周全。
  例.已知{an}为等比数列,且Sn=a,S2n=b,(ab≠0),求S3n.错解:设等比数列{an}的公比为q。
  由已知Sn==a ① S2n==b ②
  又ab≠0,②/①得1+qn=,qn=-1 ③
  将③代入①,得= ∴ S3n==(1-q3n)=[1-(-1)3]=,错解原因:Sn=的使用前提:q≠1,忽略了q=1的情况。
  对定理、公式,性质理解不透彻,忽略公式定理的使用条件,通过对错题的反思总结,真正让学生“吃一堑,长一智”。因此,引导学生对问题多角度的解后反思能促进学生从新的角度,多层次、多侧面的对问题及解决问题的思维过程进行全面的分析与思考,从而深化对问题的理解,提升学生的数学能力,这也是我们教师在教学实践中应当尝试的探索。
  参考文献
  1 徐斌艳.数学课程与教学论
  2 田书华.数学思维方略
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